變頻器控制技術在煤礦機電設備中的應用

翟小龍

（陽煤集團壽陽開元礦業有限責任公司，山西晉中045000）

引言

通過對最近幾年煤炭行業的發展進行研究，可以看出雖然煤炭的價格有所下降，煤炭產能過剩，但是在開采過程中的一些設備是在逐漸升級的，新技術、新手段也開始得到了越來越廣泛的應用。和傳統煤炭機電設備相比，應用變頻技術的新型設備有高效、節能等優勢，在提升工作效率上效果顯著。

1 變頻器控制技術簡介

變頻器控制技術是計算機技術和電子技術的綜合應用，是機電一體化的一種呈現，實質是借助于半導體的通斷作用把工頻電源變換為另一頻率的控制裝置。根本原理是借助于整流橋將交流電壓變為直流電壓，經由逆變器轉換為頻率、電壓可調的交流電壓，從而使電動機獲得無級調速需要的電壓和電流，是一種無附加轉差損耗方式[1]。

變頻器調速技術的誕生，是因為其根據電機負載變化實現自動、平滑的增減速度，從而提高工作效率。如今，變頻器技術在理論和應用方面都有很大的進展。在控制理論上，壓頻比控制方式有了很大的改進方式，模糊自優化控制、人工神經網絡等都成為了新的研究方向。在功能方面，變頻器綜合化程度越來越高，除了能完成基本調速功能外，還有內置可編程序，參數辨識功能。

2 變頻器控制技術在皮帶機中的應用

皮帶機的功率較大，其工作原理是將繞線電機經過轉子繞組降壓起動后進行工頻實施，并借助于液力耦合器使得皮帶機切換到正常的工作狀態。在整個工作的過程當中，如果通過轉子的串接能夠實現電阻的改變，皮帶機的使用只能限于很短的時間范圍內。如果皮帶的韌性較差，長時間的運轉之后，皮帶就會出現老化甚至是斷裂的情況。皮帶機啟動的過程中會有很大的電流，電機內部會發燙甚至導致電網電壓的劇烈波動。

液力耦合器工作的過程中，內部油溫會迅速升高，加大內部器件之間的摩擦，這些問題都會使維護成本和維護難度加大，功率難以同步也是潛在的問題之一。借助于變頻器調速技術，就能夠改變傳輸機軟起、軟停的運行方式，皮帶機的韌性也會進一步得到穩定。變頻器調速技術還能夠根據自身負荷調節工作頻率，為電機的恒速運行奠定了基礎，提高了運行的安全性。通過實踐可以看出，皮帶機中運用變頻技術為工作效率的提升打下了基礎，系統功率改善程度達到90%以上，還能夠減少設備的損壞程度，從而減少了維修的費用[2-3]。

3 變頻器控制技術在礦井提升中的應用

在煤礦的生產過程中，工作人員和物資產品需要提升機才能夠得以實現。傳統提升機的工作原理是借助于金屬電阻讓電動機運作起來，通過接觸器和鼓型控制器來對電阻進行切除以達到調速的目的。但是這樣的方法仍然存在一些不足之處，如散熱條件不好、電阻消耗電量大等，電阻的調速范圍比較狹窄，也會使得精確度有一個較大的折扣。

需要注意的是，在礦井提升機提升與下放的過程中，直流電源或者低頻電源需要動力才能夠產生，進而對設備造成損壞，還會使得電能的消耗過高，不利于煤礦企業的生產過程，還會埋藏一系列的安全隱患。

變頻器控制技術應用于礦井的提升當中，會使得提升過程中更加穩定，也會給安全性帶來一定的保障。

4 變頻器技術在采煤機上的應用

現在我國采煤機的最大功率是1 200 kW，變頻器的電壓是380 V，能夠滿足額定轉速下的采煤機的調整。通過變頻調速器，能給采煤機帶來穩定的工作環境，能對機器運轉速度進行調整，避免熄火時的滑車現象。為了靈活地應用控制器，操作過程也會更加簡便，減少了許多體力勞動，也減輕了煤炭開采工人員作業的難度，更加精準地掌握了采煤過程中的工作進度，提升了工作效率，減少了煤礦工人們的工作時間。

5 變頻器控制技術在通風機上的應用

通風在煤礦的開采過程中有著重要的意義，不僅關系著井下開采人員的生命安全，同時也是煤礦開采企業能夠長遠發展的保證。井下開采作業的過程中通常會采用通風機，這樣才能保證井下作業人員的生命安全，通風機也通常被稱作煤礦開采行業的“呼吸系統”[4]。

隨著煤礦開采深度的逐漸增加，煤礦開采時所在的地理位置的風壓也會越來越大，對于通風機的功率要求也會越來越高。如何讓通風機的功率越來越大，已經成為許多煤礦企業考慮的重要議題。

在礦山的作業過程中，將變頻技術應用到通風設備當中，能夠根據實際情況改變風量的大小，由于該技術低能耗的特點，被廣泛應用到設備當中。經過改造之后的通風機可以借助變頻器技術，實現變頻軟啟動工作，避免了啟動過程中的電流過大，對電網造成沖擊，導致危險事故的發生。

通常情況下，通風機會以較低的速度運行，通風的強度會受到很好的控制，隨著通風機使用時間的延長，維修的次數會越來越少。在電機的使用過程中，為確保電機轉速的一致性，要對兩臺電機運行頻率進行控制，避免出現風阻值的情況，否則會使得通風機因為受到影響而無法運作。

6 變頻器控制技術在煤炭產業的應用展望

現在變頻器控制技術仍然在發展的過程當中，因此，變頻器控制技術在煤礦機電設備中的應用也會不斷進步和完善。需要強調的是，變頻器控制技術并沒有在我國的所有煤礦開采企業中得到普及，除了一些比較大的煤礦開采企業之外，眾多中小型煤礦企業并沒有應用這樣的技術。變頻器控制技術在我國的煤礦機電設備當中仍然具有較大的發展空間，具體可以從以下幾個方面入手進行仔細的考量。

1）需求量比較大。我國的煤炭行業是比較發達的，甚至已經達到了產能過剩的狀態。我國有著數量眾多的中小型煤炭開采企業，如果對于這些公司進行簡單的變革，或者引入變頻器技術，那么廣闊的市場必定使變頻器技術得到進一步發展。

2）擴大適用范圍。如果在變頻器行業進行創新，生產出不同種類的變頻器產品，就能夠實現煤礦開采過程中與不同機電設備匹配的型號，變頻器技術的推廣空間會更加廣闊。

3）重視多功能方面的發展。隨著電子技術的不斷深入發展，變頻器控制與使用技術也在朝著多功能方向發展。而不斷的推廣，更使得變頻器控制技術成為煤礦網絡化管理中的關鍵模塊。

7 結語

我國的煤礦行業和變頻器技術行業都處在不斷的發展過程當中，將兩種行業進行有效深度融合，對于經濟的發展有很大的幫助作用，并將形成一種“雙贏”的局面。

[1]王宏波.多電機驅動的帶式翰送機的傳動控制[J].煤礦現代化，2009（10）：81-82.

[2]亢曄,崔培賢.煤礦機電變頻控制技術與節能[J].城市建設理論研究，2015（2）：2-4.

[3]院文海.煤礦機電設備的安裝與使用管理[J].科學與財富，2012（5）：54-55.

[4]趙廣黨,肖耀猛,王堅剛，等.進口變頻器在煤礦機電設備上的應用[J].煤礦安全，2007（7）：105-106.