关键词：变频节能技术；煤矿机电设备；应用分析
引言
随着我国经济水平的显著提升，煤矿开采技术也更加先进，但与国外发达国家相比，我国煤矿井下机电设备相对比较落后，煤炭的开采和使用不仅要保证高质量，还必须确保节能性和安全性。目前，节能减排已成为世界普遍关注的问题之一，大多数国家都面临着比较严重的能源危机。因此，我国必须立足长远，不断升级和完善煤矿的机电设备，不断提高技术水平。
1煤矿机电设备节能技术推广难点
目前我国煤矿企业在运营过程中所使用的机电设备主要包括通风机、采煤机、提升机、胶带输送设备等，这些设备的能源消耗量都比较大，且在使用过程中还存在一定的问题：首先，在煤矿企业运营过程中，通风机是需要全年运行的设备，能耗量非常大，每次的开关启动都会对设备造成一定的损耗，特别是因为部分煤矿的通风井设置不科学，使得通风机实际使用功率远远大于额定值。其次，采煤机非常容易发生故障，因此在使用节能技术的过程中必须要充分考虑其承受能力，目前就存在部分节能调整方案会引起采煤机故障的增多。然后，大部分的煤矿提升机使用环境十分恶劣，目前的节能技术还不能有效保障提升机的稳定运行。最后，与其它几种设备相比，胶带传输设备的使用需要更高的电压和功率，这就对变频节能技术提出了更高的要求。
2变频节能技术原理
变频节能技术的基本原理：在某一段时期内，一些设备所使用的交流电的频率都是固定不变的，维持在一个平衡的状态中，而变频节能技术打破了这个平衡，使频率可随时发生变化，并且可随着人们自己的意愿随意调节，简而言之，就是工频电流的信号在整流器中变为直流电源，相关的原理如图1所示。变频器的结构比一般的设备更加复杂，组成部分也十分重要，涉及的元器部件种类繁多，变频器会根据设备的实际情况，对电机的速度进行控制，可以达到节约能源的目的，其中，每个系数都代表着不同的意思，比如，PID控制，它主要控制着比例、积分、微分等相关系数，目标值进入电流中，输出值返回到压力变送器中，返回信号。从控制理论来看，模糊控制和人工神经网络控制可以使变频技术有着更为广泛的应用范围，内部采用集成电路可以实现对数字信号的处理，也可以实现与控制设备的通讯，开放性的通信协议使得控制起来更为方便。变频节能技术不但可以实现对电机的调速，还可以具备控制程序和参数设置功能，水泵风机变频器、矢量变频器等可以使变频技术针对不同工况进行调速。.png)
图1?变频节能技术的基础原理图
3变频节能技术在煤矿机电设备中的应用
3.1选择机电一体化技术实现经济效益最大化
在传统煤矿生产的过程中，一种设备只能在一种作业中使用，设备的种类较多，所应用的技术也相应增多，导致了煤矿开采的过程繁琐和复杂，而选择机电一体化技术，能够降低设备使用的数量，同时减少生产的繁琐环节，机电一体化技术可以应用到煤矿开采和探测的多个环节，应用范围十分广泛，这也是煤矿机电设备技术升级的重要标志。煤矿生产中应用机电一体化技术，使煤矿企业的经济效益得到了显著的提高，具体表现在以下三个方面:第一，使用机电一体化技术，大大降低了人工的投入，固人工成本有了大幅下降;第二，使用机电一体化技术后，煤矿企业在开采和探测的过程中事故率有了大大降低，固减少了事故发生后所带来的经济损失;第三，由于机电一体化技术的应用十分广泛，可以应用到煤矿开采的多个环节，从根本上提高了生产的效率，降低了设备的投入成本，实现了最大化的效益。
3.2变频节能技术在煤矿采煤机设备中的应用
煤矿采煤机是煤矿企业运行过程中的重要作业工具，在很大程度上支持着采煤工作的开展。采煤机能否有效运行，对煤矿的生产效率及工作人员的绩效薪酬产生着十分重要的影响。采煤机承受着较大的机械应力，在工作过程中需要在一条采煤动线上不断重复，而且由于工作环境温度低、湿度大且存在一定的腐蚀性液体和气体，所以，在煤矿运营过程中，采煤机常常会出现各种故障。但是，采煤机出现故障不仅严重影响着工作人员的生命安全，而且还可能引发各种严重的安全事故。变频节能技术在采煤机中的应用必须要从采煤机的特殊性出发，并在此基础上实现采煤机的升级改造。首先，技术人员可以从变频器的现状出发，在采煤机中装入相应的数控软件，有效利用变频器提升采煤机的采掘速度和工作质量，提高采煤作业的针对性和采挖效率。其次，变频节能技术可以减少采煤机的损坏，从而有利于节约采煤机的维修费用。然后，技术人员应加强产品的研发、升级，不断研究新型采煤变频器，提升变频器的兼容性，将以往的“一拖二”系统向“一拖一”系统转型升级，促进采煤机有效性的进一步提升。
3.3节能减排
在煤矿企业的生产过程中，节能减排是企业生产的目标，同时要不断的引进先进的生产技术，使生产环节能够更加高效，使资源得到最优化的配置。另外，在煤矿生产过程中，还应该加强管理，提高生产的安全性，同时注意节能减排，这也是符合循环经济发展的内容。所以，加强对煤矿机电设备的管理，不仅仅是安全生产的前提，也是对煤矿能够健康、高效、持续发展的保证。
3.4变频技术在水泵中的应用
矿井开采过程中，随着矿井深度不断增加，难免会遇到一些地下水的流经路线，若开采中不小心将地下水的流经路线截断，就会在矿井中积累大量地下水。此时若不及时处理这些地下水，这些地下水渗透到井壁上时就可能会造成矿井塌方，对工作人员的生命安全有非常大的威胁。同时，地下水具有一定的导电性，而地下作业工作时需要用到导电线路，若导线的某部位裸露在空气中，一旦与地下水一经接触，就会立即发出电流，这时矿井中的工作人员就会有触电危险。而且，若电流过大，甚至还会造成严重的爆炸事故。因此，水泵的作用被凸显，将地下水通过水泵从地下泵出，可以有效保障矿井中的安全的工作环境。水泵在工作过程中必须保持长期运行，该过程对电能的消耗极大。将变频技术应用到水泵中，根据泵水数量适当调节水泵的工作效率，这样可以保障在泵水较少时最大限度地节省电能。
3.5变频技术在提升机中的应用
提升机是煤矿开采工作中关键性的运输设备，其主要功能是将大型机器等从地面运输到地下。由于大型开采设备的重力较大，并且提升机本身工作所需要的功率也较大，因此在提升机启动时可能会出现许多问题。首先，在矿井中需要随时改变提升机的运输速度，而改变运输速度需要通过安装设置不同的电阻来确保提升机的运输速度发生变化，这样就会造成由于电阻过大引发的电能浪费。其次，通过电阻改变通过的电流，从而改变运输速度，在此过程中，提升机本身也会受到一定程度的损伤，长期工作会造成提升机故障。将变频技术应用到提升机的工作中，可以有效减少上述问题的发生，变频功能代替电阻改变电流，从根本上控制电流的输出，从而达到节能效果。变频提升机在工作时就能够根据运输速度控制电流输出，使得提升机的工作状态比较稳定，从而提升其使用寿命。
3.6流体负荷变频节能技术
煤矿生产中离不开风机水泵类设备，负载转矩和电机运行速度平方呈现出正比例关系，流体类负载需要输入较大的启动功率，方可以使风机水泵设备进入到正常工作状态，传统的流量控制通过对阀门进行控制，采用电机恒速驱动同样存在着电能浪费，也无法达到流体流量控制要求，生产效率不高。采用专用于风机水泵类负载的变频器，可以更好的实现对流体设备调速，配套控制功能可以根据生产需求进行启停和调整控制，驱动电机的运行速度可以合理的降低，驱动功率也会相应的减少，可以与矿井瓦斯进行安全闭锁，并具备过流和断电保护功能，可以更好地满足煤矿生产需求，可以起到很好的节能效果。变频节能技术的应用，使得煤矿风机水泵类设备控制更加灵活，避免由于对机械设备产生冲击。煤矿水泵的变频调速可以把矿井液位控制进行结合，根据液位情况来调速水泵运行速度，有效降低了水泵空转时间和高频次启停带来的电能消耗和冲击，在达到节能效果的同时，保证煤矿的安全生产。
3.7变频技术在皮带机中的应用
皮带机作为煤矿开采行业中非常重要的运输工具，其在开采过程中经常被用到。在皮带机工作时，由皮带带动轮车进行位移，将车中的材料运输到指定地点。通过使用皮带机，能够大大提升工作效率，形成比较完善的运输系统。但是，在皮带机启动过程中，需要在启动瞬间带动整个系统进行转动和工作，因此，皮带机的启动需要耗费大量电能。这些电能并未完全被皮带机使用，而是在启动后就被浪费。同时，启动过程中皮带开始缓慢转动，但是由于启动瞬间电能骤增皮带受到影响极容易发生断裂，液力耦合器在启动瞬间也会由于启动产生大量的热能，这些热能会严重影响皮带机的正常工作，长期工作后会造成机器的损伤。将变频技术应用到皮带机中，可以在启动瞬间减少电能的损耗，平缓的电能输出使皮带机开始运行，通过这样的方式能够有效提升皮带机的使用寿命和提升工作效率。
结语
综上所述，煤矿生产行业是高危的行业，所以必须将安全放在第一位，安全是一切工作的前提。近些年，煤矿行业的机械化程度在逐年提高，对机电设备的使用也大幅增加，所以机电设备能否安全的没有故障的工作，成为了煤矿行业应高度重视的问题。变频节能技术可以明显地降低能源的消耗，提高设备的运行速度，保护机器设备的正常使用，提升煤矿的经济效益，降低生产成本，节约人工成本、保护环境等。伴随着社会的迅速发展，我国的各项技术正处于一个高速发展的时期，随着对它的研究越来越深入，研发部门投入了更多的资金，派出高端人才到国外深造，以及我国各级政府的大力配合，我国的各项科学技术一定会取得高质量的发展。
参考文献
[1]杨晓东.变频节能技术在煤矿井下机电设备中的应用[J].中国石油和化工标准与质量,2019,39(12):224-225.
[2]姚红华.变频技术在我国煤矿机电设备中的应用[J].中国石油和化工标准与质量,2019,39(12):106+108.
[3]刘听.变频节能技术在煤矿机电设备中的应用及其发展前景[J].能源与节能,2018(6):81-82.
[4]董俊狮.变频技术在现代煤矿机电工程中的应用研究[J].山西能源学院学报,2018,31(2):9-11.
[5]郝岩敏.变频技术在现代煤矿机电工程中的应用实践[A].中国煤炭学会矿山建设与岩土工程专业委员会.矿山建设与岩土工程技术新进展——2017年全国矿山建设学术年会论文集[C].中国煤炭学会矿山建设与岩土工程专业委员会:中国煤炭学会,2017:3.
［6］任春华． 煤矿机电设备系统节能降损的探究思考［J］．科技风，2015(14)．
论文作者:王成峰
论文发表刊物:《城镇建设》2020年2月第4期
论文发表时间:2020/4/23
标签：煤矿论文; 机电设备论文; 节能技术论文; 过程中论文; 水泵论文; 设备论文; 技术论文; 《城镇建设》2020年2月第4期论文;