试述机电节能减排背景下煤矿机电变频技术探究

摘 要：变频节能技术以其明显的节能优势和良好的调节性能，在现今世界能源紧缺的和环境污染严峻的形势下引起了各国的高度关注。随着电子技术的发展，变频技术日益成熟，变频节能技术在我国煤矿机电设备中的应用也日趋广泛，技术水平随着企业需求的加大不断提高。基于此，本文以节能减排为背景，对煤矿机电变频技术的应用进行探讨。
关键词：变频技术 煤矿生产 节能
1672-3791（2013）03（b）-0153-01
在煤矿行业中，井下机电设备对电能的需求量十分巨大。由于井下机电的负荷功率较大，机电设备在启动、加速、减速、停机过程中对电能的消耗十分严重，耗电量约占总耗电量的四成之多，设备在制动维护的过程中，产生的械冲击还会对机器造成不同程度的伤害。将变频技术应用于煤矿行业，便能发挥出其独特的作用，不仅能够减少能量的消耗，还可以加强设备运行的平衡性，减少由于机械冲击而产生的磨损，有效的延长了设备的运行寿命。

1 变频技术基本原理

变频控制技术，简单来说就是将电子技术与微机技术进行综合，实强弱电综合、机电一体化的技术。它的实质是利用电力半导体器件的通断作用，实现工频电源转换为另一频率电源的过程。这个过程的实现需要依靠整流桥把工频电源转化为直流电源，然后再通过把逆变器转换为频率、电压可以调节的驱动电源，以保障电机能在合适的电压和电流的情况下实现无极调速。该技术以其高效、无附加转差损耗的优势在目前能源问题严峻的情况下引起了各国的高度关注。

2 煤矿生产频技术的应用

2.1 变频技术在提升机中的应用

矿井提升机作为煤矿生产中输送物料、人员的重要设备，是煤矿生产的重要设备之一。变频技术在矿井提升机中的应用打破了传统技术中对电阻带动电机控制，然后与控制器结合这种调速方式的依赖，相对于电阻消耗大、不易于控制、电阻调速范围较小和存在严重散热问题的传统模式，变频提升机不仅有效降低了电阻的能量损耗，加大了电阻调速范围，而且有效提升了设备的安全性和系统性，能够实现平滑的无极加速或减速操作。对其在应用方面的优点进行归纳，主要有以下几点：（1）在保障设备能进行平滑，无极加速、减速工作过程中，使系统的性能、保护性得到了提高。（2）以较少的外部线路实现了对继电器的控制，弥补了空间不足的情况，减少了故障发生的频率，提高了使用性能。（3）采用了变换指令的方式来控制电控系统中继电器的逻辑关系，然后与编程器相结合，实现了梯形图与电路图间的有效转换。（4）通过触摸显示器和编程器对电器，机械进行故障排查，简化了处理系统故障时的流程。

2.2 变频技术在通风设备中的应用

通风机在煤矿生产中扮演着“呼吸”系统的角色，其关键地位不言而喻。与传统生产相比，由于现代煤矿生产巷道延长、开采延伸，对井下风压的要求不断增加，这也需要更大功率的风机来维持风量上的平衡。随着变频技术在通风机中的应用，改变了设备长时间处于满负荷状态的情况，同时，在通风机调速方面，利用变频技术还能实现根据巷道风向要求进行调节，节约了能源。在此状态下，设备都是在较低的机械冲击下运行，减弱了电气冲击和机械磨损对设备的损耗，使设备的使用寿命得以延长。由于两台电机在工作时的转速不同，会产生一定的风阻，因此，在设备使用时，我们应注意协调电机的运行频率，使其基本保持一致。

2.3 变频技术在水泵中的应用

水泵是通过电机的带动，将电能转换为机械能并把井下水输送到地面的一种设备，在矿井中的应用较多。由于传统的全频、工频供电方式不能满足水泵井底的恶劣工作的环境，容易造成设备故障频发，增大了运行成本。一方面，水泵的工频启动电流会引起电机电缆压降发生较大改变，造成较高的反压启动过程和降低启动过程，使得水泵的使用寿命在频繁的开机过程中大大降低。另一方面，电机负载较低的情况在水泵正常工作过程中并不少见，会造成水泵的功率因数降低，耗电量增多等一系列严重问题。要想有效降低系统的电损就需要改变电动机转速和降低水流量。

2.4 变频技术在采煤机中的应用

受采煤设备工作环境的限制，普通的两象限变频调速在大坡度的工作环境中不能满足经常开关机的需求，基于此，应以煤矿企业的实际情况为出发点，对变频技术在煤矿企业的适用性进行改进。我国传统的采煤机最大行走功率为220 kW，四象限交流变频技术的出现实现了在不改变牵引采煤机牵引速度的情况下提高节能效果的目标。该技术是在原有两象限变频技术上发展起来的，简单来说是在发电状态下利用在整流电路模块用可控整流器代替全波整流桥，来实现逆

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变电路与整流电路之间的转换，再通过由电量回馈到电网的方式，达到调节目的。

3 变频技术在煤矿机电设备的应用发展

现今，随着科技的发展，煤矿机电设备的种类日益增多，但是要想将其进行广泛的推广就需要解决好变频器和设备之间匹配的问题。此外，变频关键器件晶闸管的制造工艺，是限制变频技术专业水平和需求空间提高的主要因素。在矿山工作中，机电设备的节能问题尤为突出。一般情况下，井下工作环境恶劣，散热和防爆两大问题在无法同时解决，在此情况下，配置有特殊功能的专业变频设备问题便迎刃而解。随着煤矿企业网络化程度的得升，以及功能上的增强，变频技术的发展前景更为广阔。这就要求煤矿应顺应电子技术的高速发展，加大变频器的使用范围和使用频率，对变频技术进行不懈改进，将变频器控制作为煤矿企业网络化管理的重中之重。当前，煤矿企业节能减排已刻不容缓，节能改造频器的需求必然加大，变频技术借此契机必将在煤矿企业得到广泛发展。
4 结论
总之，变频控制技术的应用能够很好的解决煤矿生产过程中设备能源浪费的问题，减少水泵、风机等产生的电能损耗，并且能够有效提高煤矿企业经济效益，改善装备水平。同时，对煤矿生产安全性的提升，减少事故发生的可能性，以及安全生产保障能力的提高都起到了重要作用。总之，在煤炭生产行业中，变频技术有着广泛的应用前景。
参考文献
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