煤礦機電設備變頻技術探討

張毅

（山西霍州煤電集團呂臨能化有限公司龐龐塔礦山西霍州031412）

有效提高煤礦企業的經濟效益，盡量降低其經濟成本就必須做到提高控制能耗水平，而礦井設備占煤礦企業用電量的絕大部分，因此升級礦井生產設備，降低能耗成為企業節能減排的關鍵。變頻技術的發展和應用能夠有效推動機電設備節能增效，從而使煤礦開采事業進入一個新的發展階段。

1 變頻技術在煤礦機電設備的應用現狀

隨著電子科技技術的不斷發展，變頻技術被廣泛應用到越來越多的領域，其在煤炭開采領域的優勢也將得到更好的運用和發揮。變頻技術應用到煤礦機電設備中能夠有效降低設備耗損，提高工作效率，有效提高煤炭開采工作的安全性和高效性。

1.1 變頻技術在采煤機中的應用

變頻技術主要指交流變頻技術，這一技術能夠將直流電變換成不同的交流電或者將交流電變成直流電再逆變成不同的交流電，頻率在這些過程中不斷發生變化，而改變電動機的工作電源頻率能夠有效改變電機轉速，從而有效提高機電設備的工作效率、降低其工作損耗。由于工作環境坡度大，采煤設備需要經常開啟或關閉，普通的兩象限變頻調速無法滿足這一要求，變頻技術在采煤設備中的應用能夠有效提高采煤的工作效率，弱化安全隱患，更好地保證采煤工作的運行。我國目前的電牽引采煤機的行走功率最大為2×110kw，采煤機在牽引力速度不變的情況下采用四象限交流變頻技術效果非常明顯。將兩象限變頻器改為四象限變頻器能夠在發電狀態下將發生逆變的電路與整流電路互換，并將電量回饋到電網，這一過程能夠有效達到調節的目的。四象限變頻器具有控制靈活、操作方便和速度調節可靠的多重有點，值得廣泛提倡和應用。

1.2 變頻技術在流體負荷設備中應用

在流體負荷設備中發揮作用時，變頻技術主要表現在應用風機和水泵風機和水泵的負載轉矩與轉速的平方成正比，對過載能力的要求相對較低，這一情況決定了可以采用普通功能型變頻器。傳統老式的的變頻器多采用節流方式進行調速，具有工作效率低、效果差的缺點，越來越不能夠適應當前環境下礦井生產的需要。為了提高礦井生產的安全系數和產量，應該確保泵和風機的設計都保存足夠的裕量。目前變頻技術在煤礦領域得到了越來越多的應用，尤其被廣泛應用到風機節能改造和水泵中。

為了滿足煤礦生產的特殊環境，專門研制的變頻調速裝置應運而生。截止到2002年，我國國有的重點煤礦風機總量為1486臺，大約一半的煤礦風機通風效率達不到煤炭生產的要求，其平均通風效率尚不足百分之五十，很難滿足煤礦特殊環境下的通風要求，因此運用變頻技術對風機進行了改善。改善后的風機具備了系統自動化控制功能、風量閉環控制功能以及電機過流保護功能。這些功能的改善使得PLC接到運行指令時能偶進行有效判斷運行幾號和運行方式；能夠通脫調節變頻器輸出頻率，從而達到改變風機轉速的目的；電機變送器能夠將主回路電路電流信號進行轉換然后傳送如CPU內部功能存儲器，當電流信號超過設定之后便可立即進行保護。

我國目前擁有的大型排水泵約為5000臺，這些排水泵的排水耗電量非常巨大約占礦井用電總量的三分之一。使用變頻技術能夠使水泵具備啟停平滑和加減速適時的功能，應用變頻技術不僅能夠改善我國礦井所大量應用的風機功能也能夠有效改善水泵的性能。

變頻技術除了被廣泛應用到改善風機和水泵功能以外還被應用到提高提升機的性能上。通過運用不同功率確保提升機在啟動或停止過程實現緩沖能夠有效減少提升機對機械的摩擦。提升機帶有的測速發電機發出超速信號時，變頻器能夠進行自動減速從而實現自動限速保護功能。當提升機給出“上行”或“下行”的不同命令時，如果操作人員進行的操作與命令不符，連鎖功能會拒絕執行這一操作，變頻器不會啟動從而實現連鎖開機功能。

2 變頻技術在煤礦機電設備中的應用展望

隨著電子科技術發展的不斷深入，變頻技術在煤礦機電設備中的應用會越來越廣泛，但是在當前情況下，我國變頻技術的發展還不夠全面，變頻技術還不夠成熟，應用范圍也相當有限，發達國家許多研制成功并已投入使用的高新技術在我國尚屬于研發階段，與發達國家的差距過大，但是也說明了變頻技術在我國煤礦機電設備中還有很大的提升與發展空間。為了快速縮小與發達國家的科技水平差距，我國應該加大對這一領域的投資力度，普及變頻技術在煤礦機電設備中的應用。

煤礦機電設備種類龐雜，功能各異，因此必須充分解決好變頻器設備的匹配問題，只有這樣才能不斷實現機電設備的高效運轉，不斷擴大變頻器的使用范圍，是變頻器在更加廣泛的層面上得到應用。煤炭是我國的傳統能源，無論蘊藏量還是消費量都非常的巨大，因此煤炭開采量巨大，開采任務繁重，同時也意味著對變頻器存在著很大的需求量，通過變頻器來實現機電設備的主要性能能夠極大地推動變頻技術的迅速發展。煤礦工作環境非常特殊，主要采用地下作業的方式，這一特點使煤礦開采存在很大的安全隱患，井下開采和爆破等日常工作存在很大的危險性，為了提高安全系數，保證開采工作的順利進行，必須研發出特殊功能的變頻器來配備裝置，進一步加強開采設備的專業性，從而實現更多功能。當今社會，經濟發展一日千里，科技發展日新月異，任何行業要想在競爭激烈的社會立于不敗之地，就必須做到與時俱進，緊跟時代潮流和時代發展要求，不斷接受運用新技術。煤炭業作為我國歷史悠久的傳統行業，必須革故鼎新，推陳出新，而不能滿足當下，裹足不前，煤礦機電設備改造過程中對變頻器的控制和使用也將呈現出多功能和自動化的趨勢，煤炭企業應該緊緊抓住時代機遇，及時更新和升級傳統的煤礦器具，提高產量和效率，不斷滿足人民日益增長的需求。

3 結語

變頻技術在煤礦機電設備中的應用能夠有效提高煤礦開采的工作效率和安全系數。通過探討煤礦機電設備變頻技術，分析其在采煤機、風機、水泵和提升機中的應用，指出了變頻技術在我國當前使用中的不足，同時也展望了變頻技術在煤炭領域的廣闊前景。廣泛投入使用變頻技術能夠減少財力物力的浪費，有助于實現煤礦工業的自動化，推動煤礦工業的進一步發展。

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