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煤矿机电设备中变频控制技术的应用研究

发表时间：2020/7/20 来源：《电力设备》2020年第8期作者：刘佃雷

[导读] 摘要：随着国民经济的快速发展，对煤炭资源的需求量也在不断增大，如何提高煤炭行业的开采量，要对开采技术设备进行不断的更新和完善。

        （山东物商集团有限公司山东临沂 276000）
        摘要：随着国民经济的快速发展，对煤炭资源的需求量也在不断增大，如何提高煤炭行业的开采量，要对开采技术设备进行不断的更新和完善。现阶段，由于我国的煤矿开采技术不够成熟，在一些中小型的煤矿开采企业而言，不仅工作效率低下，同时耗能也较高，作业安全性得不到很好的保障，为了提高煤矿生产效率，提高开采量，在煤矿机电设备中引入变频控制技术，该技术的应用，不仅能够提升工作效率，为煤矿的作业提供了优良的环境，同时能耗也有了降低，这对于煤矿行业的发展起着巨大的推动作用。
        关键词：煤矿机电；变频控制技术；机电节能
        引言
        由于全球能源供给出现了相应危机，也是在这样的背景下，出现了变频控制技术，并且进行了广泛应用。在矿山设备方面，由于变频控制技术的不断改进，现阶段已经发展出智能化技术模块。随着变频控制技术的逐渐发展，进一步促进了压频比控制技术的发展。煤矿行业中，先进技术的应用取得了一定的成果。在现阶段来看，计算机电机技术在机电设备得到了广泛应用，自动化控制技术、电子信息技术也广泛应用在了煤矿机电设备中，整体来看，大功率输送技术逐渐成熟，在根本上使煤矿行业进一步实现了自动化生产。在煤矿机电设备中，通过变频控制技术的不断融入，煤矿开采工作变得更加清洁，在节能方面取得了较为满意的效果。
        1变频控制技术概述
        对于变频控制技术而言，在实际应用的过程中，主要是将机电技术以及相应的强电弱电技术进行有效结合，进而形成具有综合性的电子技术。变频控制技术的内容包含：计算机技术、电子技术、电机械设备等，几项技术的结合体共同构成了性能较强的新型技术。变频控制技术的工作原理其实就是使交流电先通过半导体，然后变为其它频率，接着再利用相关设备将交流电转化为直流电，最后再利用逆变器实现对电流和电压的调节和控制，这便是机电设备的无极调速，该调速方式可以降低能耗，最大限度的节约能源，与此同时也保护了周围的环境。变频调速技术是能够依照实际的工作量来对速度进行更改和调整，工作负荷高提升速度，反之则降低速度，以这种方式，实现电流频率对电机转速的控制，从而有效的控制煤矿机电设备，保障煤矿开采作业的安全性和稳定性，提高煤矿开采的工作效率。变频技术中的电路有四个部分：整流、直流、控制、逆变，这几个部分相互作用、相辅相成，一起完成对矿山机电设备的控制。机电设备中应用变频技术，可以提高机电设备的各项性能，提高其运行效率，降低能耗，是煤矿行业中不可或缺的技术之一。随着科学技术的不断发展，变频器的功能范围也在不断的扩大，比如数字化、编程、通讯等等，这些都是为变频控制技术在煤矿机电中的应用提供了可靠的依据。

        图1 EH600S系列变频器
        2变频控制技术的相关应用
        2.1皮带机中的应用
        传统技术的不足：与提升机相比，皮带机会消耗更多功率。由于摩擦力以及特殊张力的相互作用，在皮带的滚轴上会实现相应的运动。在传统技术中，需要减压空载启动方式，以及转子串接电阻等相应的方式，不过，因为启动电流比较大，在电机内部的温度就会过高，进而出现机械冲激，又或者是电压剧烈波动等现象。另外，因为启动时间比较短，会进一步加快皮带老化现象，甚至会出现断裂现象，所以，皮带性能需要达到一定的标准[1]。当液力耦合器进行运转的过程中，会进一步磨损零部件，从而使内部油温过高，这样就会增加维护难度，还会造成一定的环境污染，很难将功率平均。变频控制技术的优势：在皮带机中，经过变频控制技术的运用，可以起到软起以及软停的作用，在根本上优化了皮带机的整体性能。具体的优势主要体现在以下方面。①根据实际的负载情况出发，合理调整输出频率以及力矩、频率，在传统的恒速工频运行方面取得一定的突破，并且还能起到节约电能的作用；②在运行中，工作效率可以超过90%，得到了显著提升；③在变频器中，经过应用能量回馈功能，可以节省很多的电能，而且还发挥了环保作用，在设备维护方面也节省了很多费用。
        2.2通风机中的应用
        在煤矿的所有机电设备中，通风机是保证采煤作业的的安全，为采煤工作创造良好的环境，使用传统的通风机设备，其通风的能力较差，但是耗能较高，所以对于深井作业而言，传统通风机电设备并不适用。而引用变频控制技术后，通风的大小可以根据矿井的深度来进行调控，不能能耗有所降低，同时也为作业人员提供了舒适的工作环境[2]。矿井的深度越大，送风压力也随之增大，而通风设备的功率也会变大，在此时应用变频技术，可以快速的提高通风机的功率，为开挖提供良好的作业环境。变频控制技术在实际的作业过程中，会根据施工调节、巷道的变化、深度的变化等来调节风速的的大小，以合理的利用有效的资源。另外，变频技术在通风机中的应用，有效的保护了通风机的功能，延长了使用寿命，降低了人工的维护和检修的成本，最终提高了通风机的工作效率，为采煤工作提供了便利的条件。
        2.3提升机中的应用
        在煤矿的机电设备中，提升机是煤矿开采的重要机电设备之一，它的使用保障了工作人员的人身安全以及物料的安全[3]。但是传统的提升机在性能上还有所欠缺，如散热不均、能耗高、精确度低等，这些问题都给煤矿开采工作带来了一定的影响，而将变频控制技术应用到提升机中，提升机的整体性能得到了很大的改善，表现在以下几点：第一，变频技术与编程器进行结合，控制了提升机的运行流程，从而提高了其稳定性；第二，提升控制的使用率，大大降低了故障率；第三，编程器可以直接排出故障，节约人工成本，提高工作效率。
        2.4采煤机中的应用
        目前，大多数的采煤机设备都是应用变频调速电机的牵引来进行采煤工作的，由于采煤机的工作量较大，应用变频调速电机进行牵引可以有效的降低人工的成本，作业人员可以完成其它的工作，优化了人力资源的配置，在变频调速电机中使用的是四象限变频器调速模块，以便更好的控制牵引的速度。
        2.5井下水泵中的应用
        在整个矿井中，井下水泵主要是起到排水的作用。在建井以及生产的过程中，由于富水区域的不同，以及季节的不同，在涌水量方面也会存在一定的差异性，可见，应该根据具体的出水情况，定期调整井下水泵的排水作业，正确认识水泵类型和涌水量之间的关系[4]。在水泵中，经过变频调节控制技术的运用，可以对设备进行改造与升级，依据矿井的排水量，合理调整电机的运转功率，以及运转速度，进而满足矿井的实际排水需求，不仅能耗得到了有效降低，设备的工作期限也得到了有效延长。
        结束语
        综上所述，在煤矿行业中，由于机电设备的升级，以及变频控制技术的不断应用，在一定程度上促进了煤矿行业的健康发展。经过变频控制技术的运用，提升了机电设备的稳定性、安全性，在速度方面具有较强的可调性能，实际操作也比较简单，在工作效率方面也有所提升，且不会占据很大的空间，在拆卸时也比较便捷。煤矿机电设备应用变频控制技术后，生产过程得到了全面优化，在节能方面发挥了很大优势，提升了能源的利用率以及生产效率。
        参考文献：
        [1]杨飞.煤矿机电设备存在的问题及变频控制技术的应用[J].建材与装饰，2019（32）：233-234.
        [2]赵纯宝.煤矿机电设备存在的问题及变频控制技术的应用[J].科技创新与应用，2018（19）：165-166.
        [3]邱吕宝.变频控制技术在煤矿机电设备中的应用[J].内蒙古煤炭经济，2018（07）：5-6.
        [4]李茂龙.探析变频控制技术在煤矿机电设备中的应用[J].低碳世界，2017（04）：77-78.