变频技术在现代煤矿机电中的应用

杨旭光

摘 要：随着我国工业的不断发展，煤炭工业在此背景下也迎来了较快较好的发展。其中变频技术凭借其良好的节能效果和明显的调节性能备受煤矿工业的青睐，越来越多的煤矿机电设备中使用了变频技术。从变频技术的使用原理、在多种煤矿机电设备的应用以及在煤矿机电设备中使用这项技术应该注意的问题等方面进行了简要的阐述与分析，并通过这项研究对未来变频技术在煤矿机电设备中的应用进行进一步展望。

关键词：变频技术；设备；应用；煤矿

随着国内煤炭行业的不断发展，关于新技术、新设备以及新手段不断朝着节能、高效、灵活和安全的方向发展。变频技术的应用在当今煤矿企业的发展中占据了较为重要的位置，文章针对变频技术在煤矿机电设备中的应用进行了简要分析，并对变频技术的工作原理、应用中所出现的问题进行了阐述。

1 变频技术的发展与原理

变频技术的诞生不仅在很大程度上改变了我们的生活，与此同时在工业生产上更是带来了巨大的便利。最初是因为调节电流频率的需要才促使了变频技术的产生，1960年后，电力电子器件大力发展，从最初的晶闸管到现代的绝缘栅双极型晶体管控制品闸管，经历了不断的更新历程，大大促进了变频技术的发展，到了1970后，开始研究（PWM）VVVF调速，这一研究引起了人们的关注。而在变频技术中PWM模式才是核心，直到20世纪80年代，相关专业人士开始对PWM模式的优化进行研究，这一研究项目引起了人们更多的关注进而得出了更多的优化模式。到了20世纪80年代中后期，一些发达国家将新研究出来的VVVF变频器投放到了市场，VVVF变频器凭借其更为优异的服务得到了各厂家的大力推广。

而变频技术的操作原理指的是在电压不变的前提下，通过改变交流电频率的方式，来实现对设备的自动化控制。其中变频器是通过利用电力半导体器件的通断作用将频率无法改变的交流电转换成了可以改变的交流电，从而实现了变频调速。

2 变频技术在煤矿机电设备中的应用

2.1 变频技术在采煤机中的应用

采煤机在一定程度上代表了煤矿设备向现代化、机械化发展的里程碑。因此，在煤矿开采中显得特别重要。由于采矿机大多是在环境恶劣的条件下工作的，所以采矿机是一个比较复杂的系统，因此，提高采煤机的性能便显得尤其重要。采煤机在采煤工作中占据着主力位置，只要一发生故障就会导致整个采煤环节受到严重的影响，使采煤工作难以进行下去，对整个煤矿造成不小损失。由于采煤机的重要位置使得其功能不断改进，变得越来越强大，但是其出现的故障和问题也变得越来越强大，这也增加了维修难度，一旦采煤机出现问题就会大大降低工作效率。而随着变频技术的产生，将其用在采煤机中，成就了采煤机变频调速系统，随着该技术的不断发展，我国的采煤技术有了巨大的发展，变频器也得到了采煤业的广泛应用。

煤矿企业大胆尝试，勇于创新，将能量回馈型四象限变频器运用到了电牵引采煤机的工作中，这一举措不仅将采煤机的科技含量进一步提高，同时还减少了采煤机的损坏，延长了设备寿命。

2.2 变频技术在风机中的应用

在矿井不同的生产时期，矿井通风设计也不尽相同，甚至还会有巨大的差异。一般在矿井生产中期会重复不断更换风机来解决通风问题，但这种方式操作起来不仅显得累赘，并且还经常发生设备故障，增加了不少多余的维修量。与此同时，原来的风机也会被暂时搁置，这样会产生资源浪费，使设备的利用率大打折扣。但将变频技术应用到风机中就会解决这种困境，重复的更换任务也无需再进行，操作起来比较方便，不仅提高了设备性能，使风机资源中的浪费现象不断减少，同时也起到了很好的节能效果。通风问题也轻轻松松地解决了。

2.3 变频技术在矿井提升运输设备上的应用

2.3.1 变频技术在胶带输送机上的应用

作为煤矿煤流运输系统的主要设备之一的胶带运输机，在以工频进行拖动，液力耦合器进行传动的方式运行上一般采用交流电动机作为动力装置，但使用交流电动机会产生传动效率低、启动电流大以及机械冲击大等问题。同时输送机还存在运送负载重、距离长、倾角大的问题，常常发生带载或重载启停的情况，使胶带断带、跑带等安全生产事故发生的概率大幅度提升。但是将变频技术运用到胶带运输机之后，可以实现设备及系统的软启动功能，使设备及系统平稳启动运行。尤其是在变频控制的软启功能之后，彻底消除了之前存在的安全生产隐患，在根本上解决了这个困难。

2.3.2 变频技术在矿井提升机上的应用

当前，PLC控制系统和高压变频调速控制系统是矿井提升机变频技术的主要应用。在矿井提升机高压变频调速控制系统设计中，通过对单元串联多电平能量回馈型四象限高压变频控制系统的应用来增强系统的安全性和抗干扰性，从而使提升全过程中的速度控制、位置控制、保护功能及动态画面监视等功能变得更加安全可靠，这一措施大大改善了提升机启动、运行、加速、减速等运行阶段的性能，使设备钢丝绳的机械冲击得到减少，提升系统的安全水平也得到大大提升。除此之外，还使高压回路与低压控制回路之间的通讯变得更加便捷。

2.4 变频技术在泵中的应用

泵以抽送液体为目的，将机械能装换为液体能量。水泵不但能够用来进行输送液体，而且还可以实现液体增压，因此在矿区给液、给水中发挥着重要作用。在之前的工作运转中，泵拥有相对较长的空转时间，在频繁的起停工作中不仅耗费了大量的电能，并且也使相关的故障经常发生。将变频技术运用到泵中，可以使设备运行率得到有效提高，设备发生故障的情况大量减少，并且还显现了良好的节能效果，操作起来也十分容易。由中国矿业大学设计的煤矿井下排水泵站的监控系统在水泵性能提高方面具有极好的效果。其原理是把变频器应用到水泵中，水泵的起停减速可以得到有效控制，使井下液位达到稳定状态，减少了泵的空转时间，起到了显著的节能效果。

3 结束语

当前煤炭行业的规模随着经济的不断发展而不断扩大，煤矿机电设备水平的提高变得更加重要且必要。变频技术具有良好的节能效果和调节性能，能为煤矿机电设备的发展做出巨大的贡献，所以将变频技术应用到煤矿电设备中不仅是科技发展的必然结果，同时也拥有极为重要的现实意义。目前，在风机、提升机、空压机等设备中对变频技术进行了利用。通过这些主要生产系统机电设备对变频技术的广泛应用和大力推广，既改善了设备运行性能，提高了矿井装备水平，也在保障矿井安全生产和节能方面取得了显著的效果，为煤矿企业实现安全高效生产的目标提供了有力的支撑。但是，目前的发展水平对不断提升我国煤矿机电设备水平的目标来说还远远不够，因此，我们要不断改进变频技术的应用水平，使其能更好地为煤矿机电设备服务。

参考文献

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