變頻技術在煤礦機電設備中的應用

陳志慧

(山西省宏廈第一建設有限責任公司，山西 陽泉 045008)

0 引言

變頻器主要是用于電源頻率的改變，由于科技的不斷發展，變頻器在生活和工業中均發揮出了重要作用。為了實現節約型社會的構建，促使經濟得到快速發展，人們對變頻節能技術的研究逐漸深入，實現了變頻技術在機電設備應用中的不斷改進，從而在煤礦生產方面取得了不錯的效果[1-2]。但在變頻技術實際應用過程中，依然存在很多問題，需要煤礦工作人員更加重視。

1 變頻技術的工作原理及重要性

1.1 變頻技術原理

在煤礦機電設備設計過程中，正常情況下并沒有必要進行滿載工作，為了促使設備滿足動力要求，且不出現大規模的浪費現象，有必要在設備使用過程中加入變頻技術，從而避免設備在使用過程中產生多余力矩，對設備使用壽命造成嚴重影響。在變頻技術設計時，主要涉及到傳動技術、計算機技術等，屬于一門強弱電結合的綜合性技術[3-4]。變頻技術主要通過半導體元件對電流信號的頻率進行轉換，再將這些交流電轉換成直流電，為設備提供動力性支持，還可以利用逆變器等設備實現對電壓和電流的有效調節，從而實現各個設備的無級調速。站在另一個角度來說，煤礦機電設備所應用的變頻技術主要是利用電機轉速和電流頻率的增長關系，對電流大小進行合理改變，以此來控制電機轉速，并對機電設備進行有效控制。變頻技術的使用，能夠在電機運行過程中實現速度控制，可根據工作需要進行加速或減速，為實際工作的開展提供基礎條件。變頻器電路主要包括4部分，即整流、直流、逆變和控制，在機電設備工作過程中，各個部分相輔相成，相互配合，共同為電機提供控制指令，為節能工作的開展提供了良好保障[5]。

1.2 變頻技術在煤礦生產中的重要性

隨著各地區煤礦開采的逐漸深入，我國可利用的煤炭資源也在逐漸減少，煤礦市場的競爭壓力越來越大，作為用電大戶，煤礦企業在生產過程中能否提升節能效果，對企業未來發展影響十分嚴重。變頻技術的出現，可以進一步提升煤礦企業的競爭力，為企業長期發展提供基礎[6-7]。在當前煤礦企業發展過程中，機械設備的使用比例超過了70%，這也突出了變頻技術巨大的發展潛力，對煤礦節能減排方面也提供了很大支持。除此之外，在變頻技術獲得人們的重視之后，可以憑借良好的可控性和節能性迅速融入到煤礦生產市場之中。但在變頻技術的應用選擇上，需要從多角度進行考慮，對技術的實用性、安全性等因素進行全面考察，以此來實現變頻設備使用效率的全面發揮，為環保等方面的工作開展提供基礎。

2 變頻技術在煤礦機電設備中的具體應用

2.1 變頻技術在風機中的應用

在不同時期的煤礦開采工作中，礦井的通風情況相差很多。例如，在煤礦礦井的開采中期，一般會利用頻繁更換風機的方式將通風問題解決，但該種方式操作起來十分困難，還極容易導致設備出現故障，從而提升了維修人員的工作量。除此之外，很多原有的風機設備會在使用一段時間后被擱置，不僅造成了設備資源的嚴重浪費，設備的利用率也大幅度降低。如果能夠將變頻技術應用到風機之中，便可以將上述實際情況徹底改變，并將煤礦通風問題有效解決，工作實施也會變得更加方便，風機資源的浪費現象也能得到避免，在提升設備性能的同時，還能發揮出更好的節能效果。例如，在煤礦開采工作之中，如果能夠對變頻技術進行合理應用，煤礦整體只需要一臺風機便能滿足生產工作中的風量需求，從而利用簡單的操作方式產生出復雜的工作效果，達到節能目的。

2.2 變頻技術在提升機中的應用

由于礦井提升機的工作環境十分特殊，很多時候均是在條件復雜的情況下來開展工作，這就需要礦井提升機具備較高的應用性能，從而為相關工作的有效開展提供基礎條件。在實際工作過程中，提升機需要進行重復性啟動，如果調速任務較多，設備故障的發生率也會進一步被提高，將設備的整體使用壽命縮短。變頻技術的應用，不僅可以促使提升機更好的滿足各項工作的開展要求，還能對提升機本身提供更多的保護。在提升機中加入變頻技術之后，可以有效降低調速過程中電阻的破壞率，在下放減速器過程中，電動機也會根據需要暫停運轉，甚至還能將用電情況轉移給電網。在變頻技術應用之后，提升機的性能將會得到進一步提升，由于變頻器內部軟件的作用，可更好地幫助提升機完成調速，降低了設備的故障發生率。除此之外，變頻技術的應用還可以幫助提升機節約更多的電能，從而達到節能目的。圖1是變頻技術在提升機中的具體應用流程。

圖1 變頻技術在提升機中的具體應用流程

2.3 變頻技術在空壓機中的應用

首先是空壓機的啟動，在傳統空壓機啟動過程中，以直接啟動方式為主，會利用轉子串電阻的方式，這2種啟動方式都存在不同程度上的缺陷，促使空壓機在運行過程中產生大量電流，對設備造成一定損害。如果能夠將變頻技術應用到設備啟動過程中，便能在一定程度上降低對設備的損害程度，從而實現設備使用壽命的有效延長。其次是壓風系統的控制，在壓風系統運行過程中，主要采用開閉環的控制方式，如果利用調節器對整個系統進行調節，相關設備便會得到重復性啟動，從而導致風力產生一定變化。變頻技術的應用可以促使上述情況得到明顯改善，整體來看，變頻設備的控制方式主要包括兩種，第一種是壓力閉環控制，另一種是手動調節方式。例如，很多煤礦空壓機變頻器的應用以富士G11S為主，該種變頻器能夠將兩種控制方式集合在一起，保證發動機在運行過程中小于額定速度，從而降低磨損、發熱等現象，為后續工作的開展提供基礎。

2.4 變頻技術在皮帶機中的應用

相對于提升機來說，皮帶機的使用功率更為巨大，各項參數指標見表1。

表1 某煤礦企業皮帶機參數

皮帶機在運轉過程中需要對輪轂和皮帶之間的摩擦力進行充分利用，而在皮帶機啟動過程中，需要較大的電流提供動力。目前，國內大部分皮帶機都是通過液力耦合器來實現皮帶機的軟啟動，由于啟動時的電流較大，不僅為電路帶來了巨大的壓力變化，還會導致皮帶的迅速老化。變頻技術的應用，可在一定程度上提高皮帶機的能源利用率，降低能源消耗量。與此同時，還能降低設備的維修費用，提升煤礦企業的經濟效益。

3 結語

綜上所述，在煤礦機械設備中應用變頻技術，可以提升煤礦的開采效率，并為企業的節能環保工作提供巨大幫助。在實際開采過程中，由于機械作業量涉及較多，對機械設備的調速和使用也存在不同要求。此時，想要更多的將變頻技術應用到煤礦開采過程中，需要實現變頻技術的不斷更新，以此來增加變頻技術的應用范圍。