煤矿机电设备中变频技术的应用

张 一，仝瑞灵，陈 磊

山东能源枣庄矿业集团蒋庄煤矿，山东滕州 277519

煤矿机电设备中变频技术的应用

张 一，仝瑞灵，陈 磊

山东能源枣庄矿业集团蒋庄煤矿，山东滕州 277519

随着煤炭企业建设水平的提高，变频技术凭借其良好的节能效果等优点在煤矿机电设备中得到越来越广泛的应用。文章首先阐述了变频节能技术的基本原理及应用现状，继而探讨了其实际应用，详细分析了掘进机、提升机、皮带输送机、通风机四类主要耗电煤矿机电设备中变频技术的应用情况，指出了应用变频技术的必要性。

变频技术；煤矿机电设备；应用

我国是煤炭生产大国，煤炭企业在我国经济中占有重要的地位，随着经济发展、人们生活质量的提高以及煤炭资源数量的减少，煤炭企业的竞争越来越激烈。为了寻求有力的竞争优势，降低能耗、提高运作效率，响应低碳环保号召，在煤矿机电设备中引用变频节能技术成为越来越多煤炭企业的选择。因而探索变频技术在煤矿机电设备中的应用情况具有重要的现实意义。

1 变频调速技术的优点

1）具有良好的调速功能，可靠性，高效率，高功率因数。这些都是其他装置所不具有的。在一定时间内，变频调速器的原理就是根据其内的矢量控制模式，与电机的静、动态实际参数和电机的实际负荷相结合，以在动电流小于额定电流的前提下，用矢量方式来加大其启动力矩，使得电机的频率逐渐增大，由零增加到正常频率，最后对其进行控制。对电机的控制主要是根据电机负荷的变化和实际工艺参数的变化，相应调整电机的转速，以此来达到电机运行的稳定性。这样处理，降低了电机的损耗，还能够使得调速系统自动补偿，电机的无功功率提高了电力网络系统的功率因素，减少了无功损耗，使效率提高。

2）具有测控方便，保护齐全，开环闭环都可以自动制动的特点，是实现自动化的最重要性能。

3）具有节约电能，改善工艺流程，最终提高产品质量的性能，使得电机所需要的物料的流量、压力，能达到最佳参数。这样，不仅减少不必要的浪费，而且调速过程本身消耗很小，无噪声。与传统调速的相比，省去了稳定速度设备和反馈控制设备。

2 变频技术的概况

2.1 变频技术的应用现状

机电设备作为煤矿井下作业中最主要的耗电设备，在追求“低耗能高产出”的煤炭企业中是最大的障碍，而变频技术有着良好的节能优势，因而被越来越多的应用到煤矿机电设备中。在我国的煤矿机电设备中，变频技术成为重要的节能手段，它能够有效改善机电设备的工作状态，提高运作效率，众多煤炭企业在应用变频技术的同时又不断寻求新突破，变频技术将在煤矿机电设备中有着广阔的应用前景。

2.2 变频技术的基本原理

变频技术简单来说就是改变交流电的输出频率，实现对设备自动控制，降低电能损耗。变频技术中起主导作用的就是变频器，变频器的工作电路由整流部分、直流环节部分、逆变部分、控制部分四部分组成，其工作原理就是将工频交流电源通过整流部分转化为直流电源，然后在直流环节部分滤波、直流储能的作用下，再通过逆变器、控制器输出频率可控制的交流电，最后供给电动机。目前，随着变频技术的逐步优化，功率器件更加智能化、变频速度更加迅速化、控制更加自由化是变频技术在煤矿机电设备应用中追求的新目标，以更好地发挥变频技术的作用，降低机电设备的耗能、提高运作效率。

3 煤矿机电设备中变频技术的应用

随着经济的发展以及人们意识的提高，变频节能技术逐步进入我国煤矿机电设备领域中。变频技术凭借其良好的集成系统、智能化模块、高效的运行效率以及显著的节能效果等优点，在矿井掘进机、提升机、皮带输送机、通风机等机电设备中得到了越来越广泛的应用。

3.1 变频技术在掘进机中的应用

掘进机是矿井作业掘进技术中最关键的设备，同时也是耗能最大的设备，掘进机的工作性能好坏直接影响井下掘进速度，掘进机的耗能与产出直接关系到煤矿的生产效益，因而将变频节能技术应用到掘进机中来，具有重要的现实意义。目前，国内煤矿企业中，已经有越来越多的矿井作业将变频技术引入到掘进机中。掘进机工作过程中会遇到煤岩、矿物层、断面层等复杂地质形貌，面对不同的地质环境，掘进机的工作状态也各不相同，此时，应用变频技术就可实现对切割机自动化控制，使切割机根据切割部件调节输出电流实现软驱动，根据实际矿物层软硬程度对掘进机的齿轮旋转速度进行变速调节，根据实际工况对对掘进机的行进方向与速度进行自动调节保证平稳进行，弥补了传统工艺上采掘工作费力费电且效率低的不足。

3.2 变频技术在提升机中的应用

提升机在矿井作业中主要是负责人员、物料的上下提升，它的停机与启动繁多、上下反复操作，会产生较大电阻、产生较多热量，耗能较多。传统的提升设备中，虽然在电动机转子电路内接入金属电阻可调速，但是提升量不足、提升次数过多的情况下，存在很大的安全隐患，且电力浪费严重。通过引入变频技术，选用四象限变频调速系统，实现提升机控制系统中各路元件的连贯性，针对每次的提升荷载情况调节电机转速，减小电阻，来提高提升机的工作效益。尤其是新研究出的风光提升机变频器等提升机专用变频设备，更是简化了操作流程，提高了控制精度，减小了电力的损耗。

3.3 变频技术在皮带输送机中的应用

皮带输送机在输送矿料时，需要充分大的电压启动电机来带动皮带的转动，皮带转动过程中摩擦阻力是主动力，因而会产生大量的热量，甚至有时候皮带输送机无载时仍处于运转状态，这无疑都会加快皮带的老化，影响运输效率。在皮带输送机中引用变频技术，主要就是根据皮带输送机输送货物的多少对频率做出相应的改变，达到自动调节控制的目的，同时对设备力矩进行优化调整，来降低启动电机时的大电流冲击，减少设备热量的释放，使皮带运输机节能高效地运行。

3.4 变频技术在通风机中的应用

变频技术在通风机中的应用也是越来越多，通过变频调速，可保证通风机在井下保持最适宜的通风状态，根据矿井通风量的实际需求，控制风机的开机台数、通风方向及通风频率，实现通风量的最大利用率。特别是随着煤炭需求量的增加，矿井开挖的越来越深，通风机更应该保证其良好的工作性能，做好控制工作，减少能耗及机身损耗，在这样的背景下，变频技术可以提供最有效的技术保障。

4 结论

随着经济的发展、煤炭企业竞争压力的加大，提高煤矿机电设备的运作状态变得越来越重要。通过变频节能技术在掘进机、提升机、皮带输送机、通风机四类主要耗电煤矿机电设备中的应用分析可以发现，掌握变频技术的技术原理、推广变频技术在煤矿机电设备的应用是时代所需，对于煤炭企业发展有着重要作用。

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TD6

A

1674-6708（2015）148-0097-01

张一，本科，助理工程师，山东能源枣庄矿业集团蒋庄煤矿皮带工区技术主管，研究方向：煤矿机电设备管理