变频调速技术在煤炭机电的运用

摘要:当前随着科学技术的高速发展，变频调速技术也获得了巨大的发展，特别是现代信息技术的快速推进，对变频技术的发展起到了重要的促进作用。当前变频调速技术已经日渐成熟，在煤炭机电领域中的应用越来越普遍，成为推动煤矿工业发展重要的技术支撑。煤炭行业属于高耗能行业，生产过程中对于电能的消耗非常大，而应用变频调速技术之后，使得煤炭机电设备的电能消耗得到了大幅控制，还有效提高了机电设备作业效率，降低故障发生率，保证了煤矿的高效生产。由于变频调速技术具有高性能、高可靠性、能耗低等诸多优势，在煤炭领域中有着越来越普遍对的应用，成为煤炭机电领域不可或缺的重要技术手段之一，推动煤炭行业持续稳步发展。为此，下文结合实践，对变频调速技术的原理进行分析探讨，结合变频调速技术具有的特点与优势，探讨分析变频调速技术在煤炭领域中的应用，希望能为相关工作的开展提供一些参考作用。

关键词:变频调速技术;煤炭机电;应用

现如今，在科学技术高速发展背景下，变频调速技术也获得了巨大的发展，变频调速技术和现代信息技术手段密切相关，近年来该项技术的成熟度不断提升，而且在煤炭机电领域应用越来越普遍，在我国经济社会发展进程当中，煤炭是重要的支柱产业，但是煤炭生产规模较大，机电设备应用较多，对于电能的消耗非常巨大。面对煤炭企业这种现实的生产状况，将变频调速技术引入其中，有效控制和降低了机电设备电能消耗。变频调速技术应用于煤炭机电领域当中，不仅对电能消耗的控制发挥着非常重要的作用，同时还有非常好的可靠性。因此，成为煤炭机电生产领域不可或缺的重要技术手段，对我国煤炭行业的持续健康发展，也发挥着十分重要的作用。

一、变频调速技术的原理

变频调速技术融合了很多现代先进的技术手段，该项技术有着十分广泛的用途。在变频调速技术当中，融入了沉重技术电子技术，还有机电一体化技术等，半导体是该项技术的主要元件，通过对半导体流通状态进行有效控制，能够对机电设备频率起到良好的控制作用。对于变频调速技术而言，主要是指交流电压与直流电压的互相转换，通过转换整流桥与逆变器之间的电压，来实现变频调速，这一技术的应用主要是为了控制能耗，增强机电设备的作业效率。

二、变频调速技术在煤炭机电领域中应用的特点

（一）制动相对平稳。机电设备在煤炭生产过程当中应用还有很多问题存在，特别是机电设备制动过程当中，主要是用软起动模式进行启动，这种模式存在的问题主要体现在：a)机电设备软起动时会形成很大的电流，这时电能的消耗非常大；b)煤炭机电领域当中有着非常复杂的电能系统，在生产过程当中电能消耗很大。同时，煤炭企业生产实际应用机电设备过程当中，需要频繁的进行启动与关闭，但是通过软起动过程当中存在电流不稳的情况，这样一来就会损坏了机电设备，反正煤炭机电领域当中变频技术的应用，能够很好的应对上述问题，能够更加平稳的起动机电设备，更好地保证机电设备安全使用。（二）调速性能优良。煤矿企业生产实际机电设备启动过程当中，对电流进行合理控制是非常重要的，通过应用变频调速技术，能够有效地控制起动电流，避免电流过大，对机电设备造成损坏。同时应用变频调速技术，可以根据煤炭机电设备应用实际，有效的控制和减少启动时间。电动机是机电设备运行的心脏，只有保证电动机持续稳定运行，才能有效地提高工作效率，而通过变频调速技术的应用，能够更好的确保煤炭机电设备的使用性能，同时，该技术还可在无功条件下开展有效的补偿工作，使电能利用率大幅增强。（三）测试性能优越。煤炭企业在应用机电设备进行生产过程当中，常常需要进行测试，这是保证机电设备持续稳定运行的关键，但是在传统测试工作中，主要通过工作人员来完成，这样的工作模式不仅效率低，而且测试工作非常的麻烦，很难保证测试工作质量。通过应用变频调速技术，使测试过程当中的缺陷和不足得到了有效弥补，该项技术充分结合现代信息化手段，能够自动化地进行测试，使得测试过程更加的简便，测试效率和精确度也得到了大幅增强。（四）维修费用较低。煤炭机电设备启动过程当中，主要通过人启动方式进行启动，这样一来，使煤炭机电设备运行过程当中，电能消耗量大幅增加，还加重了故障发生几率。利用传统的启动方式，还会造成机电设备损坏率增加，更是机电设备的使用寿命缩短，也会增加维修费用，为使机电设备使用寿命有效延长，通过软启动方式对机电设备制动过程当中，需要加强防护，并做好相应的保养工作，还能有效控制成本投入，增强煤矿机电设备生产效率。

三、变频调速技术在煤炭机电中的应用

（一）变频调速技术在煤矿运输机中的应用。运输机在煤矿生产过程当中发挥着非常重要的作用，主要有电气系统与机械系统共同组成，不仅转速高，而且荷载中，为避免皮带打滑，运输机常常通过启动制动，增加皮带的动态张力，这样能够使运输带的速度大幅提升，还能使传送带表面和滚筒摩擦力进一步增加，使二者之间速度差进一步增加，减少传送带皮带打滑现象，使运输机的安全性大幅提升。1、煤矿运输机的工作流程。煤矿运输机工作初级阶段决定着运输机的皮带张力，特别在启动时，由于静电电阻影响传动滑轮会发生来回运动，导致经阻力形成动阻力，进而振动输送机，为使输送带截面动张力得到大幅提升，应当对负载张紧装置进行增加，来控制运输机运行过程时产生的不稳定情况。同时使皮带初始张力增加，使煤矿运输机运输能力大幅增强。2、帮助输送机实现功率平衡。在非稳定状态下，组转矩传输速度和运输机张力大小密切相关，所以对输送机附加动张力合理控制，应当对煤矿输送机运行属性进行改变，叠加静张力与动张力，确保输送机稳定运行。系统利用变频调速技术进行控制之后，电机运转过程当中，变频装置可以使输送带滚筒根据系统设定好的时间，慢慢的使转速进行增加，保证启动输送机的平稳性，避免电机振动过程当中发生磨损情况，保证煤矿输送机的高效应用，提高其使用寿命。3、智能调速功能。应用变频调速系统之后，速度可以智能调节，有效监控输送带输送情况，通过感应技术和通讯技术，能够智能调控输送带的速度。通过使用智能调速系统，使传输带的能量和张力得到有效化解，保证运行更加平稳，避免损坏机械，使煤矿运输机能够更加正常的应用，保证企业经济效益的同时还能减少事故的发生。4、矿井提升机的应用。煤矿生产过程当中物料输送，都是通过矿井提升机来完成，在煤矿机电设备当中占据非常重要的地位。而过去煤矿提升机主要是利用电阻进行调速，缺陷性非常明显：a)应用电阻会有大量的热量产生，而且热量不易于散发，给火灾发生埋下隐患；b)调速范围有限，可靠性很难保证，而通过变频调速技术的应用，能够更好的解决这些问题，保证提升机的安全性与稳定性，还能有效地控制速度，增强提升机的工作效率。5、皮带机中的应用。在矿井生产中皮带机是最为普遍的设备之一，煤炭生产主要靠皮带机进行运输，摩擦力是皮带机的主要工作动力，而且下的工作功率，皮带机运转过程当中，老化现象常常出现，皮带断带事故多发，对皮带机的正常运转造成很大影响，还会使维修成本进一步增加。液力耦合器使皮带机的重要元件，皮带机需要持续地进行运行与输送，所以该元件出现漏油事件，对工作效率便会造成很大影响。而应用变频调速技术，使得皮带强度大幅增加，更于皮带运转速度，通过对频率进行改变，可以再增加效率的同时降低成本。（二）在煤矿通风机中的应用。在矿井生产过程当中，通风机为整个矿井输送着大量的氧气，是不可或缺的重要设备，特别是当前煤矿开采深度不断加大，必须要保证高质量的通风量，同时还应当根据开采深度合理的调整通风量，这些都需要通过通风机来完成。而将变频调速技术应用于通风机系统中，能够使通风机依照矿井具体实际开展通风调整工作，对矿井环境安全有效维持，而且煤矿生产过程当中，通风设备需要不停地进行运转，消耗着大量的电力能源，在通风机系统当中应用变频调速技术，可以对变频器运行状态科学，合理的进行调整，达到调速节能的良好作用：1、稳定通风机电压频率。变频器通过转换电机电流频率，来确保通风机电流在一个相对稳定的区间之内，保证电源电压稳定性，减少颈内电压过大波动而引起停转以及烧毁等现象，通过稳定调节通风机的频率和电压，通过稳定调节通风机的频率和电压，才能确保消耗电能和通风机运行功率相匹配，不仅能使能源消耗大幅节省，更利于矿井安全稳定生产，启动通风机不同当中传统的模式，接入的电压都是额定电压，但是对通风机进行启动时瞬间电流非常大，会损害到通风机的电机，而应用变频器能够降低通风机启动过程当中产生的较大电流，使电机电流承受力大幅提升，还能有效延长电机的使用寿命，减少故障发生。2、扩大通风机调速区间。传统在对通风机进行调速过程当中，是通过风速调节阀门来调节通风机通风风速的，但是在这样的调节过程当中，对通风机运转速度进行缩小的方法，来调节通风机的风速，会极大地损害到通风机电机，而且额定电压情况下通风机电机在工作时，倘若仅仅通过缩小通风机运转速度，来对通风机通风量进行调节，很容易导致发热情况的出现，严重的烧毁电机，而通过变频器的，应用来对通风机风速进行调节，是通风机电压频率得到有效调节的情况下，来对通风机运转速度进行调节，通过变频器驱动系统来对风机风速进行调节。而且一定电压区间中通风机能够进行运转，所以这些装置可以使通风机调速期间有效加大，打破了传统模式调节过程当中的三到五个档位风速调节的弊端。3、辅助通风机节能降耗。没有利用变频器调节的通风机电机，启动过程当中，电流会迅速增大，进而破坏通风机电机，有时还能造成电机烧坏，发生严重的故障，影响电机使用寿命，而且电流瞬间增大之后，还会很大程度上冲击矿井下局域电网，引发短路或者烧毁等事故。通过安装使用变频器的方式进行调节，启动电机过程当中，瞬间启动电流能够得到有效调节，电流启动过程当中，使电流始终控制在额定电流之下，更利于保护电机安全稳定运行，对延长电机使用寿命具有重要的促进作用。而且通过这种方式来对电机进行调节，能够对局部电网压力得到有效的缓解，控制和减少电网事故的发生。另外，由于煤矿在建设过程当中，由于设置的电容量比较高，而且很多都高于通风机的额定功率，这样在使用通风机的过程当中，就会有很多无用功产生，不仅易损耗线路，导致设备发热，才会对很多电能造成巨大消耗，增加企业成本投入，而通过变频器调节之后，能够大幅降低能源消耗问题。（三）在空压机中的应用。空压机在煤矿机电设备当中也是一种重要的机械设备，在煤矿生产实际发挥着重要的作用，是煤矿开采工作不可或缺的一种设备设施，但是这种设备在使用过程当中具有非常大的耗电量，而且矿井深度越深耗电量越大，在实际运行时，如何控制其电能消耗是煤矿企业面临的重要问题。同时，该项设备能够对煤矿生产过程当中的气体平衡起到非常重要的作用。通过变频调速器来调节空压机，能够对其压力以及电源频率进行有效改变，确保其达到最佳的运行状态，还能控制和减少能源消耗，将变频调速技术充分结合空压机，不但可以使空压机的稳定性和工作效率大幅增强，同时在降低噪音减少能耗方面意义重大。（四）在排水泵中的应用。在煤矿开采过程当中，地下涌水问题常常出现，而这一问题出现，对煤矿安全生产有着巨大影响，为了保证煤矿安全生产，减少涌水事故的发生，就需要通过排水泵来进行矿井排水。然而，矿井开采过程当中水的涌出量有很多因素所制约，水的涌出量处于不断变化的过程，倘若不考虑矿井涌水量实际进行排水设计，不但会对煤矿生产效率造成很大影响，同时还会加剧能源消耗，而通过变频调速器来对排水泵进行调节。能够在自动检测涌水量的前提下，科学地做好排水设计工作，保证排水泵处于最佳的运行状态，提高排水效率控制和减少电能消耗，有利于控制矿井生产过程当中的成本投入。

四、结语

随着科学技术的不断发展，变频调速技术在社会很多领域当中得到了普遍应用，特别是在煤矿机电设备当中，应用越来越普遍，然而在实际应用过程当中，还受到很多方面的影响，要求技术人员在实际应用过程当中应当加强研究与分析，不断进行技术创新，对此项技术的应用提供更大的发展空间。上文当中对变频调速技术在煤矿机电设备当中的优点进行了详细阐述与分析，希望能为煤矿机电设备使用变频调速技术提供一些参考作用，来进一步提高煤矿生产效率，创造更大的经济价值，推动煤矿企业持续稳定发展。

参考文献：

[1]王晓鹏变频调速技术在煤炭机电领域的运用研究[J].硅谷，2015(2)：73．

[2]谢振华变频调速技术在煤炭机电领域的运用研究[J].城市地理．2015(16)：109．

[3]马飞仙，温济霞.论煤炭机电领域变频调速技术应用[J]．黑龙江科技信息，2014(33)：167．

[4]王爱民.煤炭机电领域变频调速技术的应用[J].山西能源学院学报，2017，30（04）：45-47.

[5]武鸿伟.变频调速技术在煤炭机电领域的运用[J].能源与节能，2017（09）：136-137.

[6]王晓鹏.变频调速技术在煤炭机电领域的运用研究[J].硅谷，20158（02）：73+62.

作者:李孝胜 单位:国家能源集团新疆能源公司乌东煤矿