淺談變頻技術在煤礦井下的應用

莊奎斌

摘要：隨著煤礦生產行業對于生產成本的要求越來越高，特別是針對煤礦企業機械用電節能的要求不斷提高，煤礦企業對于變頻技術的需求也不斷的增加。本文重點論述變頻技術在煤礦生產中的應用，從而更好的為煤礦企業安全生產服務。

關鍵詞：煤礦井下；變頻節能技術

1概述

煤礦企業需要在井下進行生產，生產環境較為惡劣，對于生產設備的要求較高，其中尤其是傳動設備，對于傳動設備來說直接影響著煤礦井下的生產效率和質量，對于如何保障良好的傳動系統是一直以來的研究方向，對于煤礦的生產有著很大的影響，隨著技術的不斷發展，在傳動系統加入了變頻技術，變頻技術的應用滿足了異步電動機的多樣性，并且具有可操作性和成本較低等優勢，為煤礦企業的生產帶來了發展。

煤礦井下工作的環境較為惡劣并且具有多變性，井下設施容易受到生產具體條件的影響，在這種環境下設備的選擇有一定的要求，需要電氣設備具有體積小、重量輕的特點，另外由于生產的要求和環節問題對于大型設備的傳動調速要求也不一樣，如何保障煤礦安全生產，必須提高設備的傳輸條件和要求，提高工作效率，從而更好的保障煤礦的井下生產，變頻調速技術的應用能夠完成對加速、減速、正轉、反轉等方面的控制，對于不同的生產設備都能有效的使用，目前來說多采用PID控制器和PLC控制器配套使用，很好的解決了傳動設備調速的問題，對于煤礦的生產起到了有效的促進和發展，提高了生產效率和安全。

2 變頻節能技術的基本原理和發展

變頻技術主要指通過改變交流電頻率的方式，達到對設備的控制自動化，是現代化無附加轉差損耗的調速方式。使用變頻技術，可通過機電設備負載段變化值，在系統前段設定設備的參數值，改變設備的運轉情況，以期提高機電設備的運轉效率。

由于煤礦井下的環境比較特殊，瓦斯、煤塵等作為主要易燃易爆物質，具有一定的危險性，變頻節能技術并沒有輕易在井下環境中應用。隨著科技發展，變頻節能技術逐漸被應用于機電設備中。采用了變頻節能技術的設備，可以使得設備運轉效率大大提高，在很大程度上節約了電能，同時還節省了用于設備維護的支出，提高了礦業公司的經濟效益。所以，變頻節能技術能夠顯著改善煤礦機電設備的性能。

3 變頻調速技術的應用

3.1 變頻調速技術的應用主要設備就是使用PID控制器和可編程控制器（PLC）控制技術來進行有效的控制，其中能夠對速度的加減、正反向等實現控制，并且由于井下環境的復雜，如何適應煤礦的壓風、排水、煤礦提升等要求，就需要對變頻調速提出更高的要求，設備技術更為復雜，本文不做贅述，以下以壓風機為基本示例進行相關研究，壓風機中對變頻技術的有效應用就從一方面表明了變頻調速技術的經濟成本低和操作優越性。

通常情況下來說壓力風機的操作是黨罐內壓力達到預定值之后壓力調節器就會作用，從而處于閑置狀態，對儲罐壓力進行不斷的降低，降低到一定程度之后機器恢復原來的工作狀態，但是在具體的工程工作中，空氣壓縮機很難達到理想的空氣壓力，并且在輸出過程中壓力會有較大程度的波動，對氣動工具造成影響，直接耽誤了工程的效率，通過變頻技術的加入之后能夠對空氣壓縮機的氣壓輸出有所保障，基本保持在正常的工作水平，對于煤炭開采的工作效率有了很大程度的提高，相較于傳統的PID控制方法，能夠對檢測信號直接反饋，從而控制變量，根據兩者之間的對比差異不斷調整從而進行有效的控制，具體來說就是當儲氣罐壓力超出預定值時，就要對壓縮空氣同氣倉進行調節，直到平衡狀態，相反，如儲氣罐壓力低于目標，應調節儲氣罐壓力同目標壓力近視平衡。總的來說就是在風機運行中加入變頻調速技術之后，能夠有效的保持空氣壓縮機的恒定生產，保證空氣壓縮機的輸出壓力處在恒定的狀態，促進了生產的高效安全的進行。

3.2 變頻技術在通風機中的有效應用在煤礦開采作業中，通風機中具有十分重要的作用。通常被稱為煤礦開采工程的呼吸系統。在煤礦井下作業的過程中，通風機運轉時間較長，要保持通風系統的一直運轉。因此，隨著煤礦企業開采作業中的開采深度的增加，通風機需要的功率也要不斷增加。所以，對通風機的技能要求也在不斷增加，而且通風機在啟動的過程中存在很大的問題，其中電流過大容易導致機電設備損害，對電網設備產生摩擦和損耗，在通風機中應用變頻技術，不僅能對風機運轉實現有效的控制，最重要的是能實現節能環保，達到通風機軟啟動的效果，進一步延長通風機的使用周期。

3.3 在煤礦空氣壓縮機上的有效應用。在煤礦空氣壓縮機上應用變頻技術也取得了很好的工作效果，通常來說在煤礦風動電機的應用中空氣壓縮機是主要的動力來源，通過交流電機的帶動電動機能夠持續處在工作狀態，空氣壓縮機的主要工作狀態就是通過上下兩點進行有效的控制，也就是說交流電機持續處在工頻運行的環境下，一旦空壓機氣缸壓力達到預設壓力值就會自動關閉空壓機氣閥，這時候就不再有壓縮氣體的產生，電動機處在空載狀態，電動機的空載狀態就會造成壓力的不斷下降，壓力下降到一定程度時候接近預設值時候，空壓機氣閥會自動打開，從而繼續產生壓縮空氣，這時候電動機重新運行處于負載狀態，由于在煤礦的具體生產過程中，實際用氣量和產氣量很難達到平衡，這就會使空壓機頻繁的空載和負載，這種頻繁的變化對于電網以及電動機來說都會產生嚴重的影響，這就對變頻技術提出了新的要求，變頻技術具有很多方面的優勢，其中包括控制精度較高、容易上手、維護工作簡單等，變頻技術的應用能夠在負載變化過程中不用進行改動，針對具體的井下工程來說要對轉速進行科學的調整，變頻器驅動方式，從根本上改變了傳統的空氣壓縮機加載與卸載供氣控制方式，通過調整電機用氣量的大小來實現轉速自動調控，以確保供氣壓力自身的恒定性，使壓縮機的啟停次數減少。

4 結語

綜上所述，在現代工業的不斷發展中變頻調速技術也發展迅速，廣泛的應用到各個領域當中，在煤礦的開采中也是一樣，變頻調速技術的應用對于煤礦生產來說很大程度的提高了工作效率，降低了工作強度，并且對于社會經濟和價值的促進也有所促進，隨著變頻技術的不斷發展，在將來將會更好的適用于煤礦的生產工作中。

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