煤礦機電設備變頻控制技術研究

張錕鵬

摘 ?要：煤炭資源的開采與生產，對于機電設備的要求較高，為了提高煤炭資源開采的安全性與穩定性，應優化機電設備的合理應用。煤礦開采過程中，會產生大量能源消耗，其中機電設備所產生的能源損耗最大，為此就應當探討如何減少機電設備能源損耗問題，減少能源資源的浪費，有效提高煤礦開采與變頻控制技術運用的綜合性效果。也可以有效減少煤礦開采過程中由于施工作業與設備運行對于周邊環境所造成的干擾與影響。該文首先介紹了變頻控制技術原理與電路組成，進而探討了煤礦機電設備變頻控制技術的應用方法，為煤炭資源的穩定開采提供設備保證。

關鍵詞：煤礦開采;機電設備;變頻控制技術

中圖分類號：TD712 ? ? 文獻標志碼：A

1 變頻控制技術及電路組成

1.1 變頻控制技術工作原理

通常來說，進行礦山開發時，對于煤礦機電設備的需求較高，設備會進行長時間的負荷運行，為此應當采取有效措施減少資源的消耗與使用。為此就可以充分利用變頻控制技術，在滿足煤礦開采需求的同時，避免煤礦開采機電設備出現力矩過剩的現象。變頻控制技術的應用，具體包括計算機技術、電力技術、電機傳動技術等，充分利用機械設備與電力技術就可以有效提高技術應用的綜合性效果。

變頻控制技術的應用，首先是在半導體中通過交流電，進而對交流電進行頻率調整，通過相關設備將交流電轉化為直流電，通過逆變器調節并控制電流與電壓，以實現對于機電設備運行速度的有效調節。通過這種技術措施，可以有效減少電力損耗，節約能源資源，同時也減少對于周邊環境的干擾與影響。另外，采用變頻控制技術時，也可以充分利用電流頻率與電機轉速之間存在的同比增長關系，基于技術與設備應用的具體工作量進行速度調整，設備運行負荷升高時，則提高工作速度;設備運行負荷下降時，則降低工作速度。通過這種方式，通過調整電流頻率以實現對于電機轉速的有效控制。

1.2 變頻控制技術電路組成

在變頻控制技術的應用過程中，其電路組成包括整流電路、直流電路、控制電路與逆流電路，通過變頻電路組成部分之間的相互作用，滿足煤礦機電設備控制的實際需求。變頻控制技術的應用，為機電設備運行提供保證，主要控制方向包括設備運行速度控制、設備運行效率控制、設備運行能源的控制，因此應保證技術運用效果。隨著時代的發展，變頻控制技術的應用與研究，包括模糊自動化控制、人工神經網絡技術等新型技術手段，這些技術手段的應用，也成為促進變頻控制系統集成化水平提升的重要途徑，也因此而促使高級專用集成電路等控制系統在煤礦開采中得以廣泛應用。隨著變頻控制技術水平的日漸提升，編程與通信等越來越多的系統功能得以拓展，奠定了良好的技術應用基礎。

采用低壓變頻控制技術時，應包括電力設備、交流電動機及其他設備等相關設備設施，這種技術使用的電氣傳動系統為電壓低于1 kV、頻率在50 Hz或60 Hz、負載側頻率為600 Hz。當交流電壓超過1 000 V但低于35 kV時，適用于電力交流設備與控制設備等。在變頻控制技術的應用過程中，提供對供電頻率的調節，實現固定電網由50 Hz向30 Hz～230 Hz的變頻電網轉變，電壓適應范圍為142 V～270 V。

2 煤礦機電設備變頻控制技術的應用

2.1 運輸設備中的變頻控制技術應用

在煤炭資源的開發過程中，運輸設備的應用十分普遍，主要是通過繞線電機進行轉子繞組，進行降壓啟動，進而開展工頻巡行，以液力耦合器為主導實現力向皮帶機的轉換。礦山煤炭開采時，皮帶機首先驅使輪轂產生動力并實際運行，充分利用摩擦力促使皮帶轉動與穩定運行。皮帶利用摩擦力及其自身張力，實現皮帶在滾軸上的合理運行。通常來說，煤炭資源生產作業時，啟動皮帶會產生較大電流，出于對這種現象的有效規避，可將電阻串接于轉子上，以實現轉矩的優化與改善，降低空載系統壓力。這些技術措施的應用，可以起到一定的技術效果，但在減少皮帶啟動電流方面的技術效果有所不足，有可能導致電網電壓穩定性不足的問題，甚至造成電機設備內部溫度過高。皮帶機設備啟動時間較短，且長期使用過程中會出現運輸設備老化或皮帶斷裂等問題，因此應當做好對于皮帶養護與管理工作，避免出現由于皮帶機實際運行效果有所不足而導致煤炭資源開采安全及效率受到影響。

另外，在液力耦合器在實際運行過程中，也有可能出現設備內部溫度異常升高、設備部件嚴重磨損等問題，都會導致設備維護管理成本增加，也導致設備運行對周邊環境造成較大的影響。這些問題的存在，都會導致煤炭資源正常生產受到影響，為此可將變頻控制技術應用于液力耦合器當中，保證皮帶機設備啟動與停止時，皮帶能夠軟起、軟停，保證設備穩定運行。另外，應該優化變頻控制技術，實時觀察皮帶負載情況，調整力矩與輸出頻率，有效規避由于設備過載運行所產生的危險。

2.2 提升設備中的變頻控制技術應用

在煤炭開采過程中，對于提升設備的應用，也應當充分利用變頻控制技術保證設備運行水平。傳統的提升設備運行模式，就是將金屬電阻接入電動機轉子電路當中，進而通過接觸器以實現金屬電阻切除，以實現設備調節速度的有效提升。而在這一過程中，設備的實際運行與工作方式存在較多問題，例如會造成較大的電阻耗能，提升設備運行過程中不具備較好的散熱效果，設備運行速度不具備足夠的可調節范圍，降低設備運行調速。另外，提升設備減速段與設備下放的過程中，也存在動力制動問題，這就導致電源能量無法實現完全消耗，造成電力能源的不必要消耗，導致設備損壞，導致設備運行安全水平不足。

在提升設備中采用變頻控制技術時，可以很好地對上述問題加以解決，確保提升設備運行狀態能夠始終保持穩定，并進行速度調整。而在這一過程中，對于設備運行速度的調節主要采用電氣控制調節，而非傳統的機械調節方式，從而這種方式的應用，減少提升設備實際運行過程中所產生的沖擊與摩擦，使設備使用壽命有效延長。同時，變頻控制技術的應用，可實現有效的回饋制動效果，一旦提升設備處于負力運行狀態，電動機會進一步生成再生能量，向電網進行傳輸，以減少電力能源的使用與消耗。另外，變頻控制技術的應用，還可以通過編程與電控等方式，實現繼電器邏輯關系的調整，減少設備運行失誤情況，減少設備運行成本投入，對煤礦開采經濟效益加以保障。

2.3 通風設備中的變頻控制技術應用

在礦山開采過程中，對于通風設備加以應用極為必要，通過通風設備以實現礦井空氣流通，排出有害氣體，進行通風換氣，因此可以認為，通風設備的運行直接關系到井下礦工的生命財產安全，在煤炭資源生長的整體過程中起到極為重要的作用。就目前而言，隨著煤炭開采深度日益加深，礦井通風設備也需要具備更高的性能與較大的功率，為更深層次的井下作業提供保證。為了更好地發揮通風設備的應有效果，可將變頻控制技術應用于通風設備當中，根據具體通風需求進行通風設備運行功率的有效調節，減少電力能源的消耗與浪費，保證通風設備運行的穩定性與安全性。另外，在通風設備運行中，采用變頻控制技術，還可以很好地減少設備啟動電流，減少礦井設備所面臨的沖擊，實現有效的設備保護，確保設備使用壽命得以延長，減少設備維護與管理工作的投入。另外，還可將變頻控制技術應用于絞車設備當中，完善設備控制效果，通過變頻控制技術與PLC技術的相互結合，保證設備安全。

3 結語

在煤礦開采過程中，對于機電設備的合理應用，應結合變頻控制技術以保證其設備應用效果。為實現技術目標，可在運輸設備、提升設備與通風設備中合理利用變頻控制技術，有效減少電力損耗，節約能源資源，實現對于電機轉速的有效控制，保證技術運用效果，為更深層次的井下作業提供保證。

參考文獻

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