煤矿机电设备变频节能技术研究

靳旭东

【摘 要】变频节能技术是当今机电设备节能技术的重要内容之一，是当今社会高度重视的一种节能方法。在煤矿行业中，其矿井生产系统的电力消耗是整个行业用电的主要部分，占总用电的80%-90%。本文就煤矿行业中机电设备的变频节能技术的应用进行了研究，旨在给煤矿行业提供参考意见。

【关键词】变频节能技术；煤矿机电；研究

0.引言

随着人们节能意识的不断深入，越来越多的人认识到了节能的环境效益和经济效益。在我国的煤矿行业中，机电变频节能技术逐渐得到广泛的应用，为煤矿行业的节能和机械的平稳调节做出了重要贡献。加强对变频节能技术的作用机理分析，和相关改良方法的分析，进而保证变频节能技术在煤矿行业的应用，这是非常具有研究价值的。

1.机电变频技能技术的应用原理

变频节能技术是一种新型的电能技术，其与传统的交流点有较大的区别。该技术主要是通过变频调速技术将交流电的固定频率进行调动，将其变成一种可以利用的变动资源。变频节能技术在当今的交流调速得到了快速的发展和广泛的应用。在实际的应用过程中，我们要把握变频节能技术的以下应用：一是功率器件的应用，当今常用的智能功率模块为IPM，可以将变频的功率不断的增大，比原有的GTR和IGBT更为先进[1]。二是压频比（U1/f）的控制方式得到了很大的革新，主要体现在矢量控制方法以及直接的转矩控制的出现上，它使得变频节能技术在实际中的应用范围更加的扩大。三是当今的变频节能技术研发方向是人工神经网络和模糊自优化等控制方式。这将使得变频技术可以进行更大范围的集成系统的集中，其技术也从原有的单一数字信息处理转变成了较为先进的专用集成电路。四是变频的功能也得到了越来越综合的应用，已经不再停留在基本的调速功能上，还有通信功能以及编程序参数辨识功能。

2.变频节能技术分析

2.1变频技术在机械动力荷载设备中的应用

变频技术在机械动力荷载设备中的应用主要有两大类：一是应用在传动调速上，另一种是应用在静止电源上。在变频传动调速应用上，其主要目的就是通过电机调速进而降低电能的消耗，主要作用的对象是电动机，其中水泵、风机是其主要作用的设备。传统的水泵、风机的流量和风量的控制方法是通过调节节流阀或者挡风板来完成的，这在调节措施简单易行，可以基本满足工作需求，但是这调节模式在节能角度上没有任何作用，在相关的统计中可以发现这类设备一般是一直运行，其停机时间较短。变频技术通过对电流的转速进行控制，不但可以满足工作的需求，还能有效的节约能源。

2.2交流四象限变频器在煤矿行业中机电设备的应用

煤矿行业中的采掘设备的工作环境有自身的特殊性，其输送机、提升机、电铲等设备需要频繁的启停、调速，这就需要变频器可以进行四象限工作。四象限变频器可以将电流的全波 整流桥变化成智能功率模块（IPM）组成的可控整流桥[2]。如果电机设备处于电动状态，四象限变频器与两象限的变频器工作方式一样。当电机处于发电状态时，四象限变频器将会使得原有的整流电路变成逆变电路，而原来的逆变电路则会变成整流电路，使得电机电力回馈到电网中去。

2.3普通变频器在煤矿机电设备中的应用

普通变频器是当今最应用最为广泛的变频器之一，其不但在煤矿行业得到了广泛应用，在其他行业中也存在普遍的应用。普通变频器的发展方向除了节能外，还表现在控制的灵活性、智能性和操作简单性上。

3.电力变压器节能技术分析

随着我国经济的不断发展，对能源的消耗也越来越大，对我国电力装机的发展起到了极大的推动作用，但是这个推动作用远远不能满足经济发展带来的巨大能源缺口。当今的能源矛盾是制约我国经济发展的一大阻力，如何实现我国经济的快速增长和实现可持续发展战略，就需要我们大力的进行能源的节流工作。在电能源方面需要我们从电力的生产、供应以及消费上进行全程的节能监控，降低电能的损坏，提升能源的利用率。

3.1合理的进行变压器容量的配置

相关的资料显示，变压器最大效率的发挥需要保证平均负荷率是其额定容量的55%到80%之间。但是在实际操作过程中，变压器的功率及其负载数值是不断变化的，并且存在超载运作的可能性，所以在进行变压器容量选择时不必硬按其最大功率来，应根据线路正常功率水平来选择。如果变压器的容量配置过大，就会出现空载损耗加大现象；但是如果过小则会出现变压器负载过大，超出其负荷，就会出现变压器负载损耗问题。

3.2合理进行变压器的类型和数量的选择

在进行变压器的类型和数量的选择时，要根据企业的现实需求来考虑，保证变压器损耗的降低和企业能源需求的满足。通常需要根据以下原则来进行选择：一是合理台数的选择。通常情况下企业的主要负荷为三级负荷，这就只需要装设一台变压器；如果企业的一、二级负荷占的比例相对较高，需要两个电源来供电，这种情况下需要装设两台变压器。部分特殊情况要进行多台小型变压器的安装，例如作业条件和运输条件限制的井下变电站。二是优先进行低能耗、高效率的变压器的选择[3]。变压器自身的技能性能是整个线路技能的重要构成，其可以有效改善空载时出现的漏磁损耗、铁损耗以及负载时其负载电流在变压器线圈上的电阻损耗。

3.3提高变压器的功率

负载功率因素的波动对变压器的功率有重要的影响，功率的降低会影响变压器的效率，增加变压器的损耗。所有的用电设备都会消耗一定的无功功率，这是无法避免的，但是可以一定程度上降低这个消耗。通常在电网系统内安装移相电容器，以此来降低负载的功率因素，降低无功功率的消耗。与此同时，移相电容器还可以降低设备用电的实际电流，一定程度上补偿了无功电流，对提升整个变压器的利用率以及降低线路的损耗等方面有极大的作用。

4.结语

社会经济的发展以及节能意识的不断深入，变频技能技术的应用也将越来越广泛。可以预见的未来的电能节能技术必然有变频技能技术的一片天空，煤矿行业是电能消耗的重要行业之一，对其电机设备的变频技能技术改造势在必行。加强对其变频技能技术的改造和应用，可以有效的提升行业的生产效率，有效的提升电能的利用率，提升行业的经济效益。

【参考文献】

[1]雷振廷.变频节能技术在我国煤矿机电设备中的应用[J].科技资讯，2009（34）.

[2]邢李涛.采煤机变频器震动试验台的研制[J].山西科技，2010（04）.

[3]赵声飞，杨荣.变频调速装置应用于坑下斜井提升[J].科技信息，2009（28）.