变频技术在现代煤矿机电工程运用浅析
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摘要：随着我国经济和社会的高速发展，对煤矿资源的需求量持续增加，各种煤矿开采工程越来越多，对煤矿开采要求不断提升。为了进一步提升煤矿机电工程运行效果，可以将变频技术合理应用其中，让各种煤矿机电设备可以根据使用要求，对自己的运行状态进行有效的调节。为此，笔者将要在本文中对变频技术在现代煤矿机电工程中的运用进行探讨，希望对促进我国煤矿开采事业的发展，可以起到有利的作用。
关键词：变频技术；煤矿机电工程；运用
一、前言
在科学技术飞速发展的今天，煤矿机电设备技术进步非常迅速。煤矿产业在我国经济和社会发展的过程中，发挥着非常重要的作用，其能够在一定程度上决定我国经济发展水平。随着我国工业的不断发展，对煤炭的需求量持续增加，对煤炭资源开采提出了更高的要求。为了提升煤矿开采生产效率和质量，可以将变频技术应用到煤矿机电工程实际运行过程中，在提升设备能源利用率的同时，还能提升设备的运行效果，能够根据生产需要，对设备的运行进行针对性的调节。
二、变频技术的工作原理分析
为了保证机电设备运行可以满足煤矿开采的实际需要，可以在煤矿机电设备运行过程中，将变频技术合理应用其中，提升能源利用率，保证设备可以得到连续、稳定运转，降低设备运行损耗。在变频技术实际应用过程中，其直接使用半导体元件对电流信号进行转换，通过整流装置将交流电变换成直流电，然后通过逆变系统的应用，将直流电变换成交流电，能够根据设备实际使用需要，对交流电的频率进行转换，让机电设备可以根据实际生产需要合理进行调速，从而满足生产的具体要求。
三、煤矿生产中加强变频技术应用的重要性
在煤矿资源不断减少的今天，企业面临的竞争压力越来越大。通过对提升机的使用，可以将货物或者人员运送到指定的地点，给开展煤炭开采工作提供必要的便利。随着社会对煤炭资源量的持续增加，浅部煤炭资源的开发量持续增加，资源量持续减少。为了获得更多的煤炭资源，就需要对深部煤炭资源进行开采，开采难度不断增加。因此，为了进一步将提升机的价值发挥出来，降低提升机运行能耗，就需要合理做好提升机运行速度的控制。在提升机运行速度调节的过程中，过去经常是通过在提升机控制电路中安装电阻元件来实现的，导致提升机运行过程中能耗相对较大，对整个工作的开展带来了不利的影响。煤矿企业在实际运行过程中，消耗的电能是非常巨大的，耗电量可以占到煤矿企业生产电量的一半以上。因此，通过提升机的运行效率，对降低煤矿企业生产能耗具有非常重要的意义，还能在这个过程中避免对环境造成严重的污染。通过在煤矿机电设备当中应用变频设备，还可以进一步提升企业竞争力，提升对环境的保护力度。通过合理对变频技术进行使用，还能在一定程度上减少对电能的使用，这是当前煤矿企业非常重要的发展方向，为未来煤矿开采提供动力。煤矿开采具有较大的特殊性，在变频技术实际应用过程中，需要对各种因素综合进行考虑，这样才能将变频技术作用更加充分发挥出来。
四、变频技术在现代煤矿机电设备中的实际使用
（一）皮带机对变频技术的应用
带式输送机又被称为皮带机，其主要是利用电动机来带动皮带运转，在煤矿开采过程中主要是完成对相关材料的运输。通过对软启动控制器的使用，可以有效降低皮带机启动过程中所需要消耗的电量。在传统皮带机启动的过程中，需要消耗大量的电能，电网电压波动也相对剧烈，通过将变频技术应用到皮带机当中，可以进一步提升皮带机启动的稳定性，能够实现缓慢加速启动，对电能的消耗可以得到显著的降低，对电网的保护效果得到提升。在皮带设备运行的过程中，其是依靠皮带和滚筒之间的摩擦力来传递动力。在皮带机启动的瞬间，皮带和滚筒之间容易出现滑动的现象，皮带与滚筒接触部位摩擦非常剧烈，温度会急剧增加，对皮带的使用寿命会造成非常直接的影响。一旦摩擦量超过了一定程度，就容易导致皮带磨损严重的情况发生。通过将变频技术应用到皮带机当中，可以实现皮带机的缓启动，能够让皮带以相对较小的加速度启动，避免皮带和滚筒相互打滑情况的发生，进一步延长皮带的使用寿命，避免皮带接触部位发热情况的发生，将皮带运输机的功能完全发挥出来。
（二）变频技术在采煤机当中的应用
变频装置在采煤机当中的应用，可以采用机载系统和非机载系统。机载系统是直接将变频系统安装在采煤机机身上。非机载系统实际将变频系统安装在顺槽当中，这两种方式使用效果差异相对较大。在机载系统实际运行的过程中，其是利用电缆来传递电能的，电能传输效率会更高。通过将变频设备安装在机械装置上，可以更加及时对设备运行状态进行监视，及时发现设备作业当中存在的异常，然后及时采取措施进行处理，避免由于装置故障导致事故的发生。采煤机属于大型设备，其体积相对较大，在运行过程中容易产生比较强烈的震动，如果振动过于强烈容易导致变频装置的驱动信号出现严重的异常，且由于作业环境过于复杂，直接导致设备设计难度较大。非机载系统的变频装置与采煤机分离，且由于机身自身振动影响较小，不存在机载系统运行过程中过于明显的缺点，能够有效保证煤矿挖掘作业的便利性，冷却系统的设计也相对容易。但由于变频设备与采煤机直接通过电缆进行连接。煤矿作业环境相对复杂，在实际作业过程中容易出现电缆弯曲或者电缆接地等，对煤矿安全作业容易构成一定的威胁。非机载系统和机载系统都有各自的特点和应用范围，在实际应用过程中，需要根据实际情况来进行针对性的选择。
（三）在提升机中的应用
在煤矿开采作业过程中，提升机主要用于材料以及人员的运输，在整个矿井运输作业过程中发挥着非常重要的作用。在传统提升机作业的过程中，需要将电阻器接入到转子电路当中，然后通过控制器和接触器来对电阻器进行截流，从而达到调速运行的作用。在实际进行使用的过程中，经常会由于相关因素的影响导致事故情况的发生，如电阻消耗过度、散热量不能达到要求等。在使用电阻进行调速的过程中，其调速范围相对较低，对设备的操作精度造成了直接的影响。在减速机减速的过程中，应该保证系统当中具有低频电源或者直流电源，在电源切换过程中容易导致设备损坏情况的发生，能量浪费问题也相对比较严重，对矿井作业安全效果有着非常直接的影响，对矿井经济发展影响较大。通过将变频技术合理应用到提升机当中，可以从根本上避免上述问题的出现，实现设备运行无极调速，提升设备运行性能，该技术的应用优势主要体现在如下几个方面：一是在对设备运行速度和制动控制的过程中，采用了电气控制系统，能够有效避免电气磨损现象的发生，设备寿命可以得到显著提升。二是如果提升机运行在负力状态下，可以直接通过回馈制动的方式来将能量反馈给电网，在节能能量的同时，还可以保证系统运行安全性。三是控制精度更高。变频器各方面的性能非常优异，通过对内部程序调整，就可以非常方便实现各种功能，并不需要对设备结构进行大量的改动，使用非常方便，非常适合在矿井提升设备当中进行使用。
（四）变频技术在空气压缩机中的应用
由于煤矿作业的特殊性，在实际作业的过程中往往需要一定的风动机电设备，空气压缩机便是其中一种，在煤矿安全生产过程中发挥着不可替代的作用。空气压缩机通常会采用两点模式，在空气压缩气缸内部压力接近设定压力之后，空气压缩机的气阀就会关闭，电动机这个时候就会在空载状态下运行。如果气缸压力低于设定压力，压缩机就会向气缸中打气。在空气压缩机实际运行过程中，其进气量和产气量控制难度相对较大，压缩机频繁加载和卸载的问题比较严重，电网运行风险较大。通过将变频技术合理应用到空气压缩机当中，可以对压缩机电机运转速度实现连续调节，避免压缩机在运行过程中出现频繁加载和卸载的问题，提升压缩机的实际使用寿命。
（五）在通风机当中的使用
随着巷道掘进深度的不断增加，风井压力会随着变大，风机运行功率也会相对比较高。只有保证风机高效、稳定运行，才能保证矿井生产的安全性。通过将变频技术应用到通风设备当中，可以根据巷道实际通风需求来调节风量，提升能源利用率。通过对风逆变器进行改造，可以直接实现风机的软启动，避免电流过大造成设备损坏问题的发生。在通常的情况下，风机的运行速度较低，这样可以进一步延长设备寿命，降低设备运行成本。另外，为了提升生产效率，很多时候采用两台设备同时工作的情况，通过让两台电机运行在相同的频率段，可以进一步保证电路使用的安全性。
（六）变频技术在水泵当中的应用
在进行矿井开采的过程中，随着矿井深度的不断增加，很容易遭遇到地下水流经的线路，如果在实际开采过程中出现了水流经线路突然截断的现象，就容易导致矿井中出现大量积水的问题。如果在出现该问题后不能及时进行处理，地下水渗入到井壁上容易导致矿井塌方情况的发生，对工作人员的生命安全构成非常直接的威胁。同时，地下水具有一定的导电性，在实际地下作业过程中往往需要使用到导电线路，如果导线某些部位裸露在空气当中，一旦与地下水进行接触，就容易导致漏电情况的发生，对矿井人员生命安全构成非常直接的威胁，如果电流过大，甚至会导致爆炸事故的发生。从这些地方可以看出水泵的作用是非常明显的，其可以更进一步保障矿井作业人员的安全。在水泵运行过程中，其消耗的电能是非常巨大的，通过将变频技术合理应用其中，能够实现对水量的精准调节，在保证泵水量的同时，还能进一步节省对电能的使用。
五、变频节能技术的发展要求
在变频节能技术不断成熟的今天，其在矿井作业中的应用持续增加，对技术应用要求持续提升。但由于煤矿作业的特殊性，对变频技术的应用有着不同的要求。另外，在能源形势越来越紧张的今天，对煤矿企业开展节能生产要求持续提升，对相关设备开展节能改造已经成为重要的发展方向。矿井作业环境相对比较复杂，空气当中含有一定比例的瓦斯和粉尘，如果这些物质的浓度超过了一定的范围，就容易导致安全事故的发生。为了提升变频设备使用的安全性，就需要认真做好相关变频设备的开发工作，保证这些设备可以在矿井作业中安全、稳定运行。变频技术在各种领域中的应用持续增加，发挥的作用也越来越大，但不能忽视其在应用中实际出现的各种问题，设备能源利用率还不够高。为了有效解这些问题，还需要进一步加强变频技术的研究工作，进一步加强变频矢量控制技术的研究，在提升设备能源利用率的同时，还能进一步提升设备控制效果。认真做好工作人员的培训工作。由于变频技术的特殊性，其对操作人员有着一定的要求。为了保证技术的应用效果，就需要认真做好操作人员的培训工作，让他们掌握必要的专业知识和技能，能够根据设备使用要求，对设备开展相关操作，将设备的作用充分发挥出来。
六、结语
随着时代的不断发展，对开展煤矿开采提出了更高的要求。为了进一步提升煤矿机电设备使用效果，可以将变频技术合理应用其中，实现设备运行的连续调速控制，保证设备控制的精准程度，同时降低设备使用成本。
参考文献：
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[2]胡斌.变频技术在现代煤矿机电工程中的运用分析[J].矿业装备.2019(02)：33-34.
[3]蔡金霖.变频技术在现代煤矿机电工程中的应用探究[J].科技风.2019(09)：55-57.
作者:阴鹏飞 单位:鄂尔多斯市国源矿业开发有限责任公司