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[摘 要]我国经济正处于快速发展时期，能源供给的速度日渐慢于经济发展的速度，因此能源供给的问题渐渐成为阻碍我国经济持续发展的一个限制性因素。开发新能源、节约能源并提高能源使用率、增加新能源的供应等方式均可解决能源供给不足的问题。变频技术作为一种新兴的提高能源利用率的重要方法在当前已经受到了众多国家的高度重视。采用变频节能技术能够有效激发我国传统能源行业的节能潜能，本文从变频节能技术在传统煤矿行业中的应用情况出发，对其在煤矿机电设备中的使用情况进行深入探究。
[关键词]变频节能技术 煤矿机电设备 应用
中图分类号：TD752 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）34-0060-01
当前，我国煤矿开采业现状不乐观，尤其是一些小煤矿开采技术落后，生产成本利用率低，投入与产出不成正比。[1]在煤矿机电设备中应用变频节能技术能够有效改善我国煤矿开采行业的现状，进而使其在能源使用方面发生质的飞跃。通过推广变频节能技术，一方面能够提高煤矿开采行业的生产效率，另一方面也能够促进产业节能减排。
1 变频节能技术的现状
变频调速主要是通过交流电的电压与频率从固定不变的状态改为可变化的状态，采用“交-直-交”的方式来进行，其包含的工作原理主要是将工频交流电经由整流器转换，使其成为直流电，之后再次转换，将直流电转变为频率、电压可控的交流电，以此可控的交流电作为电动机使用的电力，最终达到了节能的目的。
目前生产力不断发展，电力控制理论与电力电子技术也在不断提升，变频节能的技术在理论研究与实践应用两方面都得到了前所未有的进步。经过FTR与IGBT的替换，变频技术渐渐智能化，压频控制与此前相比有所改进。变频器完成了基本电路的调速工作之后，通过内置可编程序以及参数辨识功能的完善，变频器的综合使用效率也得到提升，最终其为煤矿机电产业的节能提供了新的思路。
2 变频节能技术在流体负荷设备中的应用
老式流速调节多采用截流方式，流体阻力大，生产效率低，不能满足矿井生产节能的需要。变频技术在矿用通风机及水泵的应用中发挥了巨大作用。
2.1 变频技术在煤矿主通风机中的应用
目前市场上出现了专门为煤矿设计的变频调速装置。我们知道，在煤矿中，对风量的调整，一般是通过运用电器和机械两种方式实现的。风机要实现对风量的调节必须通过调整机器内部的叶片，虽然经过相应的调整可以实现对风量的调节，但是这样的运作有一个弊端，那就是工作效率过低，而且电能消耗过大，调节操作不便。而变频技术则可以完善以上的不足，从理论上来说，风量在系数上与功率和转速成正比，因此对其相应的转速进行调节是最有效的。经过大量实践证明，变频技术在风机中进行应用之后，可以节约的电能超过30%，这对我国的节能事业作出了巨大的贡献。改造后的风量也更符合矿下的环境，对瓦斯闭锁的检测、过流短路功能的保护及远程控制功能的配备，为矿下的安全作业都提供了保障。
主通风设备是保證煤矿安全的主要设备，运作时间也非常长，一年昼夜工作，该设备可以说是矿井的“呼吸器官”，发生损坏的可能性也高于其他设备。随着煤矿开采深度的增加，需要的风量也越来越大，经过改造后的通风机能够根据实际的需要来改变风量的大小，同时有效的实现变频软启动的工作，进而避免出现启动时电流过大，对电网设备造成冲击，导致危险事故发生。这所有的优点都使通风设备的工作强度得到有效的控制，进而减少维修次数，延长通风设备的使用寿命。
2.2 变频技术在泵中的应用
在煤矿生产中，通常采用调节管网闸阀开度的方法来调节水泵的流量，即在恒定转速下调节流量，但水泵电机仍在恒定转速下运行。实践证明这种方式是不经济的，电耗量过大。而变频技术根据水泵流量控制电机转速，从而达到节能的目的。目前煤矿使用的水泵往往是矿井中的大功率设备，且数量多，占煤矿生产总耗能量的百分之二十到三十，因此，变频节能技术在煤矿水泵中的应用节能效果明显，意义巨大。
2.3 变频节能技术在乳化液泵中的应用
乳化液泵作为煤矿主要的液压设备，是液压支架及钻机的动力设备，其工作环境恶略，长期连续运转，目前乳化液泵主要采用溢流阀调节流量和压力的方式。在我矿15200工作面及15150工作面中，采用的是BRW20031.5泵站，由于其在使用中流量及压力变化波动大，即使在不需要液压动力的情况下，乳化液泵电机仍以恒速运行，导致乳化液在高压状态下高速通过溢流阀泄压来实现压力平衡，进而使乳化液温度升高，液压系统密封圈因高温老化，液压元件损坏。我矿为降低乳化液温度，采取了增大散热面积、外排高温乳化液等方式，不但浪费而且效果不明显。采用了变频技术后，当压力增大时，通过变频调速使电机转速降低。众所周知：流量和转速成正比，压力和转速的平方成正比，轴功率和转速的三次方成正比。在满足生产的情况下，降低电机转速，可以有效的降低电耗，实现节能的目的。目前设备运行平稳，故障率低，节能效果明显。
3 变频技术在机械设备中的应用
由于煤矿环境十分特殊，因此机电设备负荷长期处于频繁波动状态，特别是在输送和提升的过程中，存在轻载、空载和重载运行情况，但运输设备电机一直处在恒定状态下运行，损耗尤其严重。频繁的起停可以使用四象限工作，其原理[3]是：变频器将整流电路由原来的全波整流转换为智能功率模块构成的可控整流桥，如同原先的工作状态，在电动状态下，四象限与二象限的变频器整流电路成为逆变电路在运行，最终实现了引流电机电量回馈电网的目的。变频节能技术的应用，不仅能使运输设备在节能状态下运行，而且能满足煤矿生产的需要。
3.1 变频技术在提升机中的应用
提升机是煤矿的主要运输设备，是煤矿不可缺少的“四大件设备”之一。变频器在提升机中的应用可以实现无极平稳加速减速，实现数字化控制，通过软件的设计从而实现兼容，完善输入输出接电口电路，将控制模式转变成无速度传感器的矢量模式，可以对过流、过压及欠压等进行全面保护。提高系统了的安全性，不会出现加速度激烈变化的情况，有效的实现了加速减速及停车点的平稳过度，增加乘坐人员的舒适度；减少了老式机械控制方式下对设备的机械冲击，延长了设备的使用寿命。变频节能技术的应用，保证了提升设备的安全节能运行，降低了调速电阻的热损耗，从而实现了节约电力资源的目的。 3.2 变频技术在胶带输送机中的应用
变频技术主要有效的解决了液力耦合器装置运输皮带机在启动和运行过程中所产生的电机失控，变频器可以将电机产生的负力及时回馈，从而明显的降低了发热产生的损耗。延长了设备的使用寿命。变频器配合煤流传感器可以可以根据负载轻重自动调节皮带速度，节电的同时还减少了皮带的磨损。
3.3 变频技术在煤矿空气压缩机中的应用
空气压缩机也是煤矿中的主要设备之一，通过以压缩空气为动力进行钻孔，火药爆破岩层。由于空气压缩机较为灵活，既可以将其设在井下也可以设在井上。通常情况下，空气压缩机能够通过关闭进气管来使得储气罐内的气压低于设定气压，而进气管的碟阀会自动打开。当空气压缩机的排气量与气压在运转工作状态下达到满载，且与电动机的额定电流值接近，卸荷过程中易造成空转。而压缩机在进行额定转速下本身的磨损较大，加上耗电高、空转等情况，容易导致压缩机能耗过高。变频技术的使用能够有效调节压缩机的转速，减少排气量，使其轴功率与转速之间呈正比，并根据用气量的变化来随时调整设定的气压值，最终智能地实现了压缩机内空气的恒压供应，提高了压缩机的使用效率。
3.4变频技术在煤矿其他机电设备中的应用
变频技术在机电中的应用更加广泛，除了节能外，更加注重向灵活化、智能化方向发展，操作更加简便，安装和控制更加方便。例如，我国煤矿中洗煤中采用变频技术的给煤机，将变频驱动模式替换传统的手动闸门模式，拥有了标准化的参数结构和调试软件，安全方便，操作也十分灵活；将间隙间隔防爆的变频器装入隔爆壳内，另外安装风扇吹风冷却、外设水冷装置，解决了功率散热、安全控制等技术问题。据此来看，将变频技术应用于煤炭机电设备中，除了节能外，更多的使煤矿机电设备更加灵活，更加智能。
小结：我国煤炭资源丰富，也是产煤大国，煤炭是国民经济增长的主要支柱。但吨煤电耗高，而倡导节能减排也是国家长期发展的要求，所以在煤矿机电设备中采用变频节能技术具有巨大的潜力和发展前景。但变频技术在我国应用还不广泛，由于我国矿山中使用的机设备品种多，为了更好的匹配，必须对变频节能技术进行改造，更加专业化，以适应不同环境的需求。经过改造后的变频技术拥有显著的节能效果，稳定性能加强，适应煤矿环境的要求，必将会被我国煤炭行业所采用。
参考文献
[1] 溫玉婷.变频节能技术在煤矿中的应用[J].电气开关，2011，（02）：156-157.
[2] 栗广亮.plc和高压变频器在矿井提升机中的应用[J].中国设备工程，2009，（03）：100-102.
[3] 丁卫东.高压变频调速装置在引风机上的应用和节能研究[A].节能环保和谐发展--2007中国科协年会论文集（一）[C]，2007：203-204.
[关键词]变频节能技术 煤矿机电设备 应用
中图分类号：TD752 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）34-0060-01
当前，我国煤矿开采业现状不乐观，尤其是一些小煤矿开采技术落后，生产成本利用率低，投入与产出不成正比。[1]在煤矿机电设备中应用变频节能技术能够有效改善我国煤矿开采行业的现状，进而使其在能源使用方面发生质的飞跃。通过推广变频节能技术，一方面能够提高煤矿开采行业的生产效率，另一方面也能够促进产业节能减排。
1 变频节能技术的现状
变频调速主要是通过交流电的电压与频率从固定不变的状态改为可变化的状态，采用“交-直-交”的方式来进行，其包含的工作原理主要是将工频交流电经由整流器转换，使其成为直流电，之后再次转换，将直流电转变为频率、电压可控的交流电，以此可控的交流电作为电动机使用的电力，最终达到了节能的目的。
目前生产力不断发展，电力控制理论与电力电子技术也在不断提升，变频节能的技术在理论研究与实践应用两方面都得到了前所未有的进步。经过FTR与IGBT的替换，变频技术渐渐智能化，压频控制与此前相比有所改进。变频器完成了基本电路的调速工作之后，通过内置可编程序以及参数辨识功能的完善，变频器的综合使用效率也得到提升，最终其为煤矿机电产业的节能提供了新的思路。
2 变频节能技术在流体负荷设备中的应用
老式流速调节多采用截流方式，流体阻力大，生产效率低，不能满足矿井生产节能的需要。变频技术在矿用通风机及水泵的应用中发挥了巨大作用。
2.1 变频技术在煤矿主通风机中的应用
目前市场上出现了专门为煤矿设计的变频调速装置。我们知道，在煤矿中，对风量的调整，一般是通过运用电器和机械两种方式实现的。风机要实现对风量的调节必须通过调整机器内部的叶片，虽然经过相应的调整可以实现对风量的调节，但是这样的运作有一个弊端，那就是工作效率过低，而且电能消耗过大，调节操作不便。而变频技术则可以完善以上的不足，从理论上来说，风量在系数上与功率和转速成正比，因此对其相应的转速进行调节是最有效的。经过大量实践证明，变频技术在风机中进行应用之后，可以节约的电能超过30%，这对我国的节能事业作出了巨大的贡献。改造后的风量也更符合矿下的环境，对瓦斯闭锁的检测、过流短路功能的保护及远程控制功能的配备，为矿下的安全作业都提供了保障。
主通风设备是保證煤矿安全的主要设备，运作时间也非常长，一年昼夜工作，该设备可以说是矿井的“呼吸器官”，发生损坏的可能性也高于其他设备。随着煤矿开采深度的增加，需要的风量也越来越大，经过改造后的通风机能够根据实际的需要来改变风量的大小，同时有效的实现变频软启动的工作，进而避免出现启动时电流过大，对电网设备造成冲击，导致危险事故发生。这所有的优点都使通风设备的工作强度得到有效的控制，进而减少维修次数，延长通风设备的使用寿命。
2.2 变频技术在泵中的应用
在煤矿生产中，通常采用调节管网闸阀开度的方法来调节水泵的流量，即在恒定转速下调节流量，但水泵电机仍在恒定转速下运行。实践证明这种方式是不经济的，电耗量过大。而变频技术根据水泵流量控制电机转速，从而达到节能的目的。目前煤矿使用的水泵往往是矿井中的大功率设备，且数量多，占煤矿生产总耗能量的百分之二十到三十，因此，变频节能技术在煤矿水泵中的应用节能效果明显，意义巨大。
2.3 变频节能技术在乳化液泵中的应用
乳化液泵作为煤矿主要的液压设备，是液压支架及钻机的动力设备，其工作环境恶略，长期连续运转，目前乳化液泵主要采用溢流阀调节流量和压力的方式。在我矿15200工作面及15150工作面中，采用的是BRW20031.5泵站，由于其在使用中流量及压力变化波动大，即使在不需要液压动力的情况下，乳化液泵电机仍以恒速运行，导致乳化液在高压状态下高速通过溢流阀泄压来实现压力平衡，进而使乳化液温度升高，液压系统密封圈因高温老化，液压元件损坏。我矿为降低乳化液温度，采取了增大散热面积、外排高温乳化液等方式，不但浪费而且效果不明显。采用了变频技术后，当压力增大时，通过变频调速使电机转速降低。众所周知：流量和转速成正比，压力和转速的平方成正比，轴功率和转速的三次方成正比。在满足生产的情况下，降低电机转速，可以有效的降低电耗，实现节能的目的。目前设备运行平稳，故障率低，节能效果明显。
3 变频技术在机械设备中的应用
由于煤矿环境十分特殊，因此机电设备负荷长期处于频繁波动状态，特别是在输送和提升的过程中，存在轻载、空载和重载运行情况，但运输设备电机一直处在恒定状态下运行，损耗尤其严重。频繁的起停可以使用四象限工作，其原理[3]是：变频器将整流电路由原来的全波整流转换为智能功率模块构成的可控整流桥，如同原先的工作状态，在电动状态下，四象限与二象限的变频器整流电路成为逆变电路在运行，最终实现了引流电机电量回馈电网的目的。变频节能技术的应用，不仅能使运输设备在节能状态下运行，而且能满足煤矿生产的需要。
3.1 变频技术在提升机中的应用
提升机是煤矿的主要运输设备，是煤矿不可缺少的“四大件设备”之一。变频器在提升机中的应用可以实现无极平稳加速减速，实现数字化控制，通过软件的设计从而实现兼容，完善输入输出接电口电路，将控制模式转变成无速度传感器的矢量模式，可以对过流、过压及欠压等进行全面保护。提高系统了的安全性，不会出现加速度激烈变化的情况，有效的实现了加速减速及停车点的平稳过度，增加乘坐人员的舒适度；减少了老式机械控制方式下对设备的机械冲击，延长了设备的使用寿命。变频节能技术的应用，保证了提升设备的安全节能运行，降低了调速电阻的热损耗，从而实现了节约电力资源的目的。 3.2 变频技术在胶带输送机中的应用
变频技术主要有效的解决了液力耦合器装置运输皮带机在启动和运行过程中所产生的电机失控，变频器可以将电机产生的负力及时回馈，从而明显的降低了发热产生的损耗。延长了设备的使用寿命。变频器配合煤流传感器可以可以根据负载轻重自动调节皮带速度，节电的同时还减少了皮带的磨损。
3.3 变频技术在煤矿空气压缩机中的应用
空气压缩机也是煤矿中的主要设备之一，通过以压缩空气为动力进行钻孔，火药爆破岩层。由于空气压缩机较为灵活，既可以将其设在井下也可以设在井上。通常情况下，空气压缩机能够通过关闭进气管来使得储气罐内的气压低于设定气压，而进气管的碟阀会自动打开。当空气压缩机的排气量与气压在运转工作状态下达到满载，且与电动机的额定电流值接近，卸荷过程中易造成空转。而压缩机在进行额定转速下本身的磨损较大，加上耗电高、空转等情况，容易导致压缩机能耗过高。变频技术的使用能够有效调节压缩机的转速，减少排气量，使其轴功率与转速之间呈正比，并根据用气量的变化来随时调整设定的气压值，最终智能地实现了压缩机内空气的恒压供应，提高了压缩机的使用效率。
3.4变频技术在煤矿其他机电设备中的应用
变频技术在机电中的应用更加广泛，除了节能外，更加注重向灵活化、智能化方向发展，操作更加简便，安装和控制更加方便。例如，我国煤矿中洗煤中采用变频技术的给煤机，将变频驱动模式替换传统的手动闸门模式，拥有了标准化的参数结构和调试软件，安全方便，操作也十分灵活；将间隙间隔防爆的变频器装入隔爆壳内，另外安装风扇吹风冷却、外设水冷装置，解决了功率散热、安全控制等技术问题。据此来看，将变频技术应用于煤炭机电设备中，除了节能外，更多的使煤矿机电设备更加灵活，更加智能。
小结：我国煤炭资源丰富，也是产煤大国，煤炭是国民经济增长的主要支柱。但吨煤电耗高，而倡导节能减排也是国家长期发展的要求，所以在煤矿机电设备中采用变频节能技术具有巨大的潜力和发展前景。但变频技术在我国应用还不广泛，由于我国矿山中使用的机设备品种多，为了更好的匹配，必须对变频节能技术进行改造，更加专业化，以适应不同环境的需求。经过改造后的变频技术拥有显著的节能效果，稳定性能加强，适应煤矿环境的要求，必将会被我国煤炭行业所采用。
参考文献
[1] 溫玉婷.变频节能技术在煤矿中的应用[J].电气开关，2011，（02）：156-157.
[2] 栗广亮.plc和高压变频器在矿井提升机中的应用[J].中国设备工程，2009，（03）：100-102.
[3] 丁卫东.高压变频调速装置在引风机上的应用和节能研究[A].节能环保和谐发展--2007中国科协年会论文集（一）[C]，2007：203-204.