現代煤礦機電工程中變頻技術的應用研究

孫濤

摘要：變頻技術的應用，不僅可以有效提高煤礦機電工程的節能效果，而且還可以有效提高機電設備的運行管理效率，因此變頻技術在現代煤礦機電工程中的應用非常的廣泛。文章對變頻技術的原理進行分析，并在此基礎上就變頻技術在現代煤礦機電工程中的應用進行分析，以供參考。

關鍵詞：變頻技術；煤礦機電

引言：隨著我國現代電力技術與微電子技術的迅猛發展，變頻控制技術正被廣泛應用于煤礦機電設備之上，以此進一步提高煤礦機電設備的生產效率以及運行的可靠性。也正因如此，加強對煤礦機電設備變頻控制技術的應用分析則顯得尤為重要。近年來，隨著社會經濟的快速發展，現代煤礦機電工程建設水平也有了一定程度的提高，尤其是變頻技術在現代煤礦機電工程中的應用，為煤礦機電工程建設的快速發展提供了技術支撐。加強對煤礦機電設備變頻技術應用問題的研究，具有非常重大的現實意義。

一、關于變頻技術運行機理

變頻技術利用可控制半導體器件設備，并將工頻電源轉換成其他頻率電能，以此來控制相關設備。對于變頻技術而言，其基本工作原理是整流橋將工頻交流電壓有效的轉換成直流電壓，經逆變器再將其有效的轉變成電壓、頻率均可有效調節的相應交流電壓，從而以驅動電壓的模式對交流電機進行驅動操作。在構建資源節約型社會的今天，變頻技術的應用是非常必要的，變頻技術可按照電機負載將自動的加速、減速以及平滑功能實現，從而有效提高電機工作效率。同時，變頻技術還具有無沖擊啟動、軟停機等控制性能，因煤礦生產條件相對比較特殊，所以變頻技術在煤礦機電工程中的應用非常廣泛。

二、變頻技術在現代煤礦機電工程中的有效應用

一是在煤礦空氣壓縮機上的有效應用。一般而言，煤礦風動機電運行動力基本上都來源于空氣壓縮機，并且通過交流電機來實現，因此電動機會一直處于全速工作狀態下。對于空氣壓縮機而言，通常其采用上下兩點控制模式實現壓力控制，即交流電動機一直處于工頻運行狀，當空壓機氣缸壓力與預設壓力值基本一致時，就會關閉空壓機進氣閥，此時不會再產生壓縮氣體，電動機處于空載狀態下；隨著壓力的不斷下降，接近預設壓力時，空壓機氣閥便隨之打開，產生壓縮空氣，此時電動機處于重載狀態。實踐中可以看到，因煤礦實際用氣量與產氣量之間不可能一致，所以就會導致空壓機頻繁加載、卸載，進而對電網、電動機以及空壓機產生不利影響。對于變頻技術而言，其通常具有控制精度高、易操作以及免維護等特性。若普通電動機應用變頻技術來調速，可在其拖動負載過程中無需進行改動，但針對具體的生產工藝要求，應當對轉速輸出適當的調整。變頻器驅動方式，從根本上改變了傳統的空氣壓縮機加載與卸載供氣控制方式，通過調整用氣量大小來實現電機轉速自動調控，以確保供氣壓力自身的恒定性，這樣電機就可以在低于額定轉速的情況下依然連續的運轉，從而使壓縮機的啟停次數減少。

二是在煤礦風機中的有效應用。隨著科學技術的不斷發展，礦井通風設計方案的差異性非常的大，比如礦井生產中期，主要是通過更換不同的風機方式來確保通風可行性，而且實際操作相對比較復雜，而且比較容易出現機電設備故障問題，這在很大程度上加大了維修量和維修難度。此外，傳統風機會通常會暫時的擱置，資源浪費非常嚴重，這也在很大程度上影響了煤礦機電設備的有效利用率。然而，變頻技術在煤礦風機中的應用，可以有效改變這一現狀，對于解煤礦決通風問題，避免重復更換等工作，起到了非常重要的作用，而且節能效果也非常的明顯。比如，煤礦掘進過程中，只需一臺風機即可有效滿足風量需求，操作也非常的方便。

三是在煤礦提升機中的有效應用。對于礦井提升機而言，其工作條件通常比較特殊，而且多數情況下是在較為復雜、繁重的運行條件下工作，因此對提升機設備的性能提出了更高的要求。一般而言，提升機在實際工作中要不斷的啟動、關閉，而且調速任務非常的重，因此也就大大提高了機電設備故障問題的發生率，加速了機電設備損害。變頻技術在現代煤礦提升機中的有效應用，不僅可以提高工作效率，而且還可以實現對提升機自身的保護。提升機控制中的變頻技術應用，有效的減少了調速電阻損壞，提升機運行能力也會隨之提高，利用變頻設備的內部軟件可以實現對提升機速度的有效調節，減少提升機故障發生率，從而減少機電設備維修。變頻技術在提升機中的應用，可以實現有效節約電能。實踐中可以看到，隨著變頻技術在煤礦提升機中的有效應用與改進，一些新的技術設備不斷出現，比如提升機專用變頻器、風光提升機變頻器等，他們的兼容性非常的好，而且設備性能也得到了非常大的改進，在煤礦機電及生產過程中的應用非常廣泛。

四是變頻技術在皮帶輸送機上的有效應用 。對于煤礦機電工程而言，其應用最多的運輸裝置即為皮帶輸送機。傳統模式下，以交流電動機工頻拖動為主，傳動操作過程中需通過液力耦合器來實現，因此表現出啟動電流沖擊大、以及傳動效率低等特點，液力耦合器、皮帶等，會受到非常嚴重的磨損和影響，維修、維護成本會隨之升高。當煤礦皮帶輸送機中應用變頻器軟啟動設備和技術以后，皮帶輸送機系統可實現有效的軟啟動，減少皮帶啟動過程中產生的張力，進而減少皮帶損傷。同時，還可以將運輸速度按照輸送量的大小進行實時的調整，以實現節約能源之目標。隨著變頻器的不斷完善，其具有過流、過壓、過載以及短路和欠壓等方面的保護功能，可對接皮帶輸送機綜合保護設備，比如瓦斯、煤位、跑偏打滑、煙霧以及急停和縱向撕裂等方面的保護，從而使各項安全保護性能可以得到有效的實現。尤其是下運式皮帶輸送技術的應用，可以實現發電制動的電網回饋，節能效果更佳。

從實踐中可以看到，變頻技術以其高功率因數、高效能以及其優良實用性，被越來越多的礦產企業所認同，目前變頻技術在礦山機電設備中的使用越來越廣泛，近些年來，隨著我國科學技術水平的快速發展，變頻控制技術作為先進的科學技術手段正被廣泛應用于我國煤礦機電設備之上，并取得了驕人的成績。可以說變頻控制技術的應用，不僅在很大程度上提高了我國煤礦企業的生產、加工效率，降低了煤礦企業的生產成本，還進一步做到了煤礦機電設備的節能環保，加強了煤礦企業的市場競爭能力。

參考文獻：

[1]袁志強.淺論變頻技術的使用原理及在煤礦機電設備中的應用情況[J].華東科技：學術版，2015（12）.

[2]王端煥.淺談煤礦機電設備中變頻技術的應用[J].中國高新技術企業，2016

（作者單位：山東魯泰控股集團有限公司鹿洼煤礦）