變頻技術的應用

李旺

摘 要：隨著煤礦開采不斷進行，其設備和技術的更新為煤礦開采提供了新的動力支持，推動了我國煤礦開采業的專業化發展，大大提高了其開采生產效率，為我國經濟發展提供了能源動力支持。目前我國現代煤礦機電工程中應用了變頻技術，實現了我國煤礦機電施工中的節能降耗提高了煤礦機電工程的工作效率，并在具體實踐中取得了很好的效果。本文進一步分析了煤礦中變頻技術的應用，以供同仁參考借鑒。

關鍵詞：煤礦；變頻技術；應用

1 變頻技術概述

變頻技術就是利用開關器件，如IGBT、晶閘管及Mosfet等，將電網電壓的頻率變換成其他頻率，一般采用交-直-交的變換策略，采用變頻器等可以很好的控制設備的電壓和電流，而且在調節過程是個平滑的過程，可以無極變換機電設備的工作效率。在煤礦生產過程中，變頻技術逐步擴大應用范圍，也在應用過程中穩定以及有效的發揮著作用。首先是調速，通過在提升集中采用轉子串電阻的方法進行調速，利用這種方式在調度范圍上比較小，同時準確率也不高，這就降低設備安全性，使得在設備使用過程中形成設備損壞，進一步降低設備使用壽命，維修費用也得以提升。而利用變頻技術實現調速，在操作上相對簡單，設備運行更加安全，設備損壞也會進一步降低，設備性能得以提升。第二點就是節能，在風機以及壓縮機等等機電的設備中，實現調節流量的方式一般都是通過調節氣門開度方式，但這會造成電能的浪費。而通過變頻技術進行流量的調節，就會很大程度上避免浪費現象的發生，節能效果良好。此外，變頻技術的優勢還有很多，例如針對產品標準化的提升、進一步促進設備體積的減小等等，但是最主要的方面還是調速以及節能。

2 變頻技術的應用

變頻器作為一種高效節能設備在通用設備范疇中廣泛應用在含有電機的設備諸如水泵、風機等設備上，為節能降耗發揮了重要作用。在我國礦山企業，變頻器除在以上通用設備廣泛應用外，還在礦業專用設備諸如提升設備、輸送設備發揮著節能作用。在我國礦山企業（露天礦除外），礦井開拓方式多采用斜井形式。在雙提升井筒開拓方式中，主井（輸送機）擔負輸煤，副井（提升機）擔負設備、材料、矸石等輔助提升，副井提升機是溝通井上下的紐帶，其用電量占礦山耗電量10～15%，以5m直徑滾筒單繩纏繞式提升機為例，其最大靜拉力260kN最大靜拉力差180kN，最大提升速度14m/s。由于提升負載多變且提升機驅動力范圍大，出于對提升安全的考慮針對不同性質、重量、輸送要求的設備材料有相應提升速度，這就對提升機電機的調速和功率輸出提出比較高的要求。而帶式輸送機廣泛用于煤礦地面、井下和選煤廠，帶式輸送機常以多臺銜接，構成完整連續運輸系統。帶式輸送機工作原理是以輸送帶按預定方式纏繞在若干個滾筒件，并使之張緊，再由其中的傳動滾筒摩擦驅動，拖動輸送帶沿著由托輥組成的滾道作連續循環運行。物料在收料點送入輸送帶，隨帶位移，至卸料點卸下，實現物料的定距輸送。因帶式輸送機啟動、制動及輸送不規律重量料時需電機根據情況進行調速和功率輸出。以上煤礦專用設備關鍵問題都集中在調速和功率輸出。

煤礦用提升機、輸送機其構成電機按性能不同可分為直流電機、同步電機、異步電機。采用直流電機的提升機、輸送機具有較大的啟動轉矩和良好的啟、制動性能并且在較寬范圍內實現平滑調速，但缺點也十分明顯其結構復雜、價格貴、維護成本高。采用同步電機的提升機、輸送機具有轉速恒定及功率因數可調的優點但其缺點也較多首先結構復雜其次價格昂貴再次啟動麻煩最后是維護成本高。采用異步電機的提升機、輸送機在各行業使用廣泛，其優點是結構簡單、價格低廉、運行可靠、維護方便。但相比直流電動機其啟動性能和調速性能差，而與同步電機相比其功率因數不高。傳統礦井使用異步電機的提升機通常采用電阻調速，而這種調速方式有兩點明顯缺點一是在調速過程中電阻熱功率大電能損耗多，二是調速功能差有明顯的的遲滯感和階梯性。為了到達節電降耗傳與后期維護運行兩者的最優經濟效果，采用異步電機提升機配用相適變頻器成為首選。

3 在煤礦機電設備改造中運用變頻技術的重點

3.1 變頻技術的運用過程

首先需要嚴格嚴格的遵循設備的運行條件以及設備的實際狀況其實在煤礦機電設備有非常多不同種類、不同功率、不同功能的機電設備，它們之間會有非常大的差異性，針對不同的機電設備來進行改造以及使用變頻技術需要更多的遵循設備的運行規律以及條件。變頻器在進行使用的過程中雖然說是具備調節以及節能的優點同時對于設備的維護等都具有非常好的促進作用，但是變頻器價格非常的昂貴、會產生一定的噪音、并且振動幅度非常大等缺點，并且非常難以進行改正。其中一個進口的變頻器價格普遍在十萬以上，甚至有一些會超過百萬。因此在根據設備的運行、使用條件、工作條件等都進行綜合性的考慮之后再對于是否需要使用變頻器以及該如何使用變頻器考慮。還有就是在進行改造的過程中還需要對電壓、容量、加速以及減速時間等都進行一定的設計以及考慮。

3.2 對于負載匹配方式的選擇一定要保證正確性

其實在進行設備改造的過程中最基礎的就是在保證負載能力的同時進行電動機還有變頻器的選擇。比如說是恒轉矩負載要選擇轉矩恒定、過載能力比較強的同時時間相對的比較大的變頻器。

3.3 在進行變頻器的使用以及安裝一定要規范

在進行變頻器的安裝過程中，其實操作者需要對于安裝的環境多加的注意，對于一些環境比較惡劣的、空氣濕度比較大、空氣中腐蝕性氣體含量比較高的環境不適合安裝變頻器會影響變頻器的使用壽命，還有就是一些環境振動頻率比較高、震動幅度比較大的環境之內不能夠安裝變頻器。在溫度以及高度上需要保證安裝地點高度要在海拔一千米以下還需要保證溫度控制在零下十度到五十度之間才能夠進行使用，同時在安裝使用之后要保持良好的通風條件還有在控制柜中要有足夠的冷卻風等。其實變頻器安裝條件要求是比較高的，只有在以上條件都達成之后進行使用才能夠更好的保證變頻器發揮其應有的作用。

4 在煤礦機電設備改造中運用變頻技術的重點

變頻技術不僅理論上會產生了一定的變化，而且也在實際的運用當中也獲得了更為長遠的發展，并且在發展的過程當中取得了很大的成績。在變頻設備當中則融合了智能化的一些控制模塊，并對這些模塊進行創新和控制，進而有效拓展并且提升其所表現出來的綜合化水平，也更深一步使變頻技術能夠通過各不相同的區域進行迅猛的發展。但是，伴隨著變頻技術當中有關節能所能夠獲取的一些成果方面有所不同，許多不同的煤礦企業也都開始逐漸將變頻技術這一特殊的生產技術運用自己后期的生產過程當中，進而使得這一種特殊的技術在煤礦企業當中得到快速的普及和運用。并且能夠有效結合自身當中的一種自動化的有效控制以及運用現代網絡化，進而使之有效運用，變頻技術在其當中的集成化程度也隨之不斷增高，不僅僅能夠在整個機電設備上進一步實現對速度功能的調整，而且還能夠進一步通過計算機設備的運用有效實現識別功能、通信功能以及編輯功能等。

5 結束語

和其它行業相比，煤礦機電工程長期處于惡劣環境中，煤礦井下運行的機電設備會產生較大的能耗，在這樣的情況下需要相關人員思考減少煤礦機電工程消耗的策略。變頻技術在現代煤礦機電工程中的應用不僅能夠打造節能環保的發展目的，而且還能夠為煤礦機電工程可持續發展提供重要支持，提升機電設備的利用率。

參考文獻：

[1] 徐亞凡.變頻調速在煤礦運輸系統中的應用[J].電機與控制應用，2016（9）：101～102.

[2] 王新全.變頻控制技術在井下膠帶運輸機上的研究與應用[J].山東煤炭科技，2015（1）：67.