摘要：从实际出发，对变频技术的相关内容及使用原理等进行阐述与说明，并且系统介绍其在煤矿机电设备中的应用情况。
关键词：变频技术；煤矿机电设备；实际应用；探索
中图分类号：TD63 文献标识码：A 文章编号：2095-0802-(2016)06-0161-02
引言
煤炭行业的发展证明中国整体经济实力不断提高，相关技术与设备朝节能、高效、安全、经济等方向发展。以往煤矿生产环境较差，大功率设备非常多，影响工作效率，而且，设备损耗较高，与当下“建设环境友好型社会、实现绿色环保、节能减排”理念不符。变频技术无论在日常的生活中，还是在煤炭行业的发展中均发挥了重要作用，它的应用理应得到重视并进一步开发。
1变频技术相关理论
变频技术对于人们的生活来讲是一种提高，极大地改变了人们的生活品质，不仅如此，变频技术在工业领域更是起到了不可替代的作用，为其发展带来极大的便利。变频技术的产生主要是由于当时需要对电流频率进行调节，在20世纪60年代之后，电子器件得到发展，由晶闸管到绝缘栅双极型晶体管控制品闸管，这对变频技术的发展起到了促进作用。一直到70年代—80年代变频技术发展成为以PWM-VVVF调速模式为核心，并对此模式进行优化与研究，使得变频技术得到了完善[1]。变频技术的操作是在电压保持不变的基础上，改变交流电频频率，从而实现设备自动化操作。在整个操作过程中，变频器主要是利用电力半导体自身的通断作用，将原有的无法改变频率的交流电改变为可以变化的交流电，继而形成变频调速。变频器主要包含的元器件是键盘、电源板、主板、电机、电容器等[2]。变频器运行的技术原理见图1～图2。在传统的电气设备中，如果电流频率无法改变，那么运转时的转速也就无法改变，会缩短设备寿命，浪费大量能源。变频技术恰恰可以解决此类问题，改变设备运转速度，调节设备，保证运行的技术性与效率性。
2变频技术在煤矿机电设备中的应用
在煤矿生产工程中，变频技术的主要优势在于：a)调速。能对提升机的运行进行调速，保证机器运行稳定性，减少设备的受损情况；b)节能。变频技术可以调节风机、压缩机等设备流量，减少电能流失，从而起到节能效果；c)变频技术让生产更为标准，缩小机电设备的体积等。变频技术在煤矿机电设备中的具体应用在于以下几方面：a)在采煤机中应用变频技术。采煤机是矿井采煤的重要设备，其工作环境非常恶劣，主要特点就是粉尘四起、湿度较高、空间较小等。一旦采煤机发生故障直接会导致采煤工作“滞留”，产生经济损失。变频技术为采煤机的运行提供了变频调速的可能，从原始的“一拖二”转变成为“一拖一”，让能量回馈型四象限变频器成为应用的主角。这样不仅提高了采煤的科技性，更能减少机械设备的损耗，延长使用寿命，让整体操作趋于简便、安全、可靠[3]；b)在胶带输送机中应用变频技术。胶带输送机本身具有高压、高功的特点，它的存在就是保证煤炭运输正常进行。在传统运输当中，很多胶带运输机都会处在空载、轻载等环境中，这样直接会造成资源浪费，启动时配合液力耦合器，导致启动电流过大，极易造成电机失控事故的发生。而且大电流还会对机械设备的内部造成冲击，瞬间提升设备温度，造成设备过热损耗[4]。变频技术的应用（四象限变频调速技术）直接保护输送机，保证电流输送稳定，这样可以有效防止失控现象的出现，提高运行效率，实现节能、安全等运行目标；c)在通风机中应用变频技术。通风机无法随机变频一直都是煤矿设备运行的困扰之一，变频技术的出现直接解决了此问题，降低了其工作强度，不仅减少了设备的损耗与故障维修率，更重要的是减少了电网设备的破坏，让通风机更趋于正常化运转。以忻州窑矿的通风机为例，该风机的型号为BDK40-6-No17，该矿对此风机进行变频改造。改造前，总风量为2970m3/min，输入功率154kW。经过测量，矿井在生产时只需要2100m3/min，使用风门进行调节可以将其调整到为2100m3/min，但是从实际角度出发，风门可节约15%能源，电机的输入功率高达132kW，每年所使用的电费为57.4×104元（理论值）。改造后，为在满足需求的基础上实现节能，该煤矿决定使用200kW的变频调速器进行调节。经测试，变频输出的频率大约为39Hz，输入电压约为400V，只要电流在输入时达到110A就能让风量达到2100m3/min。这个时候电机的功率大约为75kW，其数值大幅度下降，计算后得出每年消耗的电费约为32.8×104元，总体节约24.5×104元，即节约了43%的电能；d)在提升机中应用变频技术。由于提升机运行时的环境较为复杂，要求每一个参与生产的提升设备都要保持良好的性能，这样才能满足生产要求。提升机一般会高频率、高反复启动，相关的调速任务非常多，久而久之导致提升机故障率较高，寿命较短。变频技术的应用可以满足其运行要求，同时也可保护提升机本身。经过变频之后的提升机，可以减少在调速过程中电阻的损耗，而且位于减速器下方时，其电动机也会运行，将电能消耗情况传递给电网[5]。变频技术是提升设备性能的最佳方式，其内部软件可以帮助设备完成调速工作，降低故障率，实现节能化。目前，“风光提升机变频器”是最新的应用产品，它具有兼容性、安全性、经济性等特点，深受中国煤矿生产企业的欢迎；e)在水泵中应用变频技术。水泵的作用在于输送液体，在煤矿设备中还有一项功能是液体增压。在之前的运行中，水泵空转时间较长，在不断启用、停用过程中不仅耗能大，而且事故频繁。变频技术的应用让水泵转数有所下降，延长使用寿命的同时降低维修频率与维修费用。同时，变频器的使用还能减少电网冲击，当水泵出口阀处于全开状态时直接消除之前由于阀门节流产生的巨大的噪音，这也是对工作环境的一种改善。总体来看，变频技术确实可以提高其运行效率，减少事故的发生。中国矿业大学曾设计井下排水泵站监控系统，这有效地增强了水泵性能。其原理在于利用变频器控制水泵启停减速，保证井下液位稳定、不变，继而减少水泵的空转时间，这样既提高了其安全性，又实现节能的目标。通过对水泵进行变频改造，经过改造后的水泵，其功率由原先的260kW降至190kW，电流由开始的400A降至310A，频率从50Hz降至40Hz，以上数据充分证明其变频改造可以减少功率损耗。经过一段时间的测算之后，矿井每月平均可节约27%的电能，效果非常显著。
3结语
变频技术在煤炭领域的应用越发广泛，具有非常大的潜力。在提倡节能环保的现在，煤炭行业要实现绿色发展，获得长足进步，就必须灵活应用变频技术，提高机电设备的应用效率，为企业与社会提供更优质的服务，提高中国整体的效益水平。
参考文献：
［1］张华，龙坤.电气工程安全问题及质量控制探讨［J］.中国新技术新产品，2010(18)：148.
［2］张和平.变频技术在煤矿机电设备中的应用分析［J］.技术与市场，2015(5)：169.
［3］张鹏飞.变频技术在煤矿机电设备中的应用［J］.能源与节能，2013(9)：119-121.
［4］温勇.煤矿机电设备中变频节能技术的应用分析［J］.河南科技，2013(8)：117-118.
［5］王金龙.浅谈煤矿机电设备中变频节能技术的应用［J］.商品与质量：学术观察，2012(10)：52．
作者：张萍 单位：忻州窑矿机电科
