變頻技術在現代煤礦機電工程中的應用探討

摘 要：近些年來，伴隨著電子計算機技術、自動化的控制技術以及大功率的輸出技術等的迅猛發展，交流變頻控制技術作為一項技術先進的突破性方向得到了高度的重視和應用，而煤礦企業作為一個能耗大尤其是電能消耗巨大的傳統型企業來說，耗電的總和可以說占到了總耗能的60%以上，在這種背景下，變頻控制技術就得到了越來越多的重視和應用。文章就從變頻控制技術的主要性能出發介紹了這項技術在煤礦機電工程中的應用。

關鍵詞：煤礦機電工程；變頻技術；機械設備

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.17.131

1 變頻調控技術

1.1 變頻調控技術應用原理

作為一項全新的技術，變頻調控技術具有很強的調節性能，同時煤礦機電工程中使用變頻技術能夠提升設備的節能效果，特別是在配合泵類以及風機等機電工程設備的時候節能效果最為突出。變頻技術的應用主要是以現代化計算機技術以及電力電子技術為基礎，同時還結合了傳統電機技術的優點，通過這三者的結合，實現強弱電的有機結合，將機電一體化充分的聯系成一體，所以說是現階段一種綜合性比較高的技術。

變頻調控技術的實質就是利用電力中的半導體器件在通斷作用下就會把電源轉化成為另一種電能的控制裝置，這種技術的原理主要是通過整流橋把上面的交流電壓轉換成直流的電壓，之后再經過逆變轉換器轉換成需要的頻率，而作為交流電機驅動電源的主要是可以調控的交流電壓，這種驅動的電源能夠產生電動機在進行調速過程中所需要的電壓以及電流，這是一種非常高效的變頻調速方法，這種變頻調控技術能夠適應當前世界能源危機主要是因為它能夠根據不同的情況變動，進而最終實現自動平滑的速度增減，使得工作效率得到了很大的提高。

1.2 變頻調控技術的應用

盡管變頻調控技術的應用原理是各種技術的綜合應用，但是這僅僅是理論上，只有進行實踐性的應用才能夠證明這種技術的優越性，要將理論和實踐進行有機的結合。談及變頻調控技術在相關行業中的應用，機電一體化的綜合在實際應用的過程中也逐漸的得到發展和完善，可以說這種技術在理論和實踐上都在快速發展的過程中得到了不斷的升華發展，下面我們講一下這種技術的高效運用。變頻調控技術在功率器相關配件方面，前后逐漸的經過了GTR（有一些賽車中應用）、IGBT等相應更替，同時在這樣的基礎之上逐步的改善并發展成為了IPM；另一方面在變頻控制方面也得到了很大的發展和改進，主要的控制方法是矢量和轉矩直接控制方法，這些方法都在實際的變頻控制器中得到了機器廣泛的應用，同時也出現了一些新的研究方向，比如說人工神經網絡控制方法；同時伴隨著理論的不斷發展，變頻調控技術系統的集成化程度越來越高，起初是從單片的系統出發，進而不斷的發展DPS、RISC、ASIC等；在變頻控制技術的應用功能上面來講，功能應用的綜合程度可以說是越來越高，起初只能夠完成基本的調速，但是隨著功能的不斷升級和運用，逐漸的發展成了擁有內置的可編程序以及通訊等功能的先進技術。

2 變頻調控技術在煤礦機電工程中的應用

隨著科學技術的不斷發展，作為傳統的開采行業，煤礦開采行業的發展尤其是機電工程必須跟上科技發展的步伐，所以要加快傳統機電設備技術更新。對于變頻調控技術的在煤礦行業的應用首先從煤礦風機設備入手，同時還介紹了這種技術在礦井提升機、井下絞車電控系統以及皮帶機等中的應用，具體的應用實踐如下：

2.1 在煤礦風機中的應用

對于煤礦開采企業生產環節來說，機電工程通風設備因為自身的功能，同時考慮到煤礦開采的特點，所以通風設備在所有設備中所占據的位置非常重要，煤礦開采工作必須保證開采現場的空氣流通，所以在開采的過程中需要通風設備始終保持工作狀態，但是隨著煤礦開采深度的不斷增加，煤礦開采對于風壓的要求逐漸增加，所以需要逐漸的調整通風設備的功率。所以總的來說，一方面通風設備需要根據煤礦開采深度增加而做出相應的變動，另一方面在啟動的過程中，啟動電流需求比較大，而是用變頻調控技術能夠有效的控制通風設備的運轉速度，適應不同開采深度的要求，同時還能夠通過較少能耗來提升通風設備的壽命。

現階段科學技術發展速度非常快，煤礦開發行業中礦井通風領域的設計方案有著很大的差異，不同的生產時期，對于煤礦風機的更換方式有很大的不同，所以實際操作過程中難度系數比較高。同時在進行風機更換的過程中，傳統的煤礦風機一般都需要進行短暫的擱置，所以會導致資源過度浪費，同時在擱置的過程中會影響設備的利用效率。而變頻技術的應用，能夠有效的改善傳統風機的這種運行狀況，變頻調控技術和傳統風機的組合能夠避免出現重復性的更替作業，同時還能夠有效的解決煤礦開采過程的礦井通風問題，例如如果使用傳統的風機進行開礦作業，整個作業施工過程可能需要更換很多臺風機，更換風機的過程不僅會浪費大量的時間和資源，同時還會影響開礦過程中礦井的通風，但是變頻技術的使用，可以保證在煤礦開采過程中只需要一臺風機就能夠滿足開礦需求以及礦井通風需求，設備效率以及煤礦挖掘效率都有很大的提升。

2.2 變頻技術在空氣壓縮機中的應用

變頻調控技術操作控制的精度相對較高，同時容易操作，維護過程也比較簡便，傳統煤礦開采中使用空氣壓縮機，一般情況下對于礦井壓力的控制需要通過兩點控制模式來實現，所以壓縮設備交流電動機始終都要保持工頻運行的狀態，在空氣壓縮機長期運行的過程中，如果氣缸的壓力達到了預先設定的壓力值，那么空壓機的進氣閥就會自動的關閉，這個時候壓縮機將不會再產生壓縮氣體，直到壓力下降到和預先設定壓力值相同的位置，壓縮機才會自行的加載產生壓縮氣體，但是在實際的煤礦開采過程中，實際需要的壓縮氣體量和壓縮機產生的壓縮氣體是不可能實現完全一致的，所以在實際的開采過程中，壓縮機勢必會不間斷在自動加載和停止運行之間轉換，但是使用變頻技術能夠實現電動機實時調速，能夠有效的控制電極的用氣量大小，通過對用氣量大小的有效調節，能夠讓空氣壓縮機自動調控設備運轉速度，在壓縮機運轉的過程中始終保持恒定的公供氣壓力，減少空氣壓縮機加載和卸載的頻率，提高設備運轉效率。

2.3 變頻控制技術在采煤機中的應用

變頻太空就似乎在采煤機中的應用有兩種系統，分別是機載系統

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和非機載系統。在實際的交流電牽引控制系統中，如果將變頻調控裝置安裝在采煤機上就稱作是機載系統，如果將變頻調控裝置和牽引變壓器同時安裝在順槽內，然后使用電纜和采煤機相互連接，這種被稱作是非機載系統，因為機載系統沒有牽引電纜，主要是通過相對靜止的短電纜將變頻器輸出功率傳送到牽引電機上面，所以整體上傳輸效率會比非機載系統更高，能夠將變頻控制器的電氣性能充分的發揮出來，同時變頻調控器顯示屏安裝在采煤機上方便實時觀察，能夠更好的控制采煤機運作。

3 結論

文章我們重點介紹了變頻調控技術在煤礦機械設備中的應用，主要介紹了變頻技術在風機、采煤機、空氣壓縮機以及皮帶機械中的應用，可以看出變頻調控技術的應用能夠更好的優化這些設備的運轉，同時為煤礦開采效率的提升有很大的幫助。相信這種技術的應用能夠不斷地推動煤礦行業的發展。

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