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摘要:煤礦企業生產需要耗費大量的電能，應該以保證安全生產作為前提，開展好節能降耗的工作。本文對變頻節能技術進行簡單地介紹，并對變頻節能技術在煤礦設備中的應用展開思考。
關鍵詞:變頻節能;煤礦企業;機電設備
國內的煤炭資源有著很大的儲量，對保證經濟建設發揮著重要作用。煤礦生產需要耗費大量的電能，能源的利用效率不高，隨著GTR、IGBT元件性能的不斷進步，很多煤礦把變頻節能技術應用到煤炭資源開采和生產中，取得了很好的節能效果，具有很好的推廣價值。
1變頻節能技術
變頻技術，是把具備50赫茲的交流電通過整流元件調制為537伏的直流電，采用DSP芯片控制IGBT元件把直流電逆變為頻率可調的交流電，從而實現對電源頻率的控制。而電機的運行速度公式為v=60f/p，f為電源頻率，p為電機的極對數，可以通過對電源頻率的控制實現對電機的調速。傳統的電力拖動控制，電機運行速度調整范圍較窄，使得電機運行速度無法與煤礦生產要求匹配，即便采用串電阻或改變極對數的控制方式，也只能實現一定轉速范圍內的調整，使得很多電能消耗到制動電阻中。電機內部的電能耗損出比較嚴重，無法達到設計的使用壽命。
2煤礦生產設備變頻節能技術原理
變頻器內部的GTR或IGBT功率模塊對煤礦節能發揮著重要作用，IPM功率模塊可以應用到更大功能的煤礦生產設備當中。隨著變頻控制技術的發展，壓頻比的控制方式已經取得了很大的創新，矢量控制技術使得控制精度得到了較大的提升，可以更為廣泛地應用到提升類負載中，使得變頻技術更適用于煤礦生產。從控制理論來看，模糊控制和人工神經網絡控制可以使變頻技術有著更為廣泛的應用范圍，內部采用集成電路可以實現對數字信號的處理，也可以實現與控制設備的通訊，開放性的通信協議使得控制起來更為方便。變頻節能技術不但可以實現對電機的調速，還可以具備控制程序和參數設置功能，水泵風機變頻器、矢量變頻器等可以使變頻技術針對不同工況進行調速。
3變頻節能技術在煤礦設備中的應用
煤礦企業的生產離不開性能可靠的提升機，提升機是煤礦生產的關鍵設備，提升機的穩定性、可靠性直接影響著煤礦生產安全，也是主要的耗能設備。傳統的提升機調速采用對電機轉子串電阻的控制方式，控制回路中采用電阻箱，并配套控制電路來控制串入電機轉子電阻數量，可以實現多個速度區段的調速，但該調速技術安全性較低，雖然實現一定的電機速度控制，但很多電能被浪費到電阻箱中。變頻調速技術的發展，使得提升機電機可以在不同的象限中實現調速，再配套控制系統實現對提升機運行狀態的監測，可以在更寬的速度區間內實現對電機調速。
3．2皮帶輸送機變頻節能技術
皮帶輸送機利用皮帶和輥輪把煤炭輸送出來，是一種通過摩擦力和張力進行牽引的設備，是煤礦生產的重要設備之一。皮帶輸送機驅動電機需要采用液力耦合器來實現軟啟動，無法根據煤炭資源重量來實現變頻調速，驅動電機保持在恒定轉速狀態，存在著較大的電能浪費。變頻技術可以實現液力耦合器的軟啟動功能，啟動電流數值較小，可以避免驅動電機產生發熱和沖擊現象，可以把皮帶輸送機煤炭輸送性能完全發揮出來。變頻調速裝置也可以把電機進入到發電狀態的電能回饋到電網中，避免由于制動造成的電能損失，避免對機械設備產生沖擊，可以提高設備使用壽命。采用四象限變頻調速技術，需要把整流橋改進行IPM功率模塊，從而建立起可控整流橋。驅動電機工作于發電機狀態時，逆變控制電路具備整流功能，而變頻器電源端的整流電路起到逆變作用，可以把電能輸送到電網當中。
3．3流體負荷變頻節能技術
煤礦生產中離不開風機水泵類設備，負載轉矩和電機運行速度平方呈現出正比例關系，流體類負載需要輸入較大的啟動功率，方可以使風機水泵設備進入到正常工作狀態，傳統的流量控制通過對閥門進行控制，采用電機恒速驅動同樣存在著電能浪費，也無法達到流體流量控制要求，生產效率不高。采用專用于風機水泵類負載的變頻器，可以更好的實現對流體設備調速，配套控制功能可以根據生產需求進行啟停和調整控制，驅動電機的運行速度可以合理的降低，驅動功率也會相應的減少，可以與礦井瓦斯進行安全閉鎖，并具備過流和斷電保護功能，可以更好地滿足煤礦生產需求，可以起到很好的節能效果。變頻節能技術的應用，使得煤礦風機水泵類設備控制更加靈活，避免由于對機械設備產生沖擊。煤礦水泵的變頻調速可以把礦井液位控制進行結合，根據液位情況來調速水泵運行速度，有效降低了水泵空轉時間和高頻次啟停帶來的電能消耗和沖擊，在達到節能效果的同時，保證煤礦的安全生產。
4變頻器節能技術在煤礦設備中的應用前景
隨著電子技術和控制技術的不斷進步，大功率和高電壓的變頻裝置的性能也在不斷完善，變頻技術具有很好的節能特性，可以進一步降低煤礦生產成本，使煤礦生產工藝不斷得到完善。由于煤礦是高耗能行業，把變頻節能技術應用到煤礦生產中，會對煤礦降本增效產生更大的促進作用。
5結語
綜上所述，煤礦生產的多種設備都需要耗費大量的電能，采用變頻節能技術可以把電能消耗量減少30%左右，具有很好應用前景。當前，變頻節能技術還沒有完全普及，煤礦生產所需的機電設備類型較多，需做好變頻器選型匹配工作，加大對原來機電設備的變頻調速改造，可以達到較為理想的節能減排的效果，從而為企業創造更多的經濟效益。
參考文獻:
［1］張科．煤礦機電設備中變頻節能技術的運用分析［J］．能源與節能，2019(07):76-77．
［2］張倩．煤礦機電設備中變頻節能技術的應用研究［J］．設備管理與維修，2019(12):244-245.
作者:王軍輝 單位:陜西澄合百良旭升煤炭有限責任公司
