礦井機電變頻控制技術與節能技術探討

謝明明

摘 要：隨著社會的不斷發展與電子技術的普及，促進了變頻控制技術的發展和廣泛的應用。在礦區企業中，變頻控制技術以其自身安全、高效、便捷的優點得到了廣泛的應用和重視，可以有效的減少礦區開采過程中的能源消耗，節約資源。為了研究礦井機電變頻控制技術與節能技術，本文從變頻控制技術的原理及特點入手，介紹了變頻控制技術在開采企業中的實際價值和意義，從長遠節能和發展的角度考慮，探討節能技術和變頻控制技術，促進礦區企業的長遠可持續發展。

關鍵詞：礦井機電;變頻控制;節能技術

自新中國成立以來，中國的煤炭事業得到了快速的發展，伴隨著礦區企業的發展，企業規模不斷地擴大，而與之有關的企業也得到了迅速的發展，導致資源的消耗越來越多，而如何能夠更好地利用技術手段提升能源的利用效率，降低消耗一直以來備受關注。對于企業而言，一直以來是能源消耗典型企業，從而高效的節能技術及機電設備控制技術得到企業的廣泛關注。變頻技術是一種高效的節能技術，不僅可以降低資源的消耗，還能夠節約成本，實現企業的利益最大化。

1 機電變頻控制技術概述與應用現狀

1.1 變頻節能技術概述

變頻節能技術通過借助半導體元件，通過控制作業時交流電源的頻率，使得交流電源供應與設備能耗相匹配，可以最大限度的減少無功功率，實現節能和降低能耗的想法。如圖1所示，變頻控制技術的核心是變頻裝置，主要包括逆變裝置、整流用晶閘管、脈沖發生器及中間直流裝置等，變頻裝置構成示意圖如圖1所示。在變頻裝置工作過程中，可以實現對設備動力組件運行頻率的調控，進而調控設備的運行速度。對于礦區企業中的機電設備而言，因為其在不同的工況下負載不同，所以需要在機電設備作業過程中，增加變頻設備根據作業負載的不同輸出不同的作業頻率，從而降低功耗，提升設備的性能。

1.2 變頻控制技術應用狀況

在礦區設備運行過程中，隨著企業的發展，其壓頻比控制方法也得到了快速的發展，并且在控制方法上不斷地完善和創新。在對機電設備的控制方法上，可以直接的利用扭矩的形式來對設備進行控制，減少機電設備在作業過程中的能源消耗，同時也提升了能源的利用效率。隨著變頻技術的不斷發展，出現了模糊自動化控制和人工神經網絡控制方法，技術的發展促進了礦區機電設備變頻控制的應用范圍，實現了礦區企業節能和提升能源利用率的目的。

2 變頻控制技術應用的原理及必要性

2.1 變頻控制技術應用的原理

在進行變頻裝置作業過程中，設備所需要的工頻電源需要通過整流裝置處理，不能直接的調控電壓及頻率的交流電轉換為直流電。根據實際工作狀況，對直流電的幅值及頻率進行調控，而后經過逆變裝置將直流電轉換為設備生產過程中需要的交流電，從而為礦區機電設備提供電源進行工作。變頻控制技術基本原理圖如圖2所示，為了確保變頻裝置的安全運行，為了提高使用過程中的效率，需要一些輔助的裝置，例如噪聲消除器、空氣自動開關，通過這些輔助裝置可以有效的提高電流輸出的穩定性及安全性，通過對數據進行分析，變頻狀態下，設備的運行工作效率明顯高于工頻狀態下。

2.2 變頻控制技術的必要性

在礦區事故發生的案例中，許多的安全事故大多是由于機械設備在使用過程中出現問題引起的。通過應用變頻控制技術，可以有效的提升井下設備運行的可靠性及安全性，不僅能夠延長設備的使用壽命，還能在某種程度上提高設備的運行穩定性，所以變頻控制技術對于礦區機電設備運行安全性具有積極地意義。

3 變頻控制技術在井下機電設備中的應用分析

3.1 應用于井下提升機中

井下提升機是礦區企業中最常用的機電設備，用于將煤炭運往地面的設備，在工作過程中，需要多次的調整設備的運行速度，雖然說傳統的控制手段也能夠對設備運行速度進行控制，但是設備的安全系數較低且耗能。變頻技術的應用可以提高設備的運行效率及穩定性，并且可以根據設備運行的負載重量調整運行速度，實時的控制，不僅可以有效的利用能源還能夠保證運輸過程中的效率及安全性，減少設備各個組件的磨損，減少故障發生率，增加設備的安全性，對于礦區安全生產具有積極的意義。

3.2 應用于作業面采煤機中

作為井下煤炭回采的直接設備，一旦采煤機出現故障，則會直接的影響整個生產的過程，導致作業線中斷，通過引入變頻控制技術，可以最大限度的解決這類問題。目前，我國的變頻控制技術得到了快速的發展和應用，通過在實際應用過程中采用變頻控制技術可以使得采煤機在工作過程中穩定的運行，不會出現下滑跑車等現象，穩定性大幅度提升，另外，變頻控制技術可以提高采煤控制系統的速度。

3.3 應用于皮帶運輸中

變頻控制技術應用于皮帶運輸過程中，其原理與應用于提升機原理大致一樣。在煤炭運輸過程中，滾筒與皮帶之間的摩擦力越大，在運輸中才不會出現打滑等現象，因此皮帶運輸時可承載的重量越大，從而提高運輸的效率及承載量，但是也因此導致設備在運行過程中承受力較大的壓力。變頻控制技術主要是為了解決煤炭在運輸過程中，尋找設備負荷和煤炭運輸的平衡點，可以實現能耗、速度及運量之間的匹配。變頻控制技術可以降低設備初次啟動過程中的電流，可以防止啟動電流過大，導致設備出現損壞，并且可以延長設備的使用周期，在采煤運輸過程中更加的安全可靠。

3.4 應用于流體負荷設備中

在流體變頻設備中應用變頻控制技術，可以實現對風機或水泵等設備進行變頻調速。通過對風機應用變頻控制技術，可以降低風機在工作過程中的轉速，降低工作過程中風機的能耗，提高效率。在礦區生產過程中，水泵處于重要的地位，因為需要處理大量的水，因此水泵在工作中需要消耗大量的能源。在水泵的工作過程中應用變頻控制技術，可以提高水泵的工作效率及靈活性，根據實際涌水量進行排水作業，降低能耗，避免不必要的浪費。可以實現水泵在工作過程中更加的平穩，增加了水泵工作的靈活性和穩定性。另外，應用變頻控制技術后，避免設備的部件之間出現磨損，降低水泵的消耗，從根本上提高水泵的壽命。

3.5井下變頻器泄漏通信綜合系統

井下變頻器泄漏通信綜合系統的實際功能較為完善，并且自身具有較高的綜合性，得到了廣泛的使用。系統通過語言及數據的設置，可以對礦區生產的過程中包含的數據進行傳輸。系統在運行過程中，上行信號主要是為了監控系統及電話交換系統，下行信號則主要是為了實現變頻器泄漏電纜的下行傳輸。

4 結論

礦區設備時企業在生產過程中的重要設備，并且隨著自動化設備的發展和水平的提高，礦區機電設備在企業發展中占到了越來越重要的地位，發揮了不可替代的作用。礦區企業在生產中需要消耗巨大的能源，在節能減排、節能理念深入人心的今天，對礦區的設備節能提出更高的要求。變頻控制技術是一項綜合的技術，融合了計算機技術、電子技術，具有安全穩定高效的特點。在變頻控制技術的應用中，取得了顯著地效果。

通過將變頻控制技術應用到礦區機電設備中，可以有效的解決我國機電設備的能源消耗問題，并且彌補行業中面臨的諸多問題和不足，另外還能夠在一定的程度上解決礦區的開采效率問題，通過變頻控制技術可以解決生產中的節能減排問題和社會的綠色發展理念，符合當今社會的發展方向。

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