变频控制技术在煤矿机电设备中的应用

摘要：变频控制技术凭借其优越的调节性能，在煤矿的地面和井下的提升、风、采矿、运输、选择等各种机电设备控制系统中得到广泛的应用。文章首先针对变频控制技术基木原理进行概述，然后再详细阐明变频控制技术在煤矿机电设备当中实践应用。

关键词：变频控制；机电设备；煤矿应用

中图分类号：TM921 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）05-0041-02

在当今飞速发展的科技时代，促使自动控制技术与变频控制技术也得到了巨大的发展。其中变频控制技术为现在的社会节约电能以及减少污染做出了很大贡献，它的广泛应用是大势所趋。我们都知道，煤炭公司的各种煤矿机电设备不仅复杂而且其所消耗的电能也特别多，仔细研究这些电能损耗成本在煤炭公司的生产成本中就占据了很大的一部分。所以，迫使变频控制技术应运而生，因它具有良好的节能效果以及方便工作人员控制调节等的特点，目前变频控制技术这项技术正逐渐趋向成熟，在我国的煤炭行业中发挥了很大的作用并得到了广泛的应用。

1 变频技术内容及发展概况

变频控制技术，顾名思义，指的就是将一种频率电源经过复杂的步骤转换为另一种频率的电源的过程。具体来说，这种技术结合电子技术与微机技术实现了强弱电转换。交流电源转化为直流电源以及直流电源转化为交流电源的过程中首先完成了电压的转变，期间利用整流桥实现电压转化。其次，利用逆变器实现频率的转化。电压可调的交流电压作为交流电机的驱动电源，使电动机获得无级调速所需的电压和电流，是一种无附加转差损耗的高效调速方式之一。变频技术因其具有的多方面优势特点故在产生发展之初就获得了市场的好评，发展之迅速有目共睹，当然这与我国对变频技术的强大需求有着很大的联系。新时期，我国变频技术得到了长足的发展，在功率器件、控制理论、调速系统、整体功能等方面都实现了不断更新，如现今功率器件采用了智能功率模块，整体功能的综合性越来越高，变频技术控制理论也慢慢朝着自动化、人工神经网络化控制的方向发展……

2 变频控制技术在煤矿机电设备的应用

2.1 变频技术在采煤机中的应用

采煤工作环境有着自身的特点，适用于这种环境下运作的两象限变频调速显得越来越心有余而力不足。基于这种传统采煤业所遇到的重重阻碍，我国在变频控制技术方面进行了深入的研究，目前所采用的对传统工艺的适用性改进基本使局面的得到了一定的改善。以前我国采煤机行走功率达到了220千瓦，目前我们采用的新工艺在实现不改变牵引速度的同时完成了节能的最大化。这种新工艺称之为四象限交流变频技术。这项技术基于传统技术，整合了先进的科学技术，实现了逆变电路与整流电路之间的自由转变。

2.2 变频控制技术在通风机中的应用

通风机这种煤矿机电设备在采煤行业进行业务运作的过程中具有不可忽视的重要性，作为贯穿整个矿井运作主要设备，变频控制技术在其中发挥的作用尤其引入关注。传统通风机在矿井施工过程中出现的问题主要是风压增加，通风机功率便出现了问题。变频控制技术解决了通风机无法随机变频的麻烦，大大降低了通风机的工作强度，一方面使得煤矿设备使用寿命延长减少了设备故障维修的现象，另一方面减少了对电网设备的冲击，使通风机的运转正常化。通风机作为矿井操作中的“呼叫系统”，再加上强有力的变频控制技术的操控对于电力节省、技术创新、操作步骤等方面带来了很多方便之处。

2.3 变频技术在皮带机中的应用

皮带机是采煤业常用的运输器械设备之一，类似于提升机的作用，但相比之下，皮带机具有更大的运作功率。我国传统启动皮带机的方式采用液力耦合器来实现。这种方法电机启动电流很大，尽管采用了转子串接电阻改善启动转矩和降压空载启动等方法也无法改变启动电流过大的情况。这样就容易导致两种情况，首先是对电压电网的损伤，过大的电流造成了强大冲击，电压电网由此波动强烈；其次，过大的电流还会造成机械设备内部冲击过大以及严重产热的现象，这对机械本身使用寿命以及使用便捷度都将产生一种负面效果。经过变频技术整合后的皮带机则有效避免了上述弊病，皮带机运作各项机能变得稳定、可靠，在功率节省方面也有着可喜的成果。

2.4 变频控制技术在提升机设备中的应用

提升机是采煤业常用的运输器械设备之一，类似于皮带机的作用。我国对于提升机传统的调速方式是采用在电动机转子电路内接入金属电阻，用鼓形控制器或接触器切除电阻来达到调速的目的。传统的提升机使用出现了一些问题，主要就是能耗、控制力、安全性能以及维修几个方面的缺陷。电阻调速精度差、电力能源大量消耗、机械设备易损坏、维修困难、安全系数过低等现象对我国人民的生命财产都产生了很大威胁，因此采用现代变频控制技术的提升机初衷便是有效解决这些

问题。

2.5 变频技术在水泵中的应用

施工场地水泵运用的目的是实现机械能与电能的转变，从井上到井下的运输过程完成的一整套能量转换适用于矿井作业。因此在采矿业中运用得比较广泛，但在实际操作过程中仍然存在一些问题。由于矿井作业环境极其恶劣，避免不了水泵故障情况的不断发生，这在成本消耗方面不尽人意。其次，由于水泵的工频强大的启动电流使得设备使用寿命大大减损，同时耗电也是其中一个很大的问题。采用变频控制技术进行改进后实现了电损最低化，电动机、水流机运作也得到了优化。

2.6 变频控制技术在井下绞车电控制系统中的应用

在电控系统和保护系统中采用变频调速技术，其中有一些具体细节，输入电源660V，频率大小为50Hz，输出功率可在0～50之间调节，电压变动范围必须保持在负15%到正10%，频率变动的范围保持在负2.5%到正2.5%，过载能力要强，在负载变化负120%到正120%额定负载中符合四象限运行要求。变频技术在井下绞车电控系统中的应用具有重大的作用，至此电控系统控制下的各种仪器工作正常，数据显示也更加直观可见，大大降低了相关技术工作人员的工作任务。其次，加上其占地面积较小以及方便使用的特征受到了各个行业的广泛

亲睐。

3 结语

综上所述，变频控制技术在煤矿机电设备中的应用多种多样，其在提升我国煤矿业安全性、降低成本损耗以及带动采矿业发展等方面带来了卓尔不群的成效。正确认识这种技术的应用发展过程以及在各种机电设备中的具体技术原理、使用优势对于我国相关技术工作人员提高工作效率从而促进我国煤炭企业的快速发展的意义是相当重大的。希望未来我国的变频控制技术将在各行业中发挥越来越大的作用，促进企业更好地发展。

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作者简介：马国庆（1958―），湖北人，新疆哈密三道岭潞安新疆煤化工（集团）有限公司工程师，研究方向：机电机械。