煤礦機電變頻控制節能技術研究

摘 要：煤礦機電變頻控制技術在經過一段時間發展之后，變頻控制技術已經在煤礦領域中得到廣泛應用，并取得了良好的成績，在目前激烈的市場競爭環境下，企業的發展壯大離不開先進技術的儲備和支持。對于眾多煤炭企業來說，將變頻節能技術廣泛應用于煤礦機電設備中，可以使煤礦機電設備的運行安全性能得到提升，消除潛在的安全隱患，優化操作流程，節約能耗，提升企業競爭力，激發企業潛能。

關鍵詞：煤礦機電；變頻控制；節能技術

一、變頻控制技術應用特點與狀況

變頻技術簡單來說是指通過改變電流的頻率來控制電機轉速，從而實現設備自動控制的目的，這種頻率的改變無附加轉差損耗，是一種現代化的調速形式。變頻技術中的核心設備是變頻器，變頻器構成復雜，主要由整流器、直流環節、逆變器和控制電路四部分構成，其中整流器是將交流電轉變為直流電；直流環節是用來濾波；逆變器是將直流電轉變為頻率可控的交流電輸出給電動機，是變頻器的核心元件。變頻節能技術的應用是為了使設備平穩運行，避免傳統直流電動機無論在何種工作狀態下都以額定頻率工作而造成的能源浪費。煤礦機電設備中運用變頻節能技術可以根據負載的變化有效調節工作頻率，從而達到提升設備運行穩定性的目的。煤礦在實際生產過程中，對生產全過程的要求較高，而變頻控制技術在煤礦開采、生產中的應用可以有效滿足煤礦行業發展的需求，提升機電設備運行質量與效率，減少其在運行期間造成大量能源損耗的現象。變頻控制技術是新時代發展的產物，是結合電子技術、計算機技術的優勢與特點形成的一種全新的綜合性技術，可以有效將各類型的機電設備的單電源頻率進行實時轉換，改變電機運轉速度，將交流電變成直流電，或將交流電轉變成直流電，為整個機電設備的安全、穩定運行提供良好的保障。

在煤礦機電設備功率器件方面，機電設備在實際運行期間經過了GTR、IGBT 的智能功率模塊IPM更換的形式得到了快速發展，而設備中的變頻功率也在不斷增加。機電設備在運行期間，整個設備中的壓頻比控制方法也隨著煤礦行業的快速發展發生了巨大的變化，并將現有機電設備矢量控制方法進行創新、完善，并對整個機電設備通過直接轉矩的形式進行控制，減少煤礦在生產時能源的損耗，提升能源使用率。在煤礦變頻控制技術創新過程中，出現了模糊自動化控制與人工神經網絡等控制技術，可以有效擴大機電設備的變頻控制技術的使用范圍，并將原有、單一的數字信息處理技術創新、完善，通過高級專用集成電路開展各項工作任務，只有這樣才能保證所得出的處理結果有著較高的準確性，可以通過指令集計算機結果形成全新的集成電路，通過科學、合理的途徑進行電力傳輸，減少電力能源的損耗，提升能源的使用效率，實現電力節能。

二、煤礦機電變頻控制技術的應用與節能

通風機節能。在煤礦開采過程中，通風機是煤礦開采中的重要組成部分，是礦井作業中不可缺少的通風設備，對礦井作業開采工作質量與效率來說起到了非常重要的作用。再加上煤礦作業在實際開采過程中需要較長的工作時間，煤礦深度與開采工作壓力逐漸增加，對通風機設備的質量要求也越來越高。變頻控制技術在煤礦通風機中的應用可以根據煤礦開采工作需求將通風機設備進行調節、控制，改變風量大小，減少能源、資源損耗，實現節能損耗。另外，變頻控制技術在煤礦通風機設備中的應用還可以避免其在運行時發生安全故障，做好風力強度的控制工作，延長設備的使用壽命，將設備真正的價值體現出來。

采煤機節能。采煤機是煤炭資源開采過程中使用的集機械、電氣設備和液壓為一體的大型復雜設備，其工作環境異常惡劣，一旦出現設備故障導致后續的整條線路停止運行。同提升機的工作狀態相似，采煤機的啟停也較為頻繁，產生的電流較大，再加上設備運行速度復雜，因而目前中國的煤礦企業廣泛采用的是電牽引采煤機技術，該技術運用四象限運行的交流變頻調速能量回饋型技術，其技術水平為世界前列。四象限變頻器調速電牽引采煤機在實際運行過程中，大傾角工作面對制動力矩開展一定的調節操作時，可以實現穩定的牽引速度，并且讓調節范圍變大，避免滑跑車，具有操作簡便、可靠性高的特點。

皮帶機節能。皮帶機是帶式輸送機的簡稱，其原理簡單來說是通過電機轉動帶動皮帶運轉，在煤礦企業中主要用來運輸礦料。皮帶機一般使用軟啟動器啟動電機，需要很大的啟動電流，會造成電壓和電力變化，加劇皮帶的磨損和老化，造成電機設備損壞。在皮帶輸送機中應用變頻技術，可以讓電機啟動時電流發生的波動有效減少，有助于皮帶的啟停穩定，從而減少機電內部的機械沖擊與發熱現象的產生，讓皮帶輸送機的運送作用得到最大化發揮，并且使功率的平均和同步問題得到有效解決。

礦井提升機節能。提升機是在煤礦生產中使用的連接礦井與地面的大型機械運輸設備，它主要的作用是升降物料、人員及設備，對煤礦企業有非常重要的作用。由于提升機需要長期在條件復雜惡劣的環境下工作，并且啟動與操作的頻率高，調速任務多，對其性能和品質都有很高的要求，一旦工作人員操作不當或由于設備本身老化的原因發生故障，對煤礦的經營生產都會產生不利影響。提升機在工作時主要依靠的是電動機轉子電路中的金屬電阻，通過改變該金屬電阻阻值的大小實現電機轉速的調節，從而調控提升機的速度，這也導致了電能的消耗量大，并且降低了安全性。因此將變頻節能技術運用到提升機中，可以實現對設備的數字信息化控制，使設備的加減速更加穩定，降低故障率，有效控制能耗。通過這樣的方法，可以提高工作人員的安全性，同時物料的輸送也更加高效。

煤礦水泵節能。變頻控制技術在礦區液用泵與供水泵中的應用可以保證整個水泵可以安全、穩定運行，加強對供水泵運行全過程的控制，保證其在運行時抽水泵可以處于穩定、平滑的狀態，增加整個煤礦開采工作的靈活性，提升開采工作的質量與效率，避免其在運行時出現水泵摩擦的現象。變頻控制技術在水泵設備中的應用可以避免在運行時造成對設備的沖擊現象，保證操作人員的生命財產安全，從而延長設備的使用壽命。

三、結語

將變頻技術應用到煤礦機電設備中對煤礦企業有至關重要的作用，在實際煤炭開采工作過程中使用的傳統機械設備龐大且電耗巨大，因此必須要合理運用變頻節能技術改善傳統機電設備的性能，提高安全性，降低能耗。運用變頻技術，一方面可以增加具體的應用案例，為相關技術研究人員提供實際應用資料讓變頻技術可以得到更好的創新發展；另一方面可以節省機電設備在運行過程中消耗的能量，提升機電設備的可控性及節能性。

參考文獻

[1]吳仲強，裴德勝，孔令龍.關于煤礦機電設備中變頻技術的應用分析[J].科技傳播，2016（11）：206-207.

[2]劉偉華，周文鵬，張全民.煤礦機電設備中的變頻技術節能改造技術[J].民營科技，2014（3）：239.

（作者單位：淮北礦業信湖煤礦籌備處機電管理部）