論變頻調控技術在煤礦機電設備中的應用

趙　晨（平頂山天安煤業股份有限公司十一礦,河南　平頂山　467000）

論變頻調控技術在煤礦機電設備中的應用

趙晨
（平頂山天安煤業股份有限公司十一礦,河南平頂山467000）

摘要：自改革開放以來，我國經濟得到了飛速的發展，科學技術日新月異。先進的變頻調控技術在我國的煤礦行業中得到了廣泛的應用，該技術不僅將煤礦公司惡劣的生產環境進行了改善，還將煤礦公司的生產效率進行了提升。本文對變頻調控技術的應用原理進行了介紹，同時詳細的對變頻調控技術在煤礦機電設備中的應用情況進行了闡述，希望對變頻調控技術在煤礦機電設備中的應用起到一定的推動作用。

關鍵詞：變頻調控技術；煤礦機電設備；應用

0　前言

隨著我國科技的飛躍發展，變頻調控技術作為一項先進的技術在煤礦機電設備中得到了廣泛的應用。該技術對煤礦生產環境的改善，生產效率的提升以及環境保護方面有著非常大的幫助。可以說將變頻調控技術應用于煤礦機電設備中對我國煤礦行業來說非常的重要。變頻調控技術基于多種基礎技術的融合產生的，該技術雖然由這些技術衍生出來，然而在技術高低方面，相比于這些基本技術而言又略高。所以，本文探討了變頻調控技術在煤礦機電設備中的應用情況。

1　變頻調控技術應用的原理

計算機技術、大功率輸出技術以及電子技術等的綜合應用就是變頻調控技術的應用原理。該技術隨著我國科技的飛躍發展慢慢得到完善。對于變頻調控技術的應用原理來說，并不能只關注調控技術，畢竟電機轉動技術與微機技術也存在于變頻調控技術的應用原理之中，該技術融合了不同技術的優點，所以只談論調控技術是非常片面的。變頻調控技術由于融合了不同技術的特點使得變頻調控技術的機電一體化得以成形。因此，機電一體化的綜合應用實例可以借用變頻調控技術。

2　變頻調控技術在煤礦機電設備中的應用

煤礦行業的傳統性非常強，大量落后的采煤設備依舊在煤礦開采中被廣泛的應用，然而這些設備已經無法跟上時代的步伐，對于社會的發展需求無法做到滿足，所以更新煤礦行業的機械技術勢在必行。本文對于煤礦機電設備中變頻調控技術的應用情況的介紹從井下絞車、主通風機、皮帶機以及礦井提升機這四個方面出發。

2.1在煤礦礦井絞車中變頻調控技術的應用

保護系統和電控系統存在于在煤礦礦井絞車中變頻調控技術的應用之中，改進變頻調控技術就需要對660V與50Hz的輸出電源做到保證。主要是這種情況下，-10%到10%是電壓允許的波動范圍，-2.5%到2.5%是電壓允許的頻率波動范圍，而且對于功能的提升還有別的數據的變化和自動轉矩來幫助。這些數據的變化對于100%情況下絞車的定轉矩可以做到保證，同時還保護著過流、過壓、以及斷相等。

2.2在煤礦主通風設備中變頻調控技術的應用

2.2.1主通風設備的重要性

在煤礦行業所使用的設備中，主通風設備作為呼吸系統為煤礦提供空氣，其所占的地位非常的重要。如果有問題出現在主通風設備的運行之中就會影響這個作業的流程，所以對于變頻調控技術的應用來說，主通風設備才是最應該先下手的。主通風設備作用于煤礦行業礦井作業之中，每天必須不停的運轉，該設備與人的呼吸系統很像，主通風設備的運轉要一直跟隨著煤礦采礦作業，該設備的運轉情況決定于采礦作業的開始和停止，由此可以看出煤礦行業非常依賴主通風設備的作用。然而，煤礦開采的深入與挖掘延伸了煤礦的巷道，在這種情況下即使不改變風量，煤礦礦井下面也要不停的加強所需風的壓力，這就需要提升主通風機械的功率。因而，需要對不同型號的主通風設備進行存儲，這是因為在不同的階段，主通風機械所應用的型號也不一樣，這就使得總成本有所增加。如果不同的功率要求可以由一臺主通風機械進行滿足，這就可以降低整體的成本，也會降低耗能。

2.1.2在煤礦主通風設備中變頻調控技術的應用

在電耗方面，將變頻調控技術應用到煤礦中的主通風設備之中就會有所降低，而且還能夠有效地滿足不同的風量需求。運用變頻控制技術改造主通風機設備，不僅使得主通風設備的變頻軟啟動得以實現，還能對電流啟動的不必要沖擊做到避免，從而對電網也做到了保護，電流啟動產生的沖擊也能因此消除掉。而且這種技術的應用還可以對該設備的啟動和停止做到隨意的轉換。

煤礦的主通風機械在運行的過程之中，大部分時間都處于比較低的運行速度，這就會對電氣的沖擊壓力和主通風機械的作業強度進行有效地降低，主通風機械的使用壽命也就會得到延長。而且變頻調控技術對該設備的改造不僅將很多沒必要的沖擊做到了避免，還會使維修的成本和次數得到降低。如果將旋風機應用到煤礦之中，旋風機在運行的過程中進行變頻調控需要兩臺旋風機保持差不多的頻率，目的就是為了對機械的轉速一致性進行保證，從而對因不一致的轉速造成的不必要風阻的形成進行避免。通過對變頻調控技術對主煤礦主井通風系統進行調控（如下圖所示），從而達到通風的要求。

2.3在煤礦皮帶機中變頻調控技術的應用

與提升機的工作原理相比，皮帶機的工作原理大致一樣。在進行井下作業的過程之中，皮帶機的功率比提升機小，這是二者工作原理最大的不同點。由轉子繞組的降壓來啟動繞線點擊是皮帶機的啟動方式，在工頻運行以后，由液力耦合器的切換轉到皮帶機是皮帶機的運行方式。在我們國家很多煤礦對于皮帶機的軟啟動，一般都是由液力耦合器來幫助的，皮帶機的啟動在這種情況下需要對液力耦合器的整體效率進行調整，調整為0作為整體的機械效率，目的就是為了空載啟動電機。

但是轉子串接電阻雖然能夠對啟動過程中的轉矩和降壓空載進行完善，在啟動電機的過程之中還有有著很大的電流，這就會使得電壓和電網出現的變動很劇烈，電氣機械內部的不必要沖擊和發熱等現象甚至會出現在其中。而且，在啟動的過程中，液力耦合器的使用會議一昂地啟動的時間，加大加載的合力，皮帶的老化和斷裂就會出現在煤礦作業過程之中，所以要提高對皮帶的要求，同時，作業時間太長會加大皮帶機的內部溫度以及很大的功率波動等現象。

以下我們對煤礦皮帶機中變頻調控技術的應用做了介紹，變頻調控技術對于皮帶機的改造將會使機械的軟啟動和軟停運得以實現，還能夠穩定煤礦中機械的整體作業性能。由變頻調控技術調控整個系統以后會使功率達到90%以上的功率因數，很多無功功率也就被消除掉了，而且變頻調控技術的應用將會提升系統整體的總輸送功率，相比于液力耦合器的總驅動功率，有著10%左右的提升。皮帶機被改造以后還會使得系統依據不同的情況調控不同負荷工況下的系統，這個過程中最主要的就是對輸入和輸出的頻率變動進行調節，這種改造不僅使原有的電動機恒速運轉模式被改變，還會對電能的消耗進行降低。

2.4在煤礦提升機中變頻調控技術的應用

輸送工作人員和相應物料是煤礦公司礦井提升機的關鍵作用，對于煤礦公司來說，該設備非常的最重要。更新調控煤礦提升機，在轉子電路中，用電動機與相關的金屬電子相連接，隨后用控制器阻斷電阻，從而使調速的目的等已實現，對于煤礦提升機來說，這是傳統的更新調控方法，其控制裝置不僅會提升電阻的能耗，其中產生的熱量也無法有效地散發出來。調速電子裝置包含在有機調速之中，只有很小的調速范圍，而且在精度方面也非常的低，最關鍵的就是有著非常差的安全性能，在減速的過程之中需要投切制動的電流，這樣也非常容易損害設備，降低設備的使用壽命，同時還會使得消耗的電耗大增。在提升機中應用變頻調控技術可以將不必要的電耗進行降低，還會在精度方面和安全性能方面有所提升，最關鍵的就是對原先電阻調控中出現的問題從根源上解決掉，無極狀態下的平穩調速也將由此得以實現，真個系統的安全性能也會由此得到提升，不必要的電能消耗也會得到消除，維修成本也會因此得到縮減。

3　結語

飛躍發展的科學技術使得變頻調控技術在煤礦機電設備中得到了廣泛的應用。變頻調控技術的應用不僅對煤炭行業的整體環境做到了改善，提高了煤炭行業的工作效率，更是在一定程度上對煤炭行業生產成本的降低起到了很大的幫助，在這個過程中還能夠節約能源。我們有理由相信變頻調控技術在煤礦機電設備中的應用將會使得我國煤炭行業的發展變得更加的光明。

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