變頻技術在煤礦機電設備中的應用

田野

關鍵詞：變頻技術;煤礦企業;機電涉設備

在中國整體經濟實力不斷提高情況下，煤礦企業的機電設備技術水平也越來越高，借助機電變頻技術來實現節支降耗已經成為煤礦控制成本的重要途徑。在提升煤礦機電設備的利用率上，變頻技術發揮了非常重要的作用，有效降低了企業成本，提高了企業的綜合實力。

一、變頻技術的使用原理

變頻技術的應用原理指的是在電壓不變的前提下，通過改變交流電頻率的方式，來實現對設備的自動化控制。由公式n=50f/p（n為電動機轉速，f為頻率，p為電機級數）可以看出，轉速n與頻率f成正比。在電動機級數一定時，只要改變頻率，即可改變電動機的轉速。當頻率在0～50HZ的范圍內變化時，電動機轉速調節范圍就非常寬，變頻調速就是基于這一原理，通過改變電動機電源頻率來實現調速的。

在煤礦機電設備動力的設計過程中，并沒有必要讓設備在正常的使用中進行長時間的滿負荷工作，有必要將變頻技術加人到設備的使用過程中，以避免設備產生多余的力矩，這樣設備既能滿足工作動力的要求，又能節約能源。

二、變頻技術在現代煤礦機電中的應用

1、在采煤機中的應用。采煤機在一定程度上代表了煤礦設備向現代化、機械化發展的里程碑。因此，在煤礦開采中顯得特別重要。因大多情況下采礦機都是在惡劣環境下進行工作的，所以采礦機是一個比較復雜的系統，因此提高采煤機的性能就顯得尤其重要。在采煤工作中，采煤機始終占據著主力位置，只要一發生故障就會影響到整個采煤環節，導致采煤工作無法繼續進行下去，對整個煤礦產量造成不可估量的損失。因采煤機的重要位置使得其功能不斷改進，變得越來越強大，但是其出現的故障和問題也變得越來越強大，這也增加了維修難度，一旦采煤機出現問題就會大大降低工作效率。而隨著變頻技術的產生，將其應用于采煤機中形成了采煤機變頻調速系統。隨著該技術的不斷發展，我國的采煤技術有了巨大的進步，變頻器也得到了采煤業的廣泛應用。煤礦企業大膽嘗試，勇于創新，將能量回饋型四象限變頻器運用到電牽引采煤機的工作中，這一舉措不僅提高了采煤機的科技含量，同時也減少了采煤機的損壞程度，進而延長設備壽命。

2、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，也容易操作，維護過程相對簡便，傳統煤礦開采中使用空氣壓縮機，一般情況下需要通過兩點控制模式來實現對礦井壓力的控制，因此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。但是在實際開采煤礦的過程中，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，但是電動機實時調速可以由變頻技術來實現，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，減少空氣壓縮機加載和卸載的頻率，從根本上提高設備的運轉效率。

3、在采掘機中的應用。采掘機是煤礦實際操作中所使用的主要設備，也是煤礦開采中能源消耗最嚴重的設備，采掘機的運行速度直接決定煤礦的開采效率。由于井下作業環境惡劣和很多不確定因素的存在，會遇到不同類型的巖層，針對堅硬或柔軟的巖層采掘機所使用的功率也不相同，將變頻機廣泛應用于采掘設備中，可以通過采掘機的自動化切割技術，大大降低了功率損耗的問題，提升采掘機在復雜地質條件下的工作效率，彌補了傳統采掘機能耗高的問題。因此，通過變頻技術可實現對采掘機中切割機的自動化控制，在一定程度上根據實際所輸入的電流來實現對切割機的控制作用。在實際采掘工程中，可根據地質的實際情況來調整切割機功率，如果遇到堅硬的地質就可加大切割機對石塊的切割效率，從而能大大提升采掘機在堅硬地質中的工作效率，而反之則可在一定程度上降低采掘機的工作功率，從而保證較低的功能損耗問題，在很大程度上彌補了傳統采掘工程工作中由于電力費用高且電力實際利用率低下的問題。總的來說，借助于變頻技術采掘機的實際運轉效率得到了非常大的提升。

4、在礦井提升機中的應用。目前，礦井提升機變頻技術的應用，主要以高壓變頻調速控制系統和PLC控制系統為主。在礦井提升機高壓變頻調速控制系統設計中，一般采用單元串聯多電平能量回饋型四象限高壓變頻控制系統，不但提高了高壓回路與低壓控制回路之間的通訊能力，還能增強系統的抗干擾性和安全性，使提升全過程的位置控制、速度控制、動態畫面監視及保護功能等功能更加完善可靠，從而改善了提升機啟動、加速、運行、減速等運行階段的性能，減少對設備、鋼絲繩的機械沖擊，增強提升系統的安全水平。

5、在膠帶輸送機上的應用。膠帶運輸機是煤礦煤流運輸系統的主要設備，通常采用交流電動機作為動力裝置，以工頻進行拖動，液力耦合器進行傳動的方式運行，但存在啟動電流大、機械沖擊大、傳動效率低等缺陷。在對膠帶運輸機進行變頻技術改造之后，就能利用變頻器來實現設備及系統的軟啟動功能，使設備及系統平穩啟動運行。特別是輸送機運送距離長、傾角大、負載重，經常存在帶載或重載啟停的情況，極易造成膠帶斷帶、跑帶等安全生產事故。而變頻控制的軟啟動功能，則從根本上解決了這一難題，消除了因重載啟停造成的斷帶、跑帶等安全生產隱患。

三、結束語

綜上所述，煤礦機電設備是礦井的用電大戶，同時又事關礦井安全生產。因此，為了提高機電設備的運行效率與安全性，就要注意在今后的變頻技術應用中，注重其專業化、多功能化、網絡化的發展需求，該技術的應用必將會推動煤礦行業的長遠發展。