浅谈现代煤矿机电工程中变频技术的应用

摘 要 本文较深入地分析了应用变频技术的重要作用，与变频技术的主要原理相结合，对各领域中的变频技术应用深入研究，进而对变频技术提高重视，在煤矿开采中明显提高资源利用率。

关键词 煤矿机电;变频技术;应用探讨

前言

随着对能源不断增加的需求，当前还以煤炭为主体的能源形势，煤矿降低成本，煤炭提高开采效率，煤炭竞争力提高非常重要。在煤炭开采过程中，若对电力使用进行有效控制，将使煤炭明显降低开采成本。在煤矿机电上应用变频技术，可使煤炭开采过程中有效降低电力使用率，开采效率提高，成本逐漸降低，为煤矿可持续发展提供重要保障。

1变频技术在煤矿机电工程中的重要作用

1.1 资源利用率提高

快速发展的社会经济与各类能源的支持密不可分，作为化石能源中的煤炭，目前在生产制造业中已应用十分广泛。尽管煤炭资源是一种不可再生能源，若对对其利用缺乏高效性，对于社会经济的发展具有一定的限制作用。应用变频技术可动态调整机械设备的模式，若煤层作业区域较薄，可使开采设备降低工作功率，采取适宜掘进方式开采，使机械减少空转。如在应用风机结构中，可对机械设备相应提高输出功率，可达到节能效果50%～70%，使资源提高利用率[1]。

1.2 煤矿开采成本降低

随着应用的先进开采技术日益增多，使煤矿在很大程度上提高了工作效率，很多煤矿生产模式转型已完成并处于自动化生产过程中。而且，在可控范围内煤矿开采采取成本降低的有效方式备受业内的普遍关注。变频技术可与作业区域实际相结合，调整机械设备输出功率，使开采过程提高持续性。特别在部分煤层分布作业区域相对复杂时，对作业模式动态调整，不只使煤层开采任务顺利完成，还可使开采过程中能够降低成本投入5%～15%，进而在市场中提高煤矿的核心竞争力。

2变频技术的基本原理

变频技术主要是通过整流桥将三相交流电整流变成脉动直流电，经电解电容滤波后向平滑的直流电转变，控制板控制相关模块后将平滑直流电向三相交流电转变。变频流程通常是交流电通过整流器向直流电转变，最后由电动机将直流电向可控频率的交流电调整后输出。在相关运行需求下，控制电路控制逆变器和整流器输出，以实现对电流频率的改变。针对煤矿而言，大部分是矿井中的电力设备，应用变频技术可对电流频率进行调整，使设备输出得到控制，确保设备的工作环境更稳定。并通过控制设备输出，符合生产需求，实现节能减排的重要作用[2]。

3现代煤矿机电工程中变频技术的应用

3.1 空气压缩机运转

距离地表较近的煤炭资源极少，大部分煤炭资源都处于地下深处，使开采难度在一定程度上增大，在开采煤炭资源中瓦斯、地下水等附带物依然存在。作为有害气体的瓦斯，若开采环境中具有过高的含量，易产生瓦斯爆炸，对生命财产安全构成严重威胁。基于此在煤矿开采中，压风自救系统的空压机的重要作用，煤矿发生灾难时将新鲜风流提供到井下，辅助供风将风能提供到井下风动水泵及锚杆钻机等设备中。但压缩机工作状态处于较高频率，不只是产生运行故障概率增大，还使电网易增大工作负担，对于其他机械设备正常工作产生不利影响。空气压缩机运转中应用变频技术，可监控结构运行状态，使系统运行效果提高。特别是在煤矿开采中期，开采难度随着煤层结构的复杂性将有所增大，在其他设备产生运行故障时，为保证开采进度和开采人员安全，一般采用替换法将新的工作设备临时设置在其他区域，但运行中的空气压缩机易被忽略，导致资源浪费较大。而应用变频技术可与实际相结合，使空气压缩机及时停止工作状态，可达到30%～40%的节电效果，进而达到降低资源损耗的重要作用[3]。

3.2 采煤机械设备

采煤机械设备在煤炭资源开采中是主要执行载体，其工作状态对于煤炭开采质量和效率具有直接影响。机械设备都有使用寿命，工作环境、设备生产质量及操作人员水平等因素对其都产生影响。若设备发生停摆问题，因处于地下作业区域存在较大的维修难度，该情况对于正常推进开采活动具有直接影响。与传统管理经验相结合，逐渐降低设备运行寿命的原因主要是与高负荷运转具有一定关系，而应用变频技术可动态调控采煤机输出功率，与开采区域煤层厚度相结合，对设备输出功率适当加大或减小，产生故障的概率也将降低60%，确保设备运行状态稳定。此外，应用变频技术还使采煤机械设备适当降低操作复杂度，设备工作状态明显提高可靠性。

3.3 煤矿皮带装置

煤矿皮带装置在煤矿开采中是常用运输载体，主要是将煤炭资源由开采区向矿外运输。其工作原理是基于电能驱动，产生于皮带与轮毂间的摩擦作用对于设备运行具有带动作用，若皮带保持高速运行状态，电力需损耗较大，在一定程度上浪费了资源。常用的煤矿皮带装置主要采用液压耦合装置对设备正常运行具有促进作用，但该过程需耗掉电能较大，并将较多电压附加在装置上，使产生安全隐患的概率增大。应用变频技术可优化液压耦合装置工作状态，将软启动模式引入，在皮带装置正常运行中，电路网结构将下调30%～55%的功能损耗，继而实现节能减排、资源利用率提高的重要作用[4]。

4结束语

综上所述，随着资源日益加剧损耗速度，提升资源利用率的有效方式在社会中逐渐成为一个关注焦点。作为不可再生资源的煤炭资源，为稳定发展煤矿经济，对应用变频技术的优势应充分发挥，并在机械设备运行中合理应用，进而使煤矿生产安全得到有效保证，整个生产过程中明显降低能耗，对煤矿产业的发展具有重要促进作用。

参考文献

[1] 任昕亮.变频技术在现代煤矿机电工程中的应用[J].电子技术与软件工程，2018（17）：234-235.

[2] 高靖.变频技术在现代煤矿机电工程中的应用研究[J].技术与市场，2019（8）：98，100.

[3] 于仕锋.变频技术在现代煤矿机电工程中的运用[J].科技风，2018 （10）：161.

[4] 冯刚，李建国.变频技术在现代煤矿机电工程中的应用实践[J].电子技术与软件工程，2016（20）：126.

作者简介

高新福，男，安徽太和人;学历：本科，现就职单位：黑龙江省双鸭山煤炭生产安全管理局，研究方向：煤矿机电设备、技术及安全管理。