变频技术在煤矿机电设备中的应用研究

摘要：煤矿机电设备中变频技术，随着煤矿生产行业对机械用电节能不断增大的要求，应用越来越广泛。同时，它还具有软停机和无冲击启动的良好控制特性。因为煤矿生产在安全和环境上较为特殊，变频器在煤矿中进行使用的比较晚。而本文主要就是针对变频技术在煤矿机电设备中的应用来进行阐述。

关键词：变频技术；煤矿机电设备；应用

中图分类号：X752 文献标识码： A

引言

随着信息技术、自动化控制、计算机技术以及电子技术近年来的飞速发展，

对于煤矿机电设备的技术化水平也在日益的增高。当前，煤矿企业主要依靠机械化生产作业，所以煤矿企业生产的主要成本已经成为了能耗成本，而大部分能耗是由提升运输、控制通风以及排水等机电设备消耗。因此，就得借助变频技术来充分的实现降低煤矿生产过程中机电设备的能耗，俨然已经成为了提高经济效益，减少生产成本的主要手段。

1、变频技术的原理

交流变频条数技术是在电力电子技术、电机传统技术和微机技术的基础上产生的，这项综合技术将强弱电混合、机电一体综合在一起。它的主要本领是通过具有通断能力的半导体器件，把工频电源变换成另一频率的电能，从而控制装置。变频技术的工作原理是通过整流桥把工频交流电压转换成直流电压，再通过逆变器将其转变成频率、电压能够调节的交流电压，让其以驱动电压的形式驱动交流电机，这样便可以使电压和电流适应无极调速，通过这种方式进行调速不会产生转差损耗。在当代这样一个能源危机的时代，出现变频技术是必然的，因为变频技术可以按照电机负载将自动的减速、加速、平滑功能实现，大幅提高电机工作的效率。

2、我国煤矿开发面临的问题

随着我国经济的发展，国家加强了对于城市环境的建设，而一切的建设工程都离不开电力的支持，上文已经说过电力的来源，所以国家也加大了对于煤矿的开发和使用。但是在现实中存在许多“黑”煤矿，他们的操作不规范，有的甚至还出现了塌方的惨剧，这些行为不仅威胁到人们的安全而且更加影响到了城市以及政府部门的形象。这些问题的成因虽然有自然的因素，但是归根结底还是煤矿的取用技术存在严重的问题。一些煤矿开发的工程部门只顾着眼前利益，盲目的生产而不去引进新的技术，这样不仅加大了生产的成本而且也会造成安全的隐患。

3、变频技术在煤矿机电设备中的应用

3.1、矿井提升机

目前，矿井提升机变频技术的应用，主要以高压变频调速控制系统和PLC控制系统为主。在矿井提升机高压变频调速控制系统设计中，一般采用单元串联多电平能量回馈型四象限高压变频控制系统，不但提高了高压回路与低压控制回路之间的通讯能力，还能增强系统的抗干扰性和安全性，使提升全过程的位置控制、速度控制、动态画面监视及保护功能等功能更加完善可靠，从而改善了提升机启动、加速、运行、减速等运行阶段的性能，减少对设备、钢丝绳的机械冲击，增强提升系统的安全水平。

3.2、在皮带输送机上的应用

煤矿使用最多的运输设备就是皮带输送机。一般它使用的方式是交流电动机工频拖动，传动需要通过液力耦合器，所以，它具有启动电流冲击大、传动效率低等不足，液力耦合器与皮带会产生很严重的磨损，所以会有很高的维修和维护成本。但是将变频器的软启动功能得以利用，便可以使皮带输送机完成系统的软启动，使皮带在启动时产生的张力减少，同时使皮带的伤害减少。同时还可以将运输速度按照输送量的大小进行实时的调整，以实现节约能源的目标。变频器完善具有以下保护功能：过流保护、过压保护、过载保护、短路保护、欠压保护等，同时可对接皮带输送机的综合保护装置，如瓦斯保护、煤位保护、跑偏保护、打滑保护、烟雾保护、急停保护、纵向撕裂保护等，以使各项安全保护性能得以完成。特别是在使用下运式皮带输送时，发电制动可以使电网得到回馈，更好的实现节能效果。

3.3、排水泵

排水泵主要完成全矿井的排水任务，它对整个矿井安全生产有着极其重要的意义。在雨季、冬季或者矿井建设、生产的不同时期中，矿井中的涌水量也是不一样的。排水量的调节要按照实际的涌水量进行，要依照矿井的最大涌水量来选择矿井的主要排水泵型号。因此，矿井的主要排水泵在实际的生产中往往存在功率不足的现象，使得排水效果无法达到规定的要求，同时还浪费电能。变频技术应用到排水泵中，改善了运行频率的对点拥挤，同时依照矿井的实际涌水量改变了电动机的转速，使排水需求得到了满足，防止了因电动机功率不同造成的问题。按照有关的统计可以发现，在变频技术运用之后，主要排水泵提高了三成以上的节电能力。

3.4、通风机

通风机的主要任务就是完成全矿井的通风，所以，通风机是矿井生产中的一个主要设备。开采作业在不同的时期中，由于开采的深度在不断的加深，很多因素都在随之改变，对通风的需求同时也在改变，对矿井通风量的需要主要是通过实际的用风量来进行调节的。矿井主要通风机性能的选择主要是依照矿井最大的用风量来进行，传统的通风机往往存在功率不足的问题。通过使用变频技术，将主要的通风机进行一定的技术改造，它改造的目的类似于排水泵的改造，主要按照矿井的实际通风量设定电动机的运行频率，不仅满则了实际通风的需求，同时还使通风机的功率需求得到了满足。

3.5、空气压缩机

煤矿风动工具所需要的动力源是空气压缩机提供的，一般它由交流电机拖动，在较长时间内电动机都处在全速工作的工频之下。空气压缩机一般使用上、下两点的控制方式进行压力控制，也就是交流电动机总是处在工频运行的状态下，然后当在空压机气缸中的压力与设定的压力值相等时，空压机的进气阀就会关闭，压缩气体就不会再产生，电动机便处在空载的状态下；当压力下降，直到与设定的压力值相等时，空压机的气阀就会打开，压缩空气产生，电动机就处在重载的状态下。

4、变频技术在煤矿机电设备中的应用展望

随着节能减排政策的推进，煤矿作为用电大户更需要节能设备取代原来的陈旧设备，所以，变频技术在矿山会越来越广泛的应用，变频技术的发展在我国煤矿领域发展会有很大的空间。

4.1、推广面广

煤矿机电设备多，如果变频器能解决好设备间的匹配问题，肯定能得到广泛的推广。

4.2、需求量大

我国煤矿数量多，需要改造和新建设的矿井都需要上马节能的设备，这样就必然会推动变频技术在煤矿的发展。

4.3、专业化更强

煤矿因井下条件恶劣，要求变频器同时满足防爆要求，而变频器最主要的是要解决好散热，所以矿用的变频器需要有特殊的配置才能解决和满足煤矿使用。

4.4、多功能、网络化的更新

电子技术日新月异，煤矿改造和新建的过程中对变频器的使用和控制也会呈现多功能化的趋势，对变频器的控制也会成为网络化管理中的一个重要环节。

结束语

随着我国经济科技的飞速发展，人们对物质生活水平以及生活环境的要求越来越高，所以国家必须加强对于城市以及乡村的环境改善的力度。而改善环境的首要工作便是改善人们的住与行，而电力便是人们“住”的保障，人们在居住的过程中时时刻刻都需要用电，而这些电多数是来自煤矿机电设备的，在中国，特别是北方的城市，因为城市本身的发展程度不够，加之北方地势比较平坦，没有落差比较大的河流湖泊等，所以在北方水利发电是不现实的，人们的用电绝大多数是来自煤矿机电设备中的。

参考文献

[1]王端焕.浅谈煤矿机电设备中变频技术的应用[J].中国高新技术企业,2012,27:51-53.

[2]王践伟.浅析变频技术在煤矿机电设备中的应用[J].山东煤炭科技,2012,05:233-234.

[3]张楠,赵嘉博.我国煤矿机电设备变频技术的应用现状[J].沈阳工程学院学报(自然科学版),2009,01:64-66.