變頻技術的特點及在煤礦中的應用探究

摘 要：隨著煤礦行業的快速發展，它的機械化程度越來越高，節能的要求也日益提升，變頻技術能夠起到節能降耗和調節的作用，因此，它在煤礦中的應用受到普遍的關注，技術也越來越成熟。變頻技術的應用給煤礦的發展帶來了很大的經濟利益，使它的成本降低，工作效率大大提高。文章主要分析了變頻技術的特點，然后討論了變頻技術在煤礦生產中的應用，希望能找出其中的不足，將變頻技術更好地運用到煤礦的發展中。

關鍵詞：變頻技術；原理；特點；煤礦；應用

引言

隨著能源需求量越來越大，煤礦行業的發展也更加迅速，各種新的技術、設備都運用到了煤礦中。但是煤礦生產是一個非常耗能的產業，在生產過程中的提升、運輸、通風、排水等各個環節的耗能占據了整個煤礦生產的大部分，節能問題是人們需要考慮的重要問題。變頻調速能夠很好地控制機械設備的調速，同時還能起到節能的作用。目前，變頻技術在煤礦中的應用比較廣泛，它極大地促進了煤礦中機電設備的安全高效地運行，還為煤礦的節能做出了重大的貢獻，給煤礦企業帶來了巨大的經濟效益。

1 變頻技術在煤礦發展中的重要意義

煤礦資源是一種不可再生的資源，它的資源是有限的，目前，煤礦資源的開采量日益增多，各個煤礦企業之間的競爭也更加激烈，導致煤炭資源的剩余量越來越少，各個企業要想在激烈的競爭中獲得成功，就需要不斷地提高自身的技術水平，多注意節能、環保，增強企業的綜合實力。將變頻技術運用到煤礦的機械設備中，不僅能夠為企業減少很多能源的浪費，起到節能的作用，還能減少有害物質的排放，使環境得到保護，這樣不僅提高了企業的競爭力，還保證了企業健康穩定地發展。在煤礦的用電中，機械設備的用電量達到70%，變頻技術可以大大減少機械設備的用電量，達到節能的作用。并且，變頻技術的可控性能也比較強，因此，在煤礦生產中運用比較廣泛。在選擇變頻設備時，我們應該選擇可靠性比較強、安全性比較高、節能效果較強、使用簡易方便的變頻設備。

2 變頻技術的基本工作原理

為了使煤礦機械設備在正常工作的同時，還能盡量的節能，可以在這些機械設備中加入變頻技術，避免設備工作中動力的浪費，造成能源的浪費。變頻技術是多門技術的綜合，如電力電子技術、計算機技術、傳送技術等，運用強弱電的結合來控制機械設備的運行。變頻技術主要包括四部分，整流、逆變、直流、控制，這幾個部分之間有著緊密的聯系，共同控制著電機的運行。它的工作原理：首先將半導體元件運用電力電子技術中的逆變器技術將工頻信號轉變成其他頻率的信號，然后將這些不同頻率的信號進行整流，轉換成直流電，運用這些逆變器來對設備中的電壓和電流進行控制，形成無極調速，變頻器的工作原理圖如下圖1所示。

3 變頻技術的特點

變頻技術在煤礦中運用廣泛，它的特點主要有以下幾點。第一，變頻技術的啟動比較平穩。煤礦在啟動供電的瞬間，電壓會大幅度地下降，造成煤礦中電機設備的運行受到影響，較大的電流還會損壞設備并帶來安全隱患，運用變頻技術來啟動，實現了電壓的平穩變化。第二，變頻技術的調速性能也比較好。根據電機工作時所需要的實際參數以及相應負荷的變化情況來運用變頻技術對電機進行控制，實現電機的調速，大大降低了損耗。第三，變頻技術能使電壓的波動區域穩定。電機進行工頻啟動，會導致系統中電壓發生大的波動，這樣會造成系統中一些對電壓比較敏感的設備運行出現異常，采用變頻技術，可以使電壓平滑的緩緩升高，降低了電壓波動的程度，可以減少電機發生巨大的振動，可以延長電機的使用壽命。第四，變頻技術可以使電機的啟動電流得到有效地控制。電機工頻啟動的電流是額定電流的七八倍，這樣會使電機的電應力增大，并產生巨大的熱量，變頻技術可以實現電機的零電壓啟動，這樣電流也會大幅度降低。

4 變頻技術在煤礦中的應用

4.1 提升機

煤礦生產中，提升機的主要作用就是安全地運送工作人員和各種材料，使其到達合適的位置。它在工作的過程中啟停的過程比較頻繁，速度也頻繁的變化，傳統的提升機主要是在電機內部接入可以調節的電阻來調節電機的轉速，這種方法造成電機的發熱嚴重、損耗增加。變頻技術是通過計算機編程來準確控制電機的運作，減少了電路中電氣設備的使用量，也減少了維修成本。若要改變系統的功能，只需要改變編程就能實現。將變頻技術運用到提升機中，能使其運行更加平穩、安全，使用性能也大幅度提升，電氣控制減少了機械件摩擦，更加的節能。提升機的壽命也能增強。

4.2 采煤機

采煤機在煤礦聲場中的作用最為重要，它的運行特點和提升機的一樣，都是啟停比較頻繁、速度變化比較復雜。將變頻技術運用到采煤機中，實現采煤機的四象限運行，能使電機的運行功率更大，電壓更穩定，使其實現精確的控制，操作也更加方便。采煤機的四象限運行可以擴大它的調節范圍，但是它的牽引速度應該保持相對穩定，這樣設備才不會出現溜車和下滑的現象。

4.3 皮帶機

煤礦生產中的皮帶機是用電機牽引著皮帶運用摩擦力的作用運動來傳送各種礦料，這種電機的功率相對比較大，因此在皮帶機起動時應該保證其有足夠的啟動電流。目前，皮帶機多采用軟啟動的方式，大多使用液力耦合器，此時啟動電流相對比較大，造成電壓波動巨大和皮帶的老化速度加快，同時還使機器內部產生大量熱，造成油溫升高，機械磨損嚴重。運用變頻技術實現皮帶機的軟啟動，可以使機器的啟停和運動更加穩定，能源利用率大大提高，達到90%，達到節能的效果，同時還能減少各種維修和維護成本，經濟效益比較強。

4.4 通風機

在煤礦開采中，通風機是不可缺少的一部分，被稱作煤礦企業的呼吸系統，它運行于整個開采的過程中，運行時間較長，由于煤炭的開采深度在不斷加深，造成對通風機的風壓要求越來越高，功率也不斷地變化。同時，通風機的啟動電流也比較大，對設備有一定的損壞。運用變頻技術，可以有效地控制通風機的轉速，實現軟啟動，降低電能的損耗，延長通風機的壽命。

5 結束語

總之，隨著我國電力電子技術的不斷發展，變頻技術的發展已經達到了一定的水平，它在煤礦生產中的運用也越來越廣泛，但是，還存在著很多問題需要我們解決。相關的技術人員應該繼續進行變頻技術的鉆研，使它更加的網絡化、專業化、多功能化，從而更好地運用到煤礦的生產中，促進煤礦事業的進一步發展。

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作者簡介：楊志新（1980-），男，寧夏銀川人，工作單位：神華寧夏煤業集團羊場灣煤礦，主要從事煤礦電機。