變頻器控制技術(shù)在煤礦機電設(shè)備中的應(yīng)用

翟小龍

（陽煤集團壽陽開元礦業(yè)有限責任公司，山西晉中045000）

引言

通過對最近幾年煤炭行業(yè)的發(fā)展進行研究，可以看出雖然煤炭的價格有所下降，煤炭產(chǎn)能過剩，但是在開采過程中的一些設(shè)備是在逐漸升級的，新技術(shù)、新手段也開始得到了越來越廣泛的應(yīng)用。和傳統(tǒng)煤炭機電設(shè)備相比，應(yīng)用變頻技術(shù)的新型設(shè)備有高效、節(jié)能等優(yōu)勢，在提升工作效率上效果顯著。

1 變頻器控制技術(shù)簡介

變頻器控制技術(shù)是計算機技術(shù)和電子技術(shù)的綜合應(yīng)用，是機電一體化的一種呈現(xiàn)，實質(zhì)是借助于半導(dǎo)體的通斷作用把工頻電源變換為另一頻率的控制裝置。根本原理是借助于整流橋?qū)⒔涣麟妷鹤優(yōu)橹绷麟妷?，?jīng)由逆變器轉(zhuǎn)換為頻率、電壓可調(diào)的交流電壓，從而使電動機獲得無級調(diào)速需要的電壓和電流，是一種無附加轉(zhuǎn)差損耗方式[1]。

變頻器調(diào)速技術(shù)的誕生，是因為其根據(jù)電機負載變化實現(xiàn)自動、平滑的增減速度，從而提高工作效率。如今，變頻器技術(shù)在理論和應(yīng)用方面都有很大的進展。在控制理論上，壓頻比控制方式有了很大的改進方式，模糊自優(yōu)化控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等都成為了新的研究方向。在功能方面，變頻器綜合化程度越來越高，除了能完成基本調(diào)速功能外，還有內(nèi)置可編程序，參數(shù)辨識功能。

2 變頻器控制技術(shù)在皮帶機中的應(yīng)用

皮帶機的功率較大，其工作原理是將繞線電機經(jīng)過轉(zhuǎn)子繞組降壓起動后進行工頻實施，并借助于液力耦合器使得皮帶機切換到正常的工作狀態(tài)。在整個工作的過程當中，如果通過轉(zhuǎn)子的串接能夠?qū)崿F(xiàn)電阻的改變，皮帶機的使用只能限于很短的時間范圍內(nèi)。如果皮帶的韌性較差，長時間的運轉(zhuǎn)之后，皮帶就會出現(xiàn)老化甚至是斷裂的情況。皮帶機啟動的過程中會有很大的電流，電機內(nèi)部會發(fā)燙甚至導(dǎo)致電網(wǎng)電壓的劇烈波動。

液力耦合器工作的過程中，內(nèi)部油溫會迅速升高，加大內(nèi)部器件之間的摩擦，這些問題都會使維護成本和維護難度加大，功率難以同步也是潛在的問題之一。借助于變頻器調(diào)速技術(shù)，就能夠改變傳輸機軟起、軟停的運行方式，皮帶機的韌性也會進一步得到穩(wěn)定。變頻器調(diào)速技術(shù)還能夠根據(jù)自身負荷調(diào)節(jié)工作頻率，為電機的恒速運行奠定了基礎(chǔ)，提高了運行的安全性。通過實踐可以看出，皮帶機中運用變頻技術(shù)為工作效率的提升打下了基礎(chǔ)，系統(tǒng)功率改善程度達到90%以上，還能夠減少設(shè)備的損壞程度，從而減少了維修的費用[2-3]。

3 變頻器控制技術(shù)在礦井提升中的應(yīng)用

在煤礦的生產(chǎn)過程中，工作人員和物資產(chǎn)品需要提升機才能夠得以實現(xiàn)。傳統(tǒng)提升機的工作原理是借助于金屬電阻讓電動機運作起來，通過接觸器和鼓型控制器來對電阻進行切除以達到調(diào)速的目的。但是這樣的方法仍然存在一些不足之處，如散熱條件不好、電阻消耗電量大等，電阻的調(diào)速范圍比較狹窄，也會使得精確度有一個較大的折扣。

需要注意的是，在礦井提升機提升與下放的過程中，直流電源或者低頻電源需要動力才能夠產(chǎn)生，進而對設(shè)備造成損壞，還會使得電能的消耗過高，不利于煤礦企業(yè)的生產(chǎn)過程，還會埋藏一系列的安全隱患。

變頻器控制技術(shù)應(yīng)用于礦井的提升當中，會使得提升過程中更加穩(wěn)定，也會給安全性帶來一定的保障。

4 變頻器技術(shù)在采煤機上的應(yīng)用

現(xiàn)在我國采煤機的最大功率是1 200 kW，變頻器的電壓是380 V，能夠滿足額定轉(zhuǎn)速下的采煤機的調(diào)整。通過變頻調(diào)速器，能給采煤機帶來穩(wěn)定的工作環(huán)境，能對機器運轉(zhuǎn)速度進行調(diào)整，避免熄火時的滑車現(xiàn)象。為了靈活地應(yīng)用控制器，操作過程也會更加簡便，減少了許多體力勞動，也減輕了煤炭開采工人員作業(yè)的難度，更加精準地掌握了采煤過程中的工作進度，提升了工作效率，減少了煤礦工人們的工作時間。

5 變頻器控制技術(shù)在通風機上的應(yīng)用

通風在煤礦的開采過程中有著重要的意義，不僅關(guān)系著井下開采人員的生命安全，同時也是煤礦開采企業(yè)能夠長遠發(fā)展的保證。井下開采作業(yè)的過程中通常會采用通風機，這樣才能保證井下作業(yè)人員的生命安全，通風機也通常被稱作煤礦開采行業(yè)的“呼吸系統(tǒng)”[4]。

隨著煤礦開采深度的逐漸增加，煤礦開采時所在的地理位置的風壓也會越來越大，對于通風機的功率要求也會越來越高。如何讓通風機的功率越來越大，已經(jīng)成為許多煤礦企業(yè)考慮的重要議題。

在礦山的作業(yè)過程中，將變頻技術(shù)應(yīng)用到通風設(shè)備當中，能夠根據(jù)實際情況改變風量的大小，由于該技術(shù)低能耗的特點，被廣泛應(yīng)用到設(shè)備當中。經(jīng)過改造之后的通風機可以借助變頻器技術(shù)，實現(xiàn)變頻軟啟動工作，避免了啟動過程中的電流過大，對電網(wǎng)造成沖擊，導(dǎo)致危險事故的發(fā)生。

通常情況下，通風機會以較低的速度運行，通風的強度會受到很好的控制，隨著通風機使用時間的延長，維修的次數(shù)會越來越少。在電機的使用過程中，為確保電機轉(zhuǎn)速的一致性，要對兩臺電機運行頻率進行控制，避免出現(xiàn)風阻值的情況，否則會使得通風機因為受到影響而無法運作。

6 變頻器控制技術(shù)在煤炭產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用展望

現(xiàn)在變頻器控制技術(shù)仍然在發(fā)展的過程當中，因此，變頻器控制技術(shù)在煤礦機電設(shè)備中的應(yīng)用也會不斷進步和完善。需要強調(diào)的是，變頻器控制技術(shù)并沒有在我國的所有煤礦開采企業(yè)中得到普及，除了一些比較大的煤礦開采企業(yè)之外，眾多中小型煤礦企業(yè)并沒有應(yīng)用這樣的技術(shù)。變頻器控制技術(shù)在我國的煤礦機電設(shè)備當中仍然具有較大的發(fā)展空間，具體可以從以下幾個方面入手進行仔細的考量。

1）需求量比較大。我國的煤炭行業(yè)是比較發(fā)達的，甚至已經(jīng)達到了產(chǎn)能過剩的狀態(tài)。我國有著數(shù)量眾多的中小型煤炭開采企業(yè)，如果對于這些公司進行簡單的變革，或者引入變頻器技術(shù)，那么廣闊的市場必定使變頻器技術(shù)得到進一步發(fā)展。

2）擴大適用范圍。如果在變頻器行業(yè)進行創(chuàng)新，生產(chǎn)出不同種類的變頻器產(chǎn)品，就能夠?qū)崿F(xiàn)煤礦開采過程中與不同機電設(shè)備匹配的型號，變頻器技術(shù)的推廣空間會更加廣闊。

3）重視多功能方面的發(fā)展。隨著電子技術(shù)的不斷深入發(fā)展，變頻器控制與使用技術(shù)也在朝著多功能方向發(fā)展。而不斷的推廣，更使得變頻器控制技術(shù)成為煤礦網(wǎng)絡(luò)化管理中的關(guān)鍵模塊。

7 結(jié)語

我國的煤礦行業(yè)和變頻器技術(shù)行業(yè)都處在不斷的發(fā)展過程當中，將兩種行業(yè)進行有效深度融合，對于經(jīng)濟的發(fā)展有很大的幫助作用，并將形成一種“雙贏”的局面。

[1]王宏波.多電機驅(qū)動的帶式翰送機的傳動控制[J].煤礦現(xiàn)代化，2009（10）：81-82.

[2]亢曄,崔培賢.煤礦機電變頻控制技術(shù)與節(jié)能[J].城市建設(shè)理論研究，2015（2）：2-4.

[3]院文海.煤礦機電設(shè)備的安裝與使用管理[J].科學(xué)與財富，2012（5）：54-55.

[4]趙廣黨,肖耀猛,王堅剛，等.進口變頻器在煤礦機電設(shè)備上的應(yīng)用[J].煤礦安全，2007（7）：105-106.