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摘要：能源紧张促使变频技术在煤矿产业生产中得到重点应用。基于此，本文强调了变频技术在煤矿机电设备中的应用优势，并从矿井提升机、矿用绞车、矿井通风机、皮带运输机、空压机这几种常见煤矿机电设备入手，阐述了变频技术在煤矿机电设备中的具体应用，以期为煤矿产业高效、节能发展指明方向。
关键词：变频技术;煤矿机电设备;节能降耗
引言：煤炭是我国的主要能源以及重要工业原料，煤矿产业是我国的基础产业，其与国计民生息息相关。而随着人们对环境保护、能源节约的重视程度逐步提升，降低煤矿产业生产中的能源消耗量成为必然趋势，是推动煤矿产业可持续发展的必由之路。在这样的背景下，变频技术在煤矿产业生产中得到重点应用，能够到达降低煤矿机电设备运行能耗的效果。
一、变频技术的概述
变频技术是一门能够将电信号的频率，按照具体电路的要求进行变换的应用型技术[1]。现阶段，常用的变频技术主要类型主要有：交—直变频技术（即整流技术）;直—直变频技术（即斩波技术）;直—交变频技术（电子振荡，电力逆变）;交—交变频技术（即移相技术）。在变频技术的应用中，变频器为核心构件，其为将固定频率的交流电变换成连续可调的交流电的装置。
变频技术的基本原理如下所示：变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能實现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因数、过流/过压/过载保护等功能。
二、变频技术在煤矿机电设备中的应用优势分析
在变频技术中，对高压大功率晶体管技术与电子控制技术进行了集成应用，实践中，能够改变交流电机供电的频率和幅值，因而促使其运动磁场的周期发生变化，达到平滑控制电动机转速的目的。同时，变频器的体积更小，可靠性更强，因此维修成本有所下降。
对于变频技术而言，将其应用于煤矿机电设备中，可以实现对电机设备运行的优化，所以也能够起到增效节能的作用。根据全球著名变频器生产企业ABB的测算，单单该集团全球范围内已经生产并且安装的变频器每年就能够节省1150亿千瓦时电力，相应减少9，700万吨二氧化碳排放，这已经超过芬兰一年的二氧化碳排放量[2]。总体来说，变频技术在煤矿机电设备中有着极高的应用优势。
三、变频技术在煤矿机电设备中的具体应用探究
（一）在矿井提升机中的应用
在矿井生产活动中，矿井提升机主要承担着运输人员与物资的作用，实际运行中，需要不停的进行启动与停止操作，也需要结合实际情况展开多次调速。在以往的调速操作中，一般依托档位切换完成矿井提升机的运行（提升与下降）速度调整。此时，档位与提升机中转子上串电阻相连接，促使电路电阻发生变化，以此改变提升机运行速度。但是该方法存在着明显缺陷，即在电阻发生变化时会消耗大量电能，出现严重的资源浪费。同时，电阻也会长时间处于发热状态，容易发生损坏。而通过应用变频技术就能够避免上述缺陷的发生。在变频技术的支持下，矿井提升机的调速模式变更为非机械开关模式，且可以使用计算机系统完成对速度变换的精准控制，不仅延长了矿井提升机的使用年限，避免了安全事故的发生，降低了能源消耗，还促使对矿井提升机的远程控制成为现实。
（二）在矿用绞车中的应用
在现阶段的煤矿生产中，常用的矿用绞车形式有三种，即电动式绞车、风动式绞车以及液压式绞车。受到文章篇幅的限制，本文主要选取电动式绞车展开说明。在传统的电动式绞车中，普遍使用接触器控制速度，并应用交流绕线式的电机串联电阻调节系统。运行中，一旦该电动式绞车的运行环境条件发生改变，则整个系统很容易进入崩溃状态，最终引发设备故障。同时，这种传统的管控方式精度较低，综合性能不高。而通过在电动式绞车中应用变频技术就能够缓解上述问题的发生，促使绞车系统的过载能力进一步增强，更好满足多工况条件下绞车运行需求以及矿井生产需要。相比于传统控制模式来说，由于引入压力波动，因此基于变频技术的控制模式更为精准，综合性能更强，可以更好的完成输出功率、频率的精准调节。
（三）在矿井通风机中的应用
对于矿井通风系统而言，其普遍能够在存在较大通风阻力的情况下实现平稳运行。但是，在实际的矿井生产中，需要引入的通风设备数量较多，因此存在大量的电能消耗，且管理难度、工作量、繁琐程度明显增加。传统的矿井通风机一般依托变化叶片安装角实现通风机工况点的调节，需要的时间较长且便捷程度不高。在特殊情况下，甚至会发生通风机突然停止运行的故障，而此时一旦开启通风机，电网中会瞬间涌入大量电流，威胁其他煤矿机电设备的正常运行。通过在矿井通风机中引入变频技术就能够避免上述问题的发生。在变频技术的支持下，原有的依托变化叶片安装角调节通风机工况点的模式转变为依托电压频率变化调节通风机运行，避免了电压对矿井通风机运行产生影响，提升通风机的运行稳定性与可靠性，并延长其使用年限，也促使降低电能消耗成为现实，维护矿井生产经济效益。
（四）在皮带运输机中的应用
皮带运输机在矿井生产中承担着将煤炭运输至地面的任务，结构相对简单且运输能力强，因此得到广泛应用。在传统的皮带运输机中，主要使用单片机控制器对其运行情况进行控制，虽然能够起到一定的保护作用，但是在开机过程中由于通过较大电流，所以会出现严重发热问题，不利于皮带运输机的正常运行。而通过在皮带运输机运行中应用变频技术就能够避免上述问题的发生。在变频技术的支持下，当皮带运输机开机时，变频器会将频率控制在较低水平，实现对皮带运输机的保护，降低由于冲击电流过大而引发设备老化的问题发生概率，维护皮带运输机的运行安全可靠性。
（五）在空压机中的应用
在传统的空压机中，普遍应用转子串电阻启动、直接启动的形式，引起较大的初始电流，威胁着电网与空压机设备的安全水平，且产生的能耗较高。同时，一般使用开环控制的方式，启动设备与电动机的操作频繁，难以实现恒压供风，增大空压机的运行能耗。通过应用变频技术，可以为空压机提供开环手动调节、压力闭环控制这两种控制模式，促使结合差值自动调节空压机转速成为现实，达到降低空压机运行能耗的效果。另外，变频技术还可以对空压机的工作频率进行实时监控，在压力、温度等运行参数超出限定值时，能够控制空压机自动停止运行。
总结：综上所述，变频技术在煤矿机电设备中有着极高的应用优势。通过在矿井提升机、矿用绞车、矿井通风机、皮带运输机、空压机中应用变频技术，能够达到降低煤矿机电设备运行能耗的效果，实现煤矿机电设备运行安全性与稳定性的提升，推动了矿井生产的技术升级。
参考文献：
[1]赵志红.煤矿机电设备存在的问题及变频技术的应用[J].中国石油和化工标准与质量，2020，40（09）：41-42.
[2]吴仲强，裴德胜，孔令龙.关于煤矿机电设备中变频技术的应用分析[J].科技传播，2016，8（11）：206-207.
作者简介：
毕方（1988.07—），男，布依族，贵州罗甸人，大学本科，助理工程师，研究方向：煤矿机电设备。
关键词：变频技术;煤矿机电设备;节能降耗
引言：煤炭是我国的主要能源以及重要工业原料，煤矿产业是我国的基础产业，其与国计民生息息相关。而随着人们对环境保护、能源节约的重视程度逐步提升，降低煤矿产业生产中的能源消耗量成为必然趋势，是推动煤矿产业可持续发展的必由之路。在这样的背景下，变频技术在煤矿产业生产中得到重点应用，能够到达降低煤矿机电设备运行能耗的效果。
一、变频技术的概述
变频技术是一门能够将电信号的频率，按照具体电路的要求进行变换的应用型技术[1]。现阶段，常用的变频技术主要类型主要有：交—直变频技术（即整流技术）;直—直变频技术（即斩波技术）;直—交变频技术（电子振荡，电力逆变）;交—交变频技术（即移相技术）。在变频技术的应用中，变频器为核心构件，其为将固定频率的交流电变换成连续可调的交流电的装置。
变频技术的基本原理如下所示：变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能實现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因数、过流/过压/过载保护等功能。
二、变频技术在煤矿机电设备中的应用优势分析
在变频技术中，对高压大功率晶体管技术与电子控制技术进行了集成应用，实践中，能够改变交流电机供电的频率和幅值，因而促使其运动磁场的周期发生变化，达到平滑控制电动机转速的目的。同时，变频器的体积更小，可靠性更强，因此维修成本有所下降。
对于变频技术而言，将其应用于煤矿机电设备中，可以实现对电机设备运行的优化，所以也能够起到增效节能的作用。根据全球著名变频器生产企业ABB的测算，单单该集团全球范围内已经生产并且安装的变频器每年就能够节省1150亿千瓦时电力，相应减少9，700万吨二氧化碳排放，这已经超过芬兰一年的二氧化碳排放量[2]。总体来说，变频技术在煤矿机电设备中有着极高的应用优势。
三、变频技术在煤矿机电设备中的具体应用探究
（一）在矿井提升机中的应用
在矿井生产活动中，矿井提升机主要承担着运输人员与物资的作用，实际运行中，需要不停的进行启动与停止操作，也需要结合实际情况展开多次调速。在以往的调速操作中，一般依托档位切换完成矿井提升机的运行（提升与下降）速度调整。此时，档位与提升机中转子上串电阻相连接，促使电路电阻发生变化，以此改变提升机运行速度。但是该方法存在着明显缺陷，即在电阻发生变化时会消耗大量电能，出现严重的资源浪费。同时，电阻也会长时间处于发热状态，容易发生损坏。而通过应用变频技术就能够避免上述缺陷的发生。在变频技术的支持下，矿井提升机的调速模式变更为非机械开关模式，且可以使用计算机系统完成对速度变换的精准控制，不仅延长了矿井提升机的使用年限，避免了安全事故的发生，降低了能源消耗，还促使对矿井提升机的远程控制成为现实。
（二）在矿用绞车中的应用
在现阶段的煤矿生产中，常用的矿用绞车形式有三种，即电动式绞车、风动式绞车以及液压式绞车。受到文章篇幅的限制，本文主要选取电动式绞车展开说明。在传统的电动式绞车中，普遍使用接触器控制速度，并应用交流绕线式的电机串联电阻调节系统。运行中，一旦该电动式绞车的运行环境条件发生改变，则整个系统很容易进入崩溃状态，最终引发设备故障。同时，这种传统的管控方式精度较低，综合性能不高。而通过在电动式绞车中应用变频技术就能够缓解上述问题的发生，促使绞车系统的过载能力进一步增强，更好满足多工况条件下绞车运行需求以及矿井生产需要。相比于传统控制模式来说，由于引入压力波动，因此基于变频技术的控制模式更为精准，综合性能更强，可以更好的完成输出功率、频率的精准调节。
（三）在矿井通风机中的应用
对于矿井通风系统而言，其普遍能够在存在较大通风阻力的情况下实现平稳运行。但是，在实际的矿井生产中，需要引入的通风设备数量较多，因此存在大量的电能消耗，且管理难度、工作量、繁琐程度明显增加。传统的矿井通风机一般依托变化叶片安装角实现通风机工况点的调节，需要的时间较长且便捷程度不高。在特殊情况下，甚至会发生通风机突然停止运行的故障，而此时一旦开启通风机，电网中会瞬间涌入大量电流，威胁其他煤矿机电设备的正常运行。通过在矿井通风机中引入变频技术就能够避免上述问题的发生。在变频技术的支持下，原有的依托变化叶片安装角调节通风机工况点的模式转变为依托电压频率变化调节通风机运行，避免了电压对矿井通风机运行产生影响，提升通风机的运行稳定性与可靠性，并延长其使用年限，也促使降低电能消耗成为现实，维护矿井生产经济效益。
（四）在皮带运输机中的应用
皮带运输机在矿井生产中承担着将煤炭运输至地面的任务，结构相对简单且运输能力强，因此得到广泛应用。在传统的皮带运输机中，主要使用单片机控制器对其运行情况进行控制，虽然能够起到一定的保护作用，但是在开机过程中由于通过较大电流，所以会出现严重发热问题，不利于皮带运输机的正常运行。而通过在皮带运输机运行中应用变频技术就能够避免上述问题的发生。在变频技术的支持下，当皮带运输机开机时，变频器会将频率控制在较低水平，实现对皮带运输机的保护，降低由于冲击电流过大而引发设备老化的问题发生概率，维护皮带运输机的运行安全可靠性。
（五）在空压机中的应用
在传统的空压机中，普遍应用转子串电阻启动、直接启动的形式，引起较大的初始电流，威胁着电网与空压机设备的安全水平，且产生的能耗较高。同时，一般使用开环控制的方式，启动设备与电动机的操作频繁，难以实现恒压供风，增大空压机的运行能耗。通过应用变频技术，可以为空压机提供开环手动调节、压力闭环控制这两种控制模式，促使结合差值自动调节空压机转速成为现实，达到降低空压机运行能耗的效果。另外，变频技术还可以对空压机的工作频率进行实时监控，在压力、温度等运行参数超出限定值时，能够控制空压机自动停止运行。
总结：综上所述，变频技术在煤矿机电设备中有着极高的应用优势。通过在矿井提升机、矿用绞车、矿井通风机、皮带运输机、空压机中应用变频技术，能够达到降低煤矿机电设备运行能耗的效果，实现煤矿机电设备运行安全性与稳定性的提升，推动了矿井生产的技术升级。
参考文献：
[1]赵志红.煤矿机电设备存在的问题及变频技术的应用[J].中国石油和化工标准与质量，2020，40（09）：41-42.
[2]吴仲强，裴德胜，孔令龙.关于煤矿机电设备中变频技术的应用分析[J].科技传播，2016，8（11）：206-207.
作者简介：
毕方（1988.07—），男，布依族，贵州罗甸人，大学本科，助理工程师，研究方向：煤矿机电设备。