一．变频节能技术简述
1.变频节能技术相关概念
变频器具体指的是应用电力半导体器件的通断作用，将工频电源变换为其他频率的一种电能控制装置，常规装置如图1所示。从技术层面进行分析，可将变频节能技术界定为一种改善电动机驱动方式的先进技术，促使电动机在节能转速下运行，发挥最大的节能功效。其中，变频调速是通过调整供给电动机的供电频率，实现电动机转速的转变，进而改变负载转速。变频调速的效率较高，且调速范围较广，能够有效调整电动机的转速。变频调速器应用电力半导体器件的通断转变工频电源。异步电动机用变频调速器的原理是将交流电顺变为直流电，将直流电转变为差异化频率的交流电，促使电动机能够获得无极调速所需要的电压、电流、频率。
2.变频节能技术原理
变频器的工作原理，实际上可以简化为电流的交换，其过程为交流—直流—交流。在其工作过程中，首先整流器将外界电源转化为直流，随后变为频率以及电压等传输形式，对交流电源进行较为控制，最后输送至发电机完成后续相关工作。在变频器的电路过程中，主要由逆变、整流、控制以及直流几部分组成。这些过程中，直流部分是不可控制的，它主要起到过滤的作用，能够储存能量、缓冲能量，但这一部分不存在功率。逆变器一般为三相桥式逆变器，它能够调整脉冲的相关数值，对于变频器的实际功能控制极为重要，也是整个操作过程的重点部分。节能主要通过变频系统调速来实现其目的，关于其调速方式主要为电极对数的调整。
图1 变频节能技术的基础原理图
3.变频节能技术的主要作用
变频节能技术即通过对运行状态下设备的电流频率进行调整，而达到降低设备运行能耗的目的的一种新型技术，具有良好的节能效果。变频器设备是变频节能技术的重要体现，此设备具体由电源装置、电极电容装置、数控装置和质量输入装置等部分组成。在这些设备的有效配合下，变频器可以有效对机电设备运行状态下的电流频率进行控制，从而达到改变设备运行转速的目的。1）能够有效降低矿山企业的运行能耗，促进煤炭行业由粗放型向集约型方向转变，促进产业的健康发展；2）可以有效确保机电设备的稳定运行，降低机电设备运行过程中产生的设备损耗，不但有利于节约企业在设备巡检和设备维修方面的人力物力投入，也有助于矿山机电设备管理效能的提升。
二．变频节能技术在矿山机电设备中的应用
1.在提升机中的应用
在矿井的实际生产过程中，提升机的主要功能为材料以及人员的运输，在整个矿井的运输过程中占据极为重要的地位。在过去，提升的方式一般将电阻器接到转子电路中，随后通过控制器、接触器等将电阻器截流，进而达到调速的目的。这些过程中经常会出现一些不可避免的事故，如电阻消耗过度、散热达不到要求等。而电阻的调速范围相对也较低，最终导致设备整体操作精度较低。在提升机减速的情况下，应当保证系统中具有低频电源或直流电源，而这种电源切换很容易使设备损坏，同时浪费能量，导致矿井的安全系数显著降低，严重制约了矿井的经济发展。将变频技术应用于提升机中，可以从本质上避免上述问题，达到无极调速的目的，提高整体的工作性能。关于其优势主要体现在以下几个方面:(1)速度以及制动都是通过电气系统进行控制的，有效避免了设备的磨损，其寿命显著延长；(2)如果提升机是属于负力状态下的，可以通过回馈制动的方式使能量再次反馈给电网，能够节省能量，同时保证安全；(3)对于精度的控制来说，变频器的扩展性能更为优异，其内部程序能够及时对相关功能进行调整，不需要进行大规模的改进，便于柔性控制。
2.在通风系统中的应用
在正常的工作情况下，电机很难满足频繁开启及关闭的要求，这种情况下很容易导致电机电流的损失。对于其内部零件性能会造成诸多不利影响。变频器能够有效实现对风机频率调节，根据实际生产情况及时调节其运行频率，避免不必要的能量损失。此外，变频技术能够有效减少事故发生率，在延长电动机使用寿命的同时保证其容量需求。为有效保证变频器在井下通风中取得较好的应用效果，应当合理选择变频调速技术，配合节能控制系统，实现井下的通风调速。然而，由于井下的空间环境较为复杂，空气流量变化较大，因此一般使用开环控制形式对其进行控制。
3.在胶带输送设备中的应用
皮带输送机利用皮带和辊轮把煤炭输送出来，是一种通过摩擦力和张力进行牵引的设备，是煤矿生产的重要设备之一。皮带输送机驱动电机需要采用液力耦合器来实现软启动，无法根据煤炭资源重量来实现变频调速，驱动电机保持在恒定转速状态，存在着较大的电能浪费。变频技术可以实现液力耦合器的软启动功能，启动电流数值较小，可以避免驱动电机产生发热和冲击现象，可以把皮带输送机煤炭输送性能完全发挥出来。变频调速装置也可以把电机进入到发电状态的电能回馈到电网中，避免由于制动造成的电能损失，避免对机械设备产生冲击，可以提高设备使用寿命。采用四象限变频调速技术，需要把整流桥改进行IPM功率模块，从而建立起可控整流桥。驱动电机工作于发电机状态时，逆变控制电路具备整流功能，而变频器电源端的整流电路起到逆变作用，可以把电能输送到电网当中。
4.应用于采煤机
采煤机是煤矿生产过程中最重要的机械设备，对煤矿安全生产具有重要意义。但是受到其开采环境等方面的影响，特别是在遇到破坏性相对较强的采煤环境时，采煤机可能会出现故障，导致采煤活动陷入停滞状态，不仅会影响煤矿的产出，严重者可能会对采煤机操作人员等造成一定的安全影响，导致煤炭企业的生产成本增加，生产效益也会随之逐渐降低。为了避免出现该类问题，使得采煤机可以长期处于高效运转状态，煤矿企业要加强对采煤机设备使用效率的重视，通过多方比对，尽可能选择高质量的采煤机来开展后续工作，在此基础上，通过在设备运行过程中使用变频节能技术，工作人员可以根据采煤机运行的实际情况和工作要求对采煤机的运行状态进行调整，特别是在遇到开采坡度相对比较大以及开采位置比较特殊的区域时，可以利用采煤机与远程遥控设备相结合的方式开展定点开采工作，采煤机工作的灵活性明显提高，遇到恶劣采煤环境时的应对能力也明显增强，设备的运行状态相对比较平稳，可以有效保障其后续各项工作的工作质量。
结语：
综上所述，变频节能技术在矿山机电设备应用过程中，通过有效的节能减排和企业整体变频技术的节能环保，不断提升技术操作模式，对传统的设备配套工作效果进行改善，加强煤矿开采工作水平的分析。从实际的操作应用中，根据煤矿电机设备的应用过程，获取符合现代能源信息、节能环保的操作办法，满足煤矿机电设备的整体建设发展需求。
参考文献
[1]张伟 变频节能技术在矿山设备中的应用探讨［J］能源与节能2018(01):71－72
[2]王李鹏 变频节能技术在煤矿机电设备中的应用[J] 中国高新技术企业2015（28）：97-98
[3]赵刚 探讨我国煤矿机电设备中变频节能技术的应用［J］矿业装备2018(3)：65-66