变频技术的应用

李旺

摘 要：随着煤矿开采不断进行，其设备和技术的更新为煤矿开采提供了新的动力支持，推动了我国煤矿开采业的专业化发展，大大提高了其开采生产效率，为我国经济发展提供了能源动力支持。目前我国现代煤矿机电工程中应用了变频技术，实现了我国煤矿机电施工中的节能降耗提高了煤矿机电工程的工作效率，并在具体实践中取得了很好的效果。本文进一步分析了煤矿中变频技术的应用，以供同仁参考借鉴。

关键词：煤矿；变频技术；应用

1 变频技术概述

变频技术就是利用开关器件，如IGBT、晶闸管及Mosfet等，将电网电压的频率变换成其他频率，一般采用交-直-交的变换策略，采用变频器等可以很好的控制设备的电压和电流，而且在调节过程是个平滑的过程，可以无极变换机电设备的工作效率。在煤矿生产过程中，变频技术逐步扩大应用范围，也在应用过程中稳定以及有效的发挥着作用。首先是调速，通过在提升集中采用转子串电阻的方法进行调速，利用这种方式在调度范围上比较小，同时准确率也不高，这就降低设备安全性，使得在设备使用过程中形成设备损坏，进一步降低设备使用寿命，维修费用也得以提升。而利用变频技术实现调速，在操作上相对简单，设备运行更加安全，设备损坏也会进一步降低，设备性能得以提升。第二点就是节能，在风机以及压缩机等等机电的设备中，实现调节流量的方式一般都是通过调节气门开度方式，但这会造成电能的浪费。而通过变频技术进行流量的调节，就会很大程度上避免浪费现象的发生，节能效果良好。此外，变频技术的优势还有很多，例如针对产品标准化的提升、进一步促进设备体积的减小等等，但是最主要的方面还是调速以及节能。

2 变频技术的应用

变频器作为一种高效节能设备在通用设备范畴中广泛应用在含有电机的设备诸如水泵、风机等设备上，为节能降耗发挥了重要作用。在我国矿山企业，变频器除在以上通用设备广泛应用外，还在矿业专用设备诸如提升设备、输送设备发挥着节能作用。在我国矿山企业（露天矿除外），矿井开拓方式多采用斜井形式。在双提升井筒开拓方式中，主井（输送机）担负输煤，副井（提升机）担负设备、材料、矸石等辅助提升，副井提升机是沟通井上下的纽带，其用电量占矿山耗电量10～15%，以5m直径滚筒单绳缠绕式提升机为例，其最大静拉力260kN最大静拉力差180kN，最大提升速度14m/s。由于提升负载多变且提升机驱动力范围大，出于对提升安全的考虑针对不同性质、重量、输送要求的设备材料有相应提升速度，这就对提升机电机的调速和功率输出提出比较高的要求。而带式输送机广泛用于煤矿地面、井下和选煤厂，带式输送机常以多台衔接，构成完整连续运输系统。带式输送机工作原理是以输送带按预定方式缠绕在若干个滚筒件，并使之张紧，再由其中的传动滚筒摩擦驱动，拖动输送带沿着由托辊组成的滚道作连续循环运行。物料在收料点送入输送带，随带位移，至卸料点卸下，实现物料的定距输送。因带式输送机启动、制动及输送不规律重量料时需电机根据情况进行调速和功率输出。以上煤矿专用设备关键问题都集中在调速和功率输出。

煤矿用提升机、输送机其构成电机按性能不同可分为直流电机、同步电机、异步电机。采用直流电机的提升机、输送机具有较大的启动转矩和良好的启、制动性能并且在较宽范围内实现平滑调速，但缺点也十分明显其结构复杂、价格贵、维护成本高。采用同步电机的提升机、输送机具有转速恒定及功率因数可调的优点但其缺点也较多首先结构复杂其次价格昂贵再次启动麻烦最后是维护成本高。采用异步电机的提升机、输送机在各行业使用广泛，其优点是结构简单、价格低廉、运行可靠、维护方便。但相比直流电动机其启动性能和调速性能差，而与同步电机相比其功率因数不高。传统矿井使用异步电机的提升机通常采用电阻调速，而这种调速方式有两点明显缺点一是在调速过程中电阻热功率大电能损耗多，二是调速功能差有明显的的迟滞感和阶梯性。为了到达节电降耗传与后期维护运行两者的最优经济效果，采用异步电机提升机配用相适变频器成为首选。

3 在煤矿机电设备改造中运用变频技术的重点

3.1 变频技术的运用过程

首先需要严格严格的遵循设备的运行条件以及设备的实际状况其实在煤矿机电设备有非常多不同种类、不同功率、不同功能的机电设备，它们之间会有非常大的差异性，针对不同的机电设备来进行改造以及使用变频技术需要更多的遵循设备的运行规律以及条件。变频器在进行使用的过程中虽然说是具备调节以及节能的优点同时对于设备的维护等都具有非常好的促进作用，但是变频器价格非常的昂贵、会产生一定的噪音、并且振动幅度非常大等缺点，并且非常难以进行改正。其中一个进口的变频器价格普遍在十万以上，甚至有一些会超过百万。因此在根据设备的运行、使用条件、工作条件等都进行綜合性的考虑之后再对于是否需要使用变频器以及该如何使用变频器考虑。还有就是在进行改造的过程中还需要对电压、容量、加速以及减速时间等都进行一定的设计以及考虑。

3.2 对于负载匹配方式的选择一定要保证正确性

其实在进行设备改造的过程中最基础的就是在保证负载能力的同时进行电动机还有变频器的选择。比如说是恒转矩负载要选择转矩恒定、过载能力比较强的同时时间相对的比较大的变频器。

3.3 在进行变频器的使用以及安装一定要规范

在进行变频器的安装过程中，其实操作者需要对于安装的环境多加的注意，对于一些环境比较恶劣的、空气湿度比较大、空气中腐蚀性气体含量比较高的环境不适合安装变频器会影响变频器的使用寿命，还有就是一些环境振动频率比较高、震动幅度比较大的环境之内不能够安装变频器。在温度以及高度上需要保证安装地点高度要在海拔一千米以下还需要保证温度控制在零下十度到五十度之间才能够进行使用，同时在安装使用之后要保持良好的通风条件还有在控制柜中要有足够的冷却风等。其实变频器安装条件要求是比较高的，只有在以上条件都达成之后进行使用才能够更好的保证变频器发挥其应有的作用。

4 在煤矿机电设备改造中运用变频技术的重点

变频技术不仅理论上会产生了一定的变化，而且也在实际的运用当中也获得了更为长远的发展，并且在发展的过程当中取得了很大的成绩。在变频设备当中则融合了智能化的一些控制模块，并对这些模块进行创新和控制，进而有效拓展并且提升其所表现出来的综合化水平，也更深一步使变频技术能够通过各不相同的区域进行迅猛的发展。但是，伴随着变频技术当中有关节能所能够获取的一些成果方面有所不同，许多不同的煤矿企业也都开始逐渐将变频技术这一特殊的生产技术运用自己后期的生产过程当中，进而使得这一种特殊的技术在煤矿企业当中得到快速的普及和运用。并且能够有效结合自身当中的一种自动化的有效控制以及运用现代网络化，进而使之有效运用，变频技术在其当中的集成化程度也随之不断增高，不仅仅能够在整个机电设备上进一步实现对速度功能的调整，而且还能够进一步通过计算机设备的运用有效实现识别功能、通信功能以及编辑功能等。

5 结束语

和其它行业相比，煤矿机电工程长期处于恶劣环境中，煤矿井下运行的机电设备会产生较大的能耗，在这样的情况下需要相关人员思考减少煤矿机电工程消耗的策略。变频技术在现代煤矿机电工程中的应用不仅能够打造节能环保的发展目的，而且还能够为煤矿机电工程可持续发展提供重要支持，提升机电设备的利用率。

参考文献：

[1] 徐亚凡.变频调速在煤矿运输系统中的应用[J].电机与控制应用，2016（9）：101～102.

[2] 王新全.变频控制技术在井下胶带运输机上的研究与应用[J].山东煤炭科技，2015（1）：67.