淺談變頻技術在煤礦機電設備中的應用

褚萬寶

（黑龍江龍煤礦山建設有限公司，黑龍江 雞西 158100）

淺談變頻技術在煤礦機電設備中的應用

褚萬寶

（黑龍江龍煤礦山建設有限公司，黑龍江 雞西 158100）

變頻技術在現代社會的應用越來越廣泛，隨著經濟的發展，變頻技術也逐漸被人們所了解，而且為促進經濟發展起了很重要的作用。煤礦內的機電設備是很大功率的。這些大功率的設備在使用時，使電壓波動，會引發安全問題，而變頻技術可以有效的解決這一問題。本文主要論述變頻技術的使用原理及變頻技術在煤礦機電設備中的應用。

變頻技術；技術起源；實際應用

1 變頻技術的起源

隨著我國經濟科技的飛速發展，人們對物質生活水平以及生活環境的要求越來越高，所以國家必須加強對于城市以及鄉村的環境改善的力度。而改善環境的首要工作便是改善人們的住與行，而電力便是人們“住”的保障，人們在居住的過程中時時刻刻都需要用電，而這些電多數是來自煤礦機電設備的，在中國，特別是北方的城市，因為城市本身的發展程度不夠，加之北方地勢比較平坦，沒有落差比較大的河流湖泊等，所以在北方水利發電是不現實的，人們的用電絕大多數是來自煤礦機電設備中的。另外居民也需要取暖做飯，隨著全球溫度回暖，導致了冬天越來越冷而夏天越來越熱，所以對供暖溫度的要求越來越大，這無形中加大了對煤礦的使用量。所以提高煤礦機電設備的生產效率可以有效的節省對原料的使用量，并且有利于節能減排，符合國家的國策。在這樣的背景下變頻技術誕生了，本文就變頻技術在煤礦機電設備中的使用進行了探析。

2 我國煤礦開發面臨的問題和變頻技術在煤礦機電設備中的應用

隨著我國經濟的發展，國家加強了對于城市環境的建設，而一切的建設工程都離不開電力的支持，上文已經說過電力的來源，所以國家也加大了對于煤礦的開發和使用。但是在現實中存在許多“黑”煤礦，他們的操作不規范，有的甚至還出現了塌方的慘劇，這些行為不僅威脅到人們的安全而且更加影響到了城市以及政府部門的形象。這些問題的成因雖然有自然的因素，但是歸根結底還是煤礦的取用技術存在嚴重的問題。一些煤礦開發的工程部門只顧著眼前利益，盲目的生產而不去引進新的技術，這樣不僅加大了生產的成本而且也會造成安全的隱患。因為在煤礦的開發過程中會需要很多大功率的電氣設備，對于它們的使用就會造成電磁波，從而影響煤礦中地下坑洞的穩定性，如果不加以處理便會引發安全問題。而變頻技術可以有效的改變這些電氣設備的用電頻率，不僅可以降低安全隱患，而且可以提高電氣設備的工作效率，減少電力的使用，所以在煤礦機電設備中應用變頻技術是必要的措施。

3 變頻技術對設備的自動化控制

變頻技術主要指通過改變交流電頻率的方式，來實現對設備的自動化控制，是現代化無附加轉差損耗的調速方式。使用變頻技術，可根據機電設備負載變化情況，來設定設備的運行參數，從而改變設備的運行工況，有效提高設備的運行效率。由公式n=50f/p（n為電動機轉速，f為頻率，p為電機級數）可以看出，轉速n與頻率f成正比。在電動機級數一定時，只要改變頻率，即可改變電動機的轉速。當頻率在0～50HZ的范圍內變化時，電動機轉速調節范圍就非常寬，變頻調速就是基于這一原理，通過改變電動機電源頻率來實現調速的。

4 變頻技術在實際中的應用

4.1 礦井提升機

目前，礦井提升機變頻技術的應用，主要以高壓變頻調速控制系統和PLC控制系統為主。在礦井提升機高壓變頻調速控制系統設計中，一般采用單元串聯多電平能量回饋型四象限高壓變頻控制系統，不但提高了高壓回路與低壓控制回路之間的通訊能力，還能增強系統的抗干擾性和安全性，使提升全過程的位置控制、速度控制、動態畫面監視及保護功能等功能更加完善可靠，從而改善了提升機啟動、加速、運行、減速等運行階段的性能，減少對設備、鋼絲繩的機械沖擊，增強提升系統的安全水平。

4.2 膠帶輸送機

膠帶運輸機是煤礦煤流運輸系統的主要設備，通常采用交流電動機作為動力裝置，以工頻進行拖動，液力耦合器進行傳動的方式運行，但存在啟動電流大、機械沖擊大、傳動效率低等缺陷。在對膠帶運輸機進行變頻技術改造之后，就能利用變頻器來實現設備及系統的軟啟動功能，使設備及系統平穩啟動運行。特別是輸送機運送距離長、傾角大、負載重，經常存在帶載或重載啟停的情況，極易造成膠帶斷帶、跑帶等安全生產事故。而變頻控制的軟啟動功能，則從根本上解決了這一難題，消除了因重載啟停造成的斷帶、跑帶等安全生產隱患。

4.3 主要排水泵

主要排水泵擔負著全礦井的排水任務，是礦井安全生產的重要設備之一。在礦井建設、生產以及雨季、冬季等不同時期，礦井的涌水量都是不同的，需要經常根據實際涌水量調節礦井的排水量，而礦井主要排水泵的能力則是按照礦井的最大涌水量選型裝備的。因此，礦井的主要排水泵長期處在“大馬拉小車”現象，造成無謂的電能浪費。對主要排水泵的變頻技術改造，重點是根據礦井的實際涌水量，設定電動機的運行頻率以改變電動機轉速，滿足礦井實際涌水量的排水需求，避免“大馬拉小車”現象。據統計，主要排水泵在變頻技術改造后，節約電能至少在30%以上。

4.4 主要通風機

主要通風機擔負著全礦井的通風任務，同樣是礦井安全生產的重要設備之一。在礦井開采的不同時期，隨著開采深度的增加、生產系統的變化等各類因素，礦井的通風量是不同的，需要經常根據實際用風量調節礦井的通風量。而礦井主要通風機的能力則是按照礦井的最大用風量選型裝備的，同樣存在“大馬拉小車”現象。對于主要通風機的變頻技術改造，如同對主要排水泵的變頻技術改造一樣，重點是根據礦井的實際用風量，設定電動機的運行頻率。

結語

綜上所述，變頻技術在煤礦機電設備中的應用是必要的舉措，因為變頻技術不僅能夠提高生產的效率，而且還能夠提高煤礦生產的安全性，為煤礦開發的員工提供安全的保證，這樣可以提高員工的生產積極性，間接地提高了生產的效率，從而減少生產時間，無形中也降低了煤礦的開發成本。一些煤礦開發部門盲目地追求施生產進度，操作不符合規范，常會出現安全問題，這些問題不僅威脅到了勞動人員的人身安全，更會延誤生產的進度，甚至會影響到開發單位的形象以及信譽。所以在煤礦的開發過程中，要不斷地引進新型的技術從而提高生產的效率和安全性。相關部門要加強對煤礦開發的管理，讓變頻技術得到普及，還要不斷地研發，完善已有的煤礦開發技術。

[1]董建強.煤礦變頻調速與節電技術研究[J].能源技術與管理，2010（06）.

[2]馬修成.基于變頻技術的煤礦機電設備應用分析 [J].中國新技術新產品，2009（10）.

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