變頻控制技術在煤礦機電設備中的應用研究

趙發飛

摘 要：目前，我國煤礦開采業不斷發展，開采技術不斷進步，并引進了很多高科技機電設備。為了提高機電設備的工作效率，減少能源消耗，變頻控制技術逐漸應用到煤礦機電設備中，不僅提高了機電設備的工作效率，而且推動煤礦開采步入新的發展時期。文章主要分析了變頻技術的工作原理、發展現狀以及發展優勢，對變頻控制技術在煤礦機電設備中的應用進行研究，為推動煤礦開采業發展提供參考。

關鍵詞：變頻控制技術;煤礦;機電設備

中圖分類號：TD614 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）10-0-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.10.007

變頻控制技術在煤礦機電設備中的不斷應用，提高了煤炭的開采率，加快了我國煤炭事業發展速度，同時，推動企業規模不斷擴大，滿足市場發展的需要，煤礦開采業的安全性也得到了有效保障。因此，我國應加大變頻控制技術在煤礦機電設備中的應用，為煤礦事業的發展奠定基礎。

1 變頻控制技術的工作原理

煤礦機電設備的設計既要符合動力學要求，又要充分考慮機電設備運行過程中產生的負荷，在滿足機電設備正常運行的同時，提高機電設備的用電效率[1]。在煤礦機電設備中，變頻控制技術的應用是必要的，其某些半導體元件的幫助下，可以將工頻電流信號轉換成其他頻率，逐步完成從“交流電”到“直流電”的轉換。變頻控制技術主要包括計算機技術、電子技術、電機械設備等，構成了性能較強的控制技術，能夠保障機電設備的穩定性。

變頻控制技術的工作原理是改變交流電的頻率，改變機電設備運行狀態。在實際工作中，主要通過機械裝置實現改變，涉及變頻器、逆變器等設備。正常電流在通過線路輸入變頻器的過程中，改變其電流頻率，將交流電轉變為直流電，然后在逆變器的作用下將直流電轉變為交流電，同時對電流和電壓進行調節與控制。變頻控制技術能夠依據實際工作量，改變機電設備的工作速度，利用電流頻率有效控制電機轉速，降低工作負荷，減緩工作速度，提高機電設備的工作效率，保證煤礦開采業的安全性。

2 變頻控制技術在煤礦機電設備中的現狀與應用優勢

現階段，變頻控制技術在我國煤礦開采業中的應用越來越廣泛，推動了變頻控制技術的智能化發展。但是，由于我國變頻控制技術的應用時間較晚，導致變頻控制技術在我國的發展相對較慢，實際工作中依然存在各種問題。一方面，在逆變器控制技術的具體操作中，并未建立一套完善的管理體系，無法對技術與工作步驟進行規范化管理，部分工作人員不清楚崗位職責，工作中容易產生分歧，無法體現變頻控制技術的優勢，難以提高機電設備的工作效率。另一方面，變頻控制技術在實際應用中管理效果較低，對機電設備的監察力度不夠，對其出現的問題無法進行及時調整，容易出現誤差，影響機電設備的正常工作。

同時，變頻控制技術在煤礦開采過程中的自動化程度較低，管理過程相對混亂，一些遺漏需人工操作完成，大大降低了機電設備的工作效率，不利于科學技術的推廣和應用。

與傳統的開采模式相比，變頻控制技術在煤礦開采中更具優勢。

首先，有利于提高煤礦經濟效益。機電設備在變頻控制技術支持下更具自動化、靈活性，使機電設備在不需要工作的情況下自動停止工作或轉入休眠狀態，在需要工作時及時進入工作狀態，避免能源浪費，在有效降低機電設備運行成本的同時，保證生產效率的穩步提升，增加煤礦企業的經濟效益。

其次，有利于改善機電設備性能。變頻控制技術可以將交流電的固定頻率進行直接轉化，使設備性能具有可變性，提高交流電能源應用效率。同時，變頻控制技術的應用，導致數字信息處理無法限制機電設備集成化電路的生成，確保機電設備能夠在長時間內正常工作。

最后，有利于煤礦開采行業更具環保性。變頻控制技術的應用直接降低了電能消耗率，減少生產中產生的煙氣，減輕機電設備的損耗，實現節能減排。

3 變頻控制技術在煤礦機電設備中的應用

3.1 在采煤機中的應用

煤礦開采行業會使用到功能不同、種類不同的機電設備，采煤機是常見機電設備之一。采煤機的運行系統相對來說較為復雜，會消耗大量能源。為減少采煤機的能源浪費，提高工作效率，需要嚴格控制采煤機的運行過程，利用變頻控制技術對其進行改善。在實際工作過程中，采煤機會受到地質條件的影響，不同的地質條件要應用不同的功率，在此基礎上改善采煤機能源損耗嚴重的問題[2]。

由于變頻控制技術具有智能化的特點，將其應用到采煤機中能夠根據實際開采過程中所遇到的情況，自動調整采煤機的運行功率，確保在不同地質條件下，提高采煤機的工作效率，避免能源浪費。因此，在采煤機中應用變頻控制技術不僅能夠改善傳統采煤機工作中的缺陷，而且能夠保證采煤機的工作效率。

3.2 在通風機中的應用

通風機是保證煤礦開采工作安全性的重要設備，為煤礦開采工作提供良好的工作環境。在煤礦開采過程中，傳統的通風機通風能力較差，能源消耗率較高。將變頻控制技術應用于通風設備中，可以根據礦井深度調節風力大小，減少能源消耗，為煤礦開采工作創造良好的工作環境。

在煤礦開采中，礦井深度決定送風壓力，礦井越深，送風壓力越大，通風設備的運行功率也隨之不斷加大。變頻控制技術的應用可以提高通風機的工作效率，保證開采環境。應用變頻控制技術可以根據通風設備使用情況、礦道變化、礦井深度，調節通風機的風速，保證資源的有效利用。同時，應用變頻控制技術還能夠增加通風機的運行功率，延長通風機的使用年限，降低投入成本，減少人力資源的浪費，節省維修成本。

3.3 在礦井提升機中的應用

礦井提升機是在煤礦開采中的主要運輸設備，對于施工人員、開采設備、開采資源進行運輸。由于運輸的物品不同、重量不同，要有效掌控運輸速度與停啟。傳統的提升機主要依靠電阻控制升降速度與停啟工作，根據檔位劃分速度，但是要消耗大量電能，而且在控速過程中機械式開關存在一定的危險性，巨大的沖擊力會對鋼絲繩造成嚴重磨損。將變頻控制技術應用到提升機，智能系統能夠有效提升礦井提升機的平穩性，減少運動沖擊力，同時嚴格控制提升速度，降低電能消耗，減少成本投入。

3.4 在皮帶傳輸機中的應用

皮帶傳輸機是煤炭傳送的主要運輸設備。傳統的皮帶運輸機的結構較為復雜，經常會出現皮帶老化或者斷裂的現象，不但影響正常的工作運行，而且會增加維修成本。在皮帶運輸機中應用變頻控制技術，可以根據實際負載情況調整輸送速度、頻率，在未進行煤炭輸送工作時自動停止，避免不必要的資源消耗，起到節約能源的作用。在皮帶運輸機中設置稱重反饋系統，能夠提高皮帶運輸機的工作效率，通過能量回饋功能，降低電能消耗。

3.5 在空氣壓縮機中的應用

傳統的空氣壓縮機主要是螺桿式空壓機，通過對空氣進行加載與減載交替進行的方式實現空氣壓縮。工作過程中，加載時向管網內打風，減載時設備空載運行，致使電能產生一定的浪費。變頻控制技術在空氣壓縮機中應用的主要原理是改變電動機輸入電源的頻率，使電動機的轉速發生改變，控制其單位時間內的出風量，有效控制管路壓力，有利于避免電動機空載運輸時產生電量消耗，降低了頻繁加載與減載所帶來的能量消耗以及對于電網的沖擊，降低電動機輸入功率，提高空氣壓縮機的工作效率[3]。其中，壓力閉環控制與開環控制的調節模式，不僅能夠使空壓機實現遠程操作，而且增加了其運行的安全性。

4 結語

在煤礦開采行業，將變頻控制技術應用到采煤機、礦井提升機、皮帶運輸機、通風機、空氣壓縮機等各種功能的機電設備中，增加了煤礦工作的開采效率，使工作更具科學性、智能性、安全性。未來，更多新興技術將逐步應用到煤礦開采行業中，推動我國煤礦開采行業加快實現智能化與現代化。

參考文獻

[1] 任冬法.變頻技術在煤礦機電設備節能中的應用[J].集成電路應用，2021，38（6）：56-57.

[2] 陳峰.變頻技術在煤礦機電設備中的應用[J].電子技術與軟件工程，2021（3）：235-236.

[3] 徐國祥，殷濤.變頻控制技術在煤礦機電設備中的應用[J].中國設備工程，2020（16）：182-183.