煤礦機電變頻控制技術與節能方法探討

文_徐威 呂高元

1 山東能源集團棗莊礦業集團高莊煤業有限公司 2 浙江維思無線網絡技術有限公司

基于變頻控制技術的日益成熟，運用于煤礦機電之中，已成為現階段達到節能目的主要途徑，并且從某種程度上對煤礦開采過程中所存在的缺陷進行了有效的彌補，有助于煤礦企業的穩步發展。

1 煤礦機電變頻控制的概述

變頻控制的技術，其實就是社會經濟發展和進步到一定階段時代的產物，它融入了計算機技術，電子技術以及其他技術的特征和優勢，形成了綜合性性質的技術途徑。變頻控制技術結合實際是充分運用半導體元器件自身功能來轉換電源發送電流，使發電機設備轉速獲得有效調整從而達到環保節能目標。

隨著科技的進步，半導體技術也在進行著優化，很大程度上推動著變頻控制技術得到了優化和發展，同時也提高了變頻控制的水平。在功能上、性能上也更加能滿足現階段的要求。在變頻控制技術優化方面，其主要利用半導體器件來對工頻電源電流進行調控和變化，以此來達到對不同機電設備的電能調控，在提升生產質量和效率的前提下，減少生產需要消耗的電能。

2 變頻節能技術的應用狀況

變頻技術用于煤礦開采操作中可以有效地推動機械設備運作的性能提升，以此作為基礎進一步地完成對煤礦工作效率和作業效率進行高效改善，進而還能夠系統地推動整個煤炭行業獲得積極的發展。現階段，煤炭行業的安全生產問題已經得到了社會普遍的重視，變頻技術被應用到煤炭機械設備之中，進一步促進煤炭行業整體發展。但是變頻控制技術運用于煤炭行業依然存在很多問題與不足。

相比于傳統技術而言，變頻節能技術以交流電固定頻率變換為主，推動交流電資源具有可變性，基于此可以有效地提高交流電應用頻率和品質。在目前科學技術持續進步的前提之下，智能化模塊正在逐步實現改進，從而也使變頻技術應用的質量得以有效改善。把變頻控制技術合理運用到煤礦機電設備當中，可以全面提高機電設備的性能指標和運行速率，同時還可以從本質上進一步加強對相關信息的傳輸，此外還可以在對于半導體器件合理運用的情況下實現交流電頻率和電壓都可以改變的控制裝置。

3 煤礦機電變頻控制技術節能途徑

3.1 適用于提升機

煤礦開采過程中提升機起到了至關重要的作用，對傳統運行技術來說，控制方法一般通過調節金屬材料里的電阻器來調節交流接觸器，或是鼓形控制板中斷電，從而達到對升降機轉速做出調整。變頻控制系統運用于提升機的主要研究內容如下：

一是應用過程中將編程器和變頻控制技術相結合，在編寫特定指令時，對變頻控制形式進行調節，并對電控系統繼電器之間存在邏輯關系進行有效控制。同時變頻控制器運用到提升機上，也能實現電路圖和梯形圖的精確變換，確保提升機的平穩工作。

二是變頻控制技術運用到提升機上，只需利用少量外部線路就能對繼電器進行控制，同時該方法能有效地降低機電內部繼電器的個數，使提升機內部故障較多，空間狹小的狀況得到進一步改善，給機電提供了一個良好的工作環境。

3.2 適用于皮帶機

變頻控制技術運用到皮帶機上，可以使皮帶機達到“軟器”“軟停”，繼而彌補皮帶機傳統控制方式之缺陷，如起動皮帶機時一般電流大，使裝置內發熱，發燙現象嚴重，嚴重時會劇烈波動電網電壓而消耗大量能源；“液力耦合器”工作狀態下，內部油溫上升速度加快，并加大了各部門間摩擦而影響裝置運行效果。采用變頻控制技術可以確保皮帶運行于穩定環境下并改善皮帶本身性能。從工作頻率和力矩來看，該裝置能結合目前煤礦需要對其本身負荷進行適當調整和變化，既安全又效率高，同時也能有效地減少裝置能耗。就煤礦機電運行而言，變頻控制技術可以更充分發揮皮帶機本身能量回饋作用，繼而強化機電設備本身節能效果，并延長其使用壽命和減少檢修等費用開支。

3.3 適用于通風機

變頻控制技術運用到通風機上，可以讓機電設備綜合考慮工作環境要求，煤礦采出巷道存在風險等，對其本身風力大小進行恰當調節，避免出現風力浪費情況，達到節能效果。將變頻控制技術運用到通風機設備上，就可以像皮帶機那樣實現“軟起動”，避免了起動過程中因電流過大對電網運行造成影響，進而減少煤礦生產的風險，給工作人員創造安全工作環境。同時應用變頻控制技術可以對通風機負荷進行適當調節，使得通風機不需要長期出滿負荷運行，提高了通風機使用壽命同時減少了能耗。通常通風機會在較緩慢狀態下完成工作，繼而有效地控制使用強度并降低設備檢修頻率。最后要注意煤礦生產過程中要盡量避免2臺通風機以同一頻率工作，但需確保通風機風速值一致，以免因風阻不一致對設備工作狀態造成影響。

3.4 適用于水泵

泵是煤礦生產過程中的重要設備，因為生產要處理大量水資源，因此泵在工作過程中會有大量能耗。在這種情況下，為能減少煤礦生產能耗并達到節能目的，變頻控制技術可以運用到水泵上，也就是滲透到供水和液用泵上。本實用新型實施例可以使得水泵抽水開始，停止過程更順暢，綜合提高水泵機器運行協調能力和穩定度。同時變頻控制技術應用到水泵上，能避免機械設備運行中各部件間損壞，降低水泵啟停時所帶來的極大能量消耗。以變頻控制關鍵技術為載體，進一步降低機器運行時機械造成撞擊力，避開水泵運行中出現異常問題，從源頭上提升離心水泵使用期限。

3.5 井下變頻器泄漏通信綜合性系統

井下變頻器漏泄通信系統綜合性很強，另外還具備比較完善的服務，在目前國際煤炭生產領域里廣泛應用于變頻器通訊傳輸模式中。根據系統對技術和數據通道的有效設置，能把煤礦生產開采中的相關信息數據，有效傳輸出來。前端模塊為全部變頻式漏泄系統提供一個客觀事實，由其中可伸出四根不同泄漏電纜線以高效地連接不同方向，同時也可以有效地連接天線，可以達到整個系統通信平穩。該系統上漲信號的功率主要功能是監控和視頻監控系統，下行數據信號主要功能是完成變頻調速器漏泄電纜線下行運輸，鑒于此能夠對控制系統中心進行合理信息數據支持。

3.6 故障檢測技術研究

在煤礦安全生產和開采的過程當中，故障檢測技術屬于關鍵內容之一，其主要功能在于對煤礦生產和開采的各項信息進行及時收集，并通過對其進行分析，從而找出煤礦機電設備在運行中所出現的問題。在一定程度上采用煤礦變頻器自動系統可實現將已有系統中各類數據有效融合，有效建立遠程監測計劃方案，將煤礦生產和開發利用中各項故障檢測信息、開采經驗等方案內容綜合性在一起后進一步強化和優化，進而進一步提高開采方案質量。煤礦生產開采中變頻式故障檢測能夠對礦井各項安全風險做出及時清查，以此作為基礎進行目的性故障排除工作。

4 結語

煤礦行業存在高耗能的弊端，但變頻控制技術應用到機電之中能有效達到節能目標。依據變頻控制原理并用于煤礦開采之中，促使提升機運作更加順暢，充分發揮皮帶機能量回饋作用，也使通風機能夠按照實際需要對風速進行控制，提升設備使用年限。