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[摘要]随着煤矿向大型化方向发展，设备也向大型化、大功率化方向发展，对电能提出了新的更高的要求。电力电子技术是借助于半导体功率器件对电能进行转换、控制和优化利用的技术，较早用于煤矿的矿井提升机，并且发展迅速，在煤炭工业中有广阔的应用前景。
[关键词]发展 大型化 要求 应前前景
我国煤炭资源丰富，劳动力廉价，本应在国际市场競争中占有优势，但由于技术、管理、体制等原因，大多数煤矿的劳动力效率低下。
在先进国家，电力电子技术已普遍用于带式输送机的调速或带式输送机起动控制、风机调速（包括主通风机和局部通风机）和水泵的调速，我国煤炭行业电力电子技术的应用水平与先进国家相比还存在差距。在现代化矿井中，由于设备大型化、自动化水平较高，吨煤人工费用所占比例不大，而电费所占比例增加，要降低成本，增强竞争力，应重视利用现代调速技术节约能量，例如在风机、水泵、带式输送机等设备上实现调速。下面分别谈谈变频器在煤矿带式输送机、矿井提升绞车、乳化液泵站的应用。
一、带式输送机
目前，变频器在国内煤矿的应用主要集中在带式输送机上。皮带是一个弹性体，在静止或运行时皮带内贮藏了大量的能量，在皮带机起动过程中，如果不加设软起动装置，皮带内贮藏的能量将很快释放出去，在皮带上形成张力波并迅速沿着皮带传输出去，过大的张力波极易引起皮带撕断。
液力偶合器虽然能部分解决皮带机的软起动问题，但与变频器驱动相比，仍具有明显的劣势：首先，采用液力偶合器时，电动机必须先空载起动。工频起动时，最初的电流很大，为电动机额定电流的4～7倍。大的起动瞬间电流会在起动过程中产生冲击，引起电动机内部机械应力和热应力发生变化，对机械部分造成严重磨损甚至损坏。同时还将引起电网电压下降，影响到电网内其他设备的正常运行，因此，大容量的皮带机还必须附加电动机软起动设备。其次，液力偶合器长时间工作会引起液体温度升高，熔化合金塞，引起漏液，增大维护工作量，污染环境。第三，采用液力偶合器时，皮带机的加载时间较短，容易引起皮带张力变化，因此对皮带带强要求较高；第四，一般的皮带机都是长距离大运量，通常都是多电动机驱动，采用液力偶合器驱动，很难解决多电动机驱动时的功率平衡。
变频技术在最近20年飞速发展，在部分煤矿企业获得了广泛应用。运用变频器对带式输送机的驱动进行改造，将给用户带来极大的社会和经济效益：第一，真正实现了带式输送机系统的软起动。应用变频器对皮带机进行驱动时，一般采用一拖一控制，当多电动机驱动时，采用主从控制，实现功率平衡。第三，降低皮带带强。通常皮带机起动时间在60—200s（根据现场设定），采用变频器驱动之后，由于变频器的起动时间在1—3600s可调，皮带机的起动时间延长，大大降低对皮带带强的要求，降低设备初期投资。第四，降低设备的维护量。变频器是电子器件的集成，它将机械的寿命转化为电子的寿命，寿命很长，大大降低设备维护量。同时，利用变频器的软起动功能实现带式输送机的软起动，起动过程中对机械基本无冲击，也大大减少了皮带机系统机械部份的检修量。第五，节能。在皮带机上采用变频驱动后的节能效果主要体现在系统功率因数和系统效率两个方面。
1.提高系统功率因数
通常情况下，煤矿用电动机在设计过程中放的裕量比较大，工作时绝大部分不能满载运行，电动机工作于满电压、满速度而负载经常很小的状态下，也有部分时间空载运行。采用变频器驱动后，在整个过程中功率因数达0.9以上，大大节省了无功功率。
2.提高系统效率
电动机与减速器之间采用液力偶合器联接时，液力偶合器主要通过液体来传动，本身的传递效率不高；采用变频器驱动后，系统总的传递效率要比液力偶合器驱动的效率高5%～10%。
另外，矿井通常离变电站距离较远，不同时段电压波动较大，利用变频器的自动稳压功能，也可起到部分节能作用。
综上所述，采用变频器这种技术来改造传统的带式输送机驱动系统，不仅在技术的先进性还是带来的社会及经济效益方面都是巨大的。
二、矿井提升
矿井提升设备是沿井筒提升煤炭、矿石、升降人员和设备、下放材料的大型机械设备。此外，矿井提升设备是大型的综合机械，电气设备的成本和耗电量比较高，所以，在新矿井的设计和老矿井的改建设计中，确定合理的提升系统时，必须经过多方面的技术经济比较，结合矿井的具体条件，保证提升设备在选型和运转两个方面都是合理的，即要求矿井提升设备具有经济性。
传统的提升系统中，电动机的调速方式为电动机转子串电阻分级调速。随着电力电子技术的发展，采用交流变频调速器对提升绞车进行驱动具有如下优势：
第一，控制精度高。通常变频器都采用磁通矢量控制，交流电动机的调速性能与直流电动机几乎相等，控制精度非常高。而电动机转子串电阻调速属于有级调速，在不同速度段的切换中存在速度跳跃，其控制比较粗糙，定位不准确。
第二，工作可靠性高。变频器采用的是电子器件，寿命长且具有完善的保护功能，用于提升绞车控制时，可靠性很高。
第三，基本无维护工作量，减低了维护人员的工作强度。
第四，调速范围宽广，属于无级调速，低速时稳定性好。
第五，节能。电动机转子串电阻调速是一种转差功率消耗型的调速方式，在整个调速过程中，大量的电能被消耗在电阻上，非常不经济。而变频器属于转差功率不变型的调速方式，在整个调速过程中其节能方式表现为两个方面：
1.提升状态的节能
当提升绞车处于向上提升状态时，电动机工作于电动状态。由于提升绞车属于恒转矩负载，其转速降低多大比例，节能就为多大比例。
2.下放状态
当提升绞车处于下放状态时，此时电动机工作于发电状态，将势能转化为电能。如果变频器采用的是能量回馈型变频器，变频器将会把这种电能回馈回电网。
三、乳化液泵站
乳化液泵站主要为液压支架提供恒定的液体压力。平时液压支架基本不动，但乳化液泵仍长时工作，耗能巨大。如果采用变频驱动，采用压力传感器形成闭环恒压控制，当移动液压支架时，乳化液泵提高液体流量，维持压力不变；当不移动液压支架时.乳化液泵提供小流量液体维持压力不变，实现恒压控制。另外，采用变频器之后，降低了电动机和泵的转速，对机械部分的磨损将减小许多，延长了设备检修期。
另外，在部分煤矿，主扇也已采用了变频技术。但目前变频器在煤矿的应用主要还是集中在皮带机和绞车上。随着技术的发展，相信变频技术将像国外发达国家一样在煤矿得到广泛应用！
[关键词]发展 大型化 要求 应前前景
我国煤炭资源丰富，劳动力廉价，本应在国际市场競争中占有优势，但由于技术、管理、体制等原因，大多数煤矿的劳动力效率低下。
在先进国家，电力电子技术已普遍用于带式输送机的调速或带式输送机起动控制、风机调速（包括主通风机和局部通风机）和水泵的调速，我国煤炭行业电力电子技术的应用水平与先进国家相比还存在差距。在现代化矿井中，由于设备大型化、自动化水平较高，吨煤人工费用所占比例不大，而电费所占比例增加，要降低成本，增强竞争力，应重视利用现代调速技术节约能量，例如在风机、水泵、带式输送机等设备上实现调速。下面分别谈谈变频器在煤矿带式输送机、矿井提升绞车、乳化液泵站的应用。
一、带式输送机
目前，变频器在国内煤矿的应用主要集中在带式输送机上。皮带是一个弹性体，在静止或运行时皮带内贮藏了大量的能量，在皮带机起动过程中，如果不加设软起动装置，皮带内贮藏的能量将很快释放出去，在皮带上形成张力波并迅速沿着皮带传输出去，过大的张力波极易引起皮带撕断。
液力偶合器虽然能部分解决皮带机的软起动问题，但与变频器驱动相比，仍具有明显的劣势：首先，采用液力偶合器时，电动机必须先空载起动。工频起动时，最初的电流很大，为电动机额定电流的4～7倍。大的起动瞬间电流会在起动过程中产生冲击，引起电动机内部机械应力和热应力发生变化，对机械部分造成严重磨损甚至损坏。同时还将引起电网电压下降，影响到电网内其他设备的正常运行，因此，大容量的皮带机还必须附加电动机软起动设备。其次，液力偶合器长时间工作会引起液体温度升高，熔化合金塞，引起漏液，增大维护工作量，污染环境。第三，采用液力偶合器时，皮带机的加载时间较短，容易引起皮带张力变化，因此对皮带带强要求较高；第四，一般的皮带机都是长距离大运量，通常都是多电动机驱动，采用液力偶合器驱动，很难解决多电动机驱动时的功率平衡。
变频技术在最近20年飞速发展，在部分煤矿企业获得了广泛应用。运用变频器对带式输送机的驱动进行改造，将给用户带来极大的社会和经济效益：第一，真正实现了带式输送机系统的软起动。应用变频器对皮带机进行驱动时，一般采用一拖一控制，当多电动机驱动时，采用主从控制，实现功率平衡。第三，降低皮带带强。通常皮带机起动时间在60—200s（根据现场设定），采用变频器驱动之后，由于变频器的起动时间在1—3600s可调，皮带机的起动时间延长，大大降低对皮带带强的要求，降低设备初期投资。第四，降低设备的维护量。变频器是电子器件的集成，它将机械的寿命转化为电子的寿命，寿命很长，大大降低设备维护量。同时，利用变频器的软起动功能实现带式输送机的软起动，起动过程中对机械基本无冲击，也大大减少了皮带机系统机械部份的检修量。第五，节能。在皮带机上采用变频驱动后的节能效果主要体现在系统功率因数和系统效率两个方面。
1.提高系统功率因数
通常情况下，煤矿用电动机在设计过程中放的裕量比较大，工作时绝大部分不能满载运行，电动机工作于满电压、满速度而负载经常很小的状态下，也有部分时间空载运行。采用变频器驱动后，在整个过程中功率因数达0.9以上，大大节省了无功功率。
2.提高系统效率
电动机与减速器之间采用液力偶合器联接时，液力偶合器主要通过液体来传动，本身的传递效率不高；采用变频器驱动后，系统总的传递效率要比液力偶合器驱动的效率高5%～10%。
另外，矿井通常离变电站距离较远，不同时段电压波动较大，利用变频器的自动稳压功能，也可起到部分节能作用。
综上所述，采用变频器这种技术来改造传统的带式输送机驱动系统，不仅在技术的先进性还是带来的社会及经济效益方面都是巨大的。
二、矿井提升
矿井提升设备是沿井筒提升煤炭、矿石、升降人员和设备、下放材料的大型机械设备。此外，矿井提升设备是大型的综合机械，电气设备的成本和耗电量比较高，所以，在新矿井的设计和老矿井的改建设计中，确定合理的提升系统时，必须经过多方面的技术经济比较，结合矿井的具体条件，保证提升设备在选型和运转两个方面都是合理的，即要求矿井提升设备具有经济性。
传统的提升系统中，电动机的调速方式为电动机转子串电阻分级调速。随着电力电子技术的发展，采用交流变频调速器对提升绞车进行驱动具有如下优势：
第一，控制精度高。通常变频器都采用磁通矢量控制，交流电动机的调速性能与直流电动机几乎相等，控制精度非常高。而电动机转子串电阻调速属于有级调速，在不同速度段的切换中存在速度跳跃，其控制比较粗糙，定位不准确。
第二，工作可靠性高。变频器采用的是电子器件，寿命长且具有完善的保护功能，用于提升绞车控制时，可靠性很高。
第三，基本无维护工作量，减低了维护人员的工作强度。
第四，调速范围宽广，属于无级调速，低速时稳定性好。
第五，节能。电动机转子串电阻调速是一种转差功率消耗型的调速方式，在整个调速过程中，大量的电能被消耗在电阻上，非常不经济。而变频器属于转差功率不变型的调速方式，在整个调速过程中其节能方式表现为两个方面：
1.提升状态的节能
当提升绞车处于向上提升状态时，电动机工作于电动状态。由于提升绞车属于恒转矩负载，其转速降低多大比例，节能就为多大比例。
2.下放状态
当提升绞车处于下放状态时，此时电动机工作于发电状态，将势能转化为电能。如果变频器采用的是能量回馈型变频器，变频器将会把这种电能回馈回电网。
三、乳化液泵站
乳化液泵站主要为液压支架提供恒定的液体压力。平时液压支架基本不动，但乳化液泵仍长时工作，耗能巨大。如果采用变频驱动，采用压力传感器形成闭环恒压控制，当移动液压支架时，乳化液泵提高液体流量，维持压力不变；当不移动液压支架时.乳化液泵提供小流量液体维持压力不变，实现恒压控制。另外，采用变频器之后，降低了电动机和泵的转速，对机械部分的磨损将减小许多，延长了设备检修期。
另外，在部分煤矿，主扇也已采用了变频技术。但目前变频器在煤矿的应用主要还是集中在皮带机和绞车上。随着技术的发展，相信变频技术将像国外发达国家一样在煤矿得到广泛应用！