【摘要】煤礦生產(chǎn)中應(yīng)用非常多數(shù)量和種類的機(jī)電設(shè)備，為了實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率的提升，通常煤礦企業(yè)會確保這一系列機(jī)電設(shè)備處在長期的運(yùn)行狀態(tài)中，因此煤礦企業(yè)生產(chǎn)會耗費(fèi)較多的能源，這跟煤礦企業(yè)的節(jié)能降耗和可持續(xù)發(fā)展原則相悖。而煤礦機(jī)電設(shè)備中應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)可以有效地降低機(jī)電設(shè)備的能源消耗量。在分析變頻節(jié)能技術(shù)及其基本原理的基礎(chǔ)上，闡述了變頻節(jié)能技術(shù)在礦山機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】變頻節(jié)能;礦山;機(jī)電設(shè)備;應(yīng)用

一、前言

如今，迅速發(fā)展的重工業(yè)形成了大量的環(huán)境及能源問題。在確保社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過程中，人們提出了新能源和資源應(yīng)用率提升等概念，也應(yīng)用了一系列新方法和新技術(shù)。在開采礦山中，變頻節(jié)能技術(shù)即是其中之一。將變頻裝置增加于采礦裝置中，一是可以使應(yīng)用的電力能源減少，以減小生產(chǎn)費(fèi)用；二是可以結(jié)合設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)狀，調(diào)整其性能為最理想的狀態(tài)，以減小設(shè)備能耗，實(shí)現(xiàn)煤礦開采環(huán)境的優(yōu)化。

二、變頻節(jié)能技術(shù)及其基本原理

1.變頻節(jié)能技術(shù)

1煤礦機(jī)電變頻節(jié)能技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

煤礦的安全問題不僅是生產(chǎn)問題，也是社會問題，在制約煤礦生存和發(fā)展的同時，也影響著社會的健康與和諧，所以說提高煤礦生產(chǎn)的安全性具有重要意義，這也是應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)的目標(biāo)。不過，變頻節(jié)能技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用并不是一帆風(fēng)順的，在變頻技術(shù)出現(xiàn)之初，受技術(shù)條件的限制，變頻節(jié)能技術(shù)并沒有貿(mào)然引入變頻技術(shù)，隨著變頻技術(shù)的發(fā)展及成熟，其在煤礦生產(chǎn)中應(yīng)用才普及開。變頻技術(shù)最早應(yīng)用于采煤機(jī)、皮帶輸送機(jī)、提升機(jī)、空壓機(jī)等，經(jīng)過一段時間的應(yīng)用，我們發(fā)現(xiàn)應(yīng)用變頻技術(shù)改造后的設(shè)備，其能耗遠(yuǎn)低于、效率遠(yuǎn)高于改造前，且設(shè)備更不容易磨損，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的雙重提升，從另外一個側(cè)面也說明變頻節(jié)能技術(shù)能提高煤礦機(jī)電設(shè)備的性能。變頻技術(shù)的應(yīng)用，使得交流電的固定頻率成為一種能被機(jī)電設(shè)備充分利用的變動資源，這是其與傳統(tǒng)的交流電最大的不同之處，具體表現(xiàn)為（1）從IGBT、GTR基礎(chǔ)上發(fā)展起來的智能功率模塊IPM能增加變頻的功率。（2）采用了矢量控制和轉(zhuǎn)矩控制，通過改進(jìn)壓頻比（U/f）來擴(kuò)展變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用范圍，使得控制理論進(jìn)一步向前發(fā)展。（3）革新了模糊自優(yōu)化控制和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，促進(jìn)了數(shù)字信息處理技術(shù)的向集成化發(fā)展，使得，完成了技術(shù)的跨越發(fā)展，從單片機(jī)發(fā)展為高級專用集成電路（AsIc）、精簡指令集計(jì)算機(jī)（Iuse）、數(shù)字信號處理器（DPS）。（4）變頻技術(shù)的應(yīng)用不僅提高了調(diào)速功能，還逐漸發(fā)展出編程序參數(shù)辨識、通信等功能。

2煤礦機(jī)電設(shè)備變頻節(jié)能技術(shù)的具體應(yīng)用

2.1變頻技術(shù)在提升機(jī)中的應(yīng)用

提升機(jī)是煤礦生產(chǎn)應(yīng)用的合理設(shè)備之一，承擔(dān)者輸送人員和物料的任務(wù)，其運(yùn)行的安全性直接關(guān)系到生命財產(chǎn)安全。在很長的一段時間內(nèi)，為了實(shí)現(xiàn)傳送速度的控制，電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路會使用金屬電阻，盡管調(diào)速的目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)，但該種方法存在電能消耗更大、安全隱含依舊存在的問題。變頻技術(shù)的的出現(xiàn)與成熟很好解決了上述問題，應(yīng)用變頻技術(shù)后可配合應(yīng)用提升機(jī)的變頻防爆提升機(jī)與交流四象限變頻調(diào)速系統(tǒng)，輔助用計(jì)算機(jī)即可完成對提升機(jī)的數(shù)學(xué)信息化控制，繼而實(shí)現(xiàn)了提升機(jī)的遠(yuǎn)程控制，不僅提升減少了對電能的消耗，還提升了提升機(jī)運(yùn)行的安全性。

2.2變頻技術(shù)在采煤機(jī)中的應(yīng)用

1變頻節(jié)能技術(shù)簡介

1.1變頻節(jié)能技術(shù)

簡單來說，變頻節(jié)能技術(shù)是指一種利用科技手段及設(shè)備實(shí)現(xiàn)電流頻率改變的技術(shù)。其中，負(fù)責(zé)控制電頻頻率的設(shè)備叫做變頻器，變頻器的構(gòu)成比較復(fù)雜，主要由電源板、電極電容、控制面板及鍵盤等部件組成，通過這些部件的有效結(jié)合，能夠使電動機(jī)在最節(jié)能的狀態(tài)下運(yùn)行。傳統(tǒng)機(jī)電設(shè)備中的電流頻率是不可改變的，在設(shè)備運(yùn)行過程中，其轉(zhuǎn)數(shù)也不能改變和控制，這就導(dǎo)致其設(shè)備長期處于恒定運(yùn)行狀態(tài)，這樣不能因地制宜地改變轉(zhuǎn)速，不但使設(shè)備的使用壽命大大縮短，而且還會造成大量的能源消耗。隨著變頻節(jié)能技術(shù)的出現(xiàn)，機(jī)電設(shè)備的這一缺陷得到了很大改善。將變頻節(jié)能技術(shù)運(yùn)用到機(jī)電設(shè)備中，不但能夠改變機(jī)電設(shè)備的靈活性，還可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的需要調(diào)節(jié)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)節(jié)約能源，這樣就能夠大大增加設(shè)備的使用年限和減少能源消耗。

1.2變頻節(jié)能技術(shù)的基本原理

變頻器的工作原理可以簡單概括為“交—直—交”工作方式，變頻器是通過整流器將工頻交流電源轉(zhuǎn)化成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)化成頻率和電壓可以控制的交流電，最后再供給電動機(jī)。變頻器的工作電路主要由以下四部分組成：整流部分、直流環(huán)節(jié)部分、逆變部分、控制部分。其中整流部分主要應(yīng)用的是三相橋式不可控整流器；直流環(huán)節(jié)部分主要是用來濾波，直流儲能和緩沖無功功率的；逆變部分主要采用的是IGBT三相橋式逆變器，它輸出的為脈沖寬度可以調(diào)制的波形（PWM），它在整個變頻器中起到了至關(guān)重要的作用，也是變頻器的核心技術(shù)。變頻節(jié)能技術(shù)實(shí)際上是通過變頻調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，從而達(dá)到節(jié)能效果的。

2變頻節(jié)能技術(shù)的優(yōu)勢

摘要:提高效率，節(jié)能安全是煤礦生產(chǎn)中最重要的問題。隨著國家大力推廣低碳節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，傳統(tǒng)上的高耗能、高污染的設(shè)備必須進(jìn)行一定的技術(shù)改造。針對煤礦中常用的機(jī)電設(shè)備往往長時間處于滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，產(chǎn)熱會大大降低設(shè)備工作效率等問題，通過對煤礦機(jī)電設(shè)備進(jìn)行變頻技術(shù)的改造，顯著提升了設(shè)備的運(yùn)行效率，減少了能源的消耗量?；诖?，文章闡述了變頻技術(shù)節(jié)能改造中涉及到的主要技術(shù)問題，并結(jié)合煤礦機(jī)電設(shè)備中變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的節(jié)能運(yùn)用情況，提出了一些意見和建議，以期為相關(guān)領(lǐng)域提供參考，促進(jìn)煤礦機(jī)電設(shè)備技術(shù)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞:煤礦;機(jī)電設(shè)備;變頻技術(shù);節(jié)能改造

0引言

煤炭作為中國最重要的能源之一，如何有效地使用和消費(fèi)煤炭資源將直接影響著中國的經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展。現(xiàn)代煤礦公司經(jīng)常使用大量的機(jī)電設(shè)備來實(shí)現(xiàn)高效的采礦作業(yè)，以及大功率連續(xù)開采地下生產(chǎn)通常會導(dǎo)致礦山的機(jī)電設(shè)備在高負(fù)載下運(yùn)行，從而導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行能源消耗的增加，嚴(yán)重影響采礦作業(yè)的安全和運(yùn)行進(jìn)度。因此，有效的節(jié)約和減少能耗是每個煤礦企業(yè)都應(yīng)正視的問題。通過實(shí)施能源轉(zhuǎn)換來提高礦山的綜合利益至關(guān)重要，文章就該能源轉(zhuǎn)換將電氣和機(jī)械設(shè)備引入變頻技術(shù)，以減少能源的消耗做一簡述。

1變頻技術(shù)基本概述及工作原理

變頻技術(shù)通常是在各種技術(shù)的基礎(chǔ)上形成的，例如傳統(tǒng)的電力技術(shù)，電力電子技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)技術(shù)。變頻技術(shù)通常具有高度的完整性［1］。該技術(shù)可通過更改電源頻率和調(diào)整負(fù)載來降低功耗，減少損耗并延長設(shè)備壽命。變頻技術(shù)是依靠整流橋?qū)?dāng)前頻率的電流轉(zhuǎn)換為直流電壓，然后將直流電壓轉(zhuǎn)換為頻率。輸入電壓是可調(diào)節(jié)的交流電，用于驅(qū)動電壓操作交流電動機(jī)，以便通過適當(dāng)?shù)乃俣瓤刂苼碚{(diào)整電壓和電流以適應(yīng)設(shè)備。通過使用變頻技術(shù)來調(diào)節(jié)機(jī)電設(shè)備的速度，在速度調(diào)節(jié)過程中的轉(zhuǎn)差消耗為零，具有節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)，也符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在一定程度上提高機(jī)電設(shè)備的工作效率是可再生節(jié)能機(jī)電煤礦的發(fā)展方向［2］。

摘要：簡述了煤礦機(jī)電設(shè)備中變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的重要性，分析了現(xiàn)階段煤礦機(jī)電設(shè)備應(yīng)用中存在的問題，探究了進(jìn)一步提高變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用水平的策略。

關(guān)鍵詞：煤礦機(jī)電設(shè)備；變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用；技術(shù)提升

為了提升煤礦機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行效率和節(jié)能效果，發(fā)揮煤礦機(jī)電設(shè)備的重要功能，必須充分保障煤礦機(jī)電設(shè)備中變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的高效、節(jié)能和環(huán)保。在煤礦機(jī)電設(shè)備變頻節(jié)能技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，出現(xiàn)了許多技術(shù)問題。煤礦企業(yè)在煤礦機(jī)電設(shè)備中應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)，必須在保障煤礦機(jī)電設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定和安全的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步完善煤礦機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行性能，加強(qiáng)煤礦機(jī)電設(shè)備質(zhì)量監(jiān)測與維修管理，重視恒定功率調(diào)速、運(yùn)動狀態(tài)調(diào)節(jié)的技術(shù)要求和煤礦機(jī)電設(shè)備使用規(guī)章制度，實(shí)現(xiàn)煤礦機(jī)電設(shè)備中變頻節(jié)能技術(shù)的高質(zhì)量應(yīng)用[1]。

1煤礦機(jī)電設(shè)備中變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的重要性

煤礦機(jī)電設(shè)備中應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)是經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的要求：a)變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用能有效降低煤礦機(jī)電設(shè)備的能源消耗；b)通過優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)作，能明顯提高煤礦機(jī)電設(shè)備的使用效率。煤礦機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)過程中，必須做到理論與實(shí)踐相結(jié)合，加強(qiáng)對變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的控制強(qiáng)度，全面提升煤礦機(jī)電設(shè)備的經(jīng)濟(jì)效益和使用功能?，F(xiàn)階段煤礦企業(yè)實(shí)際使用變頻節(jié)能技術(shù)的過程中存在許多技術(shù)問題和設(shè)備故障，需要從多個角度進(jìn)行技術(shù)上的優(yōu)化和提升。煤礦企業(yè)首先在內(nèi)部要明確變頻節(jié)能技術(shù)的重要性，做好宣傳和培訓(xùn)工作，及時認(rèn)識到變頻節(jié)能技術(shù)在機(jī)電設(shè)備運(yùn)行中的關(guān)鍵作用，根據(jù)機(jī)電設(shè)備實(shí)際運(yùn)行中的故障和問題，及時采取針對性的維修措施和管理制度，充分發(fā)揮變頻節(jié)能技術(shù)的價值和效用?，F(xiàn)階段煤礦機(jī)電設(shè)備中變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用具備更加明顯的高效性，采煤機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)本身具備更加強(qiáng)大的功能性，這也是提升系統(tǒng)管理強(qiáng)度和高效性的要求。煤礦機(jī)電設(shè)備運(yùn)行過程中必須綜合考慮設(shè)備運(yùn)行對于生產(chǎn)的影響，同時滿足生產(chǎn)中降低能耗的要求?，F(xiàn)階段必須更加重視煤礦機(jī)電設(shè)備使用規(guī)章制度，在中國推進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的進(jìn)程中，煤礦機(jī)電設(shè)備運(yùn)行的節(jié)能性、高效性是非常重要的，是持續(xù)提高城市化水平和運(yùn)行能力的重要部分。只有充分把控煤礦機(jī)電設(shè)備的實(shí)際情況和性能需求，才能不斷推進(jìn)變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的功能發(fā)揮，實(shí)現(xiàn)更加良好的運(yùn)行性能。中國煤礦機(jī)電設(shè)備中變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用規(guī)模逐步加大，變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用工作是一個復(fù)雜的過程，受到許多主客觀因素影響，煤礦企業(yè)必須確保煤礦機(jī)電設(shè)備中變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的質(zhì)量與性能，在實(shí)現(xiàn)更加優(yōu)良的運(yùn)行性能的基礎(chǔ)上，順應(yīng)煤礦設(shè)備系統(tǒng)的自動化趨勢，實(shí)現(xiàn)智能化的能源工業(yè)發(fā)展。

2現(xiàn)階段煤礦機(jī)電設(shè)備變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用中存在的問題