变频器控制技术在煤矿机电设备中的应用

翟小龙

（阳煤集团寿阳开元矿业有限责任公司，山西晋中045000）

引言

通过对最近几年煤炭行业的发展进行研究，可以看出虽然煤炭的价格有所下降，煤炭产能过剩，但是在开采过程中的一些设备是在逐渐升级的，新技术、新手段也开始得到了越来越广泛的应用。和传统煤炭机电设备相比，应用变频技术的新型设备有高效、节能等优势，在提升工作效率上效果显著。

1 变频器控制技术简介

变频器控制技术是计算机技术和电子技术的综合应用，是机电一体化的一种呈现，实质是借助于半导体的通断作用把工频电源变换为另一频率的控制装置。根本原理是借助于整流桥将交流电压变为直流电压，经由逆变器转换为频率、电压可调的交流电压，从而使电动机获得无级调速需要的电压和电流，是一种无附加转差损耗方式[1]。

变频器调速技术的诞生，是因为其根据电机负载变化实现自动、平滑的增减速度，从而提高工作效率。如今，变频器技术在理论和应用方面都有很大的进展。在控制理论上，压频比控制方式有了很大的改进方式，模糊自优化控制、人工神经网络等都成为了新的研究方向。在功能方面，变频器综合化程度越来越高，除了能完成基本调速功能外，还有内置可编程序，参数辨识功能。

2 变频器控制技术在皮带机中的应用

皮带机的功率较大，其工作原理是将绕线电机经过转子绕组降压起动后进行工频实施，并借助于液力耦合器使得皮带机切换到正常的工作状态。在整个工作的过程当中，如果通过转子的串接能够实现电阻的改变，皮带机的使用只能限于很短的时间范围内。如果皮带的韧性较差，长时间的运转之后，皮带就会出现老化甚至是断裂的情况。皮带机启动的过程中会有很大的电流，电机内部会发烫甚至导致电网电压的剧烈波动。

液力耦合器工作的过程中，内部油温会迅速升高，加大内部器件之间的摩擦，这些问题都会使维护成本和维护难度加大，功率难以同步也是潜在的问题之一。借助于变频器调速技术，就能够改变传输机软起、软停的运行方式，皮带机的韧性也会进一步得到稳定。变频器调速技术还能够根据自身负荷调节工作频率，为电机的恒速运行奠定了基础，提高了运行的安全性。通过实践可以看出，皮带机中运用变频技术为工作效率的提升打下了基础，系统功率改善程度达到90%以上，还能够减少设备的损坏程度，从而减少了维修的费用[2-3]。

3 变频器控制技术在矿井提升中的应用

在煤矿的生产过程中，工作人员和物资产品需要提升机才能够得以实现。传统提升机的工作原理是借助于金属电阻让电动机运作起来，通过接触器和鼓型控制器来对电阻进行切除以达到调速的目的。但是这样的方法仍然存在一些不足之处，如散热条件不好、电阻消耗电量大等，电阻的调速范围比较狭窄，也会使得精确度有一个较大的折扣。

需要注意的是，在矿井提升机提升与下放的过程中，直流电源或者低频电源需要动力才能够产生，进而对设备造成损坏，还会使得电能的消耗过高，不利于煤矿企业的生产过程，还会埋藏一系列的安全隐患。

变频器控制技术应用于矿井的提升当中，会使得提升过程中更加稳定，也会给安全性带来一定的保障。

4 变频器技术在采煤机上的应用

现在我国采煤机的最大功率是1 200 kW，变频器的电压是380 V，能够满足额定转速下的采煤机的调整。通过变频调速器，能给采煤机带来稳定的工作环境，能对机器运转速度进行调整，避免熄火时的滑车现象。为了灵活地应用控制器，操作过程也会更加简便，减少了许多体力劳动，也减轻了煤炭开采工人员作业的难度，更加精准地掌握了采煤过程中的工作进度，提升了工作效率，减少了煤矿工人们的工作时间。

5 变频器控制技术在通风机上的应用

通风在煤矿的开采过程中有着重要的意义，不仅关系着井下开采人员的生命安全，同时也是煤矿开采企业能够长远发展的保证。井下开采作业的过程中通常会采用通风机，这样才能保证井下作业人员的生命安全，通风机也通常被称作煤矿开采行业的“呼吸系统”[4]。

随着煤矿开采深度的逐渐增加，煤矿开采时所在的地理位置的风压也会越来越大，对于通风机的功率要求也会越来越高。如何让通风机的功率越来越大，已经成为许多煤矿企业考虑的重要议题。

在矿山的作业过程中，将变频技术应用到通风设备当中，能够根据实际情况改变风量的大小，由于该技术低能耗的特点，被广泛应用到设备当中。经过改造之后的通风机可以借助变频器技术，实现变频软启动工作，避免了启动过程中的电流过大，对电网造成冲击，导致危险事故的发生。

通常情况下，通风机会以较低的速度运行，通风的强度会受到很好的控制，随着通风机使用时间的延长，维修的次数会越来越少。在电机的使用过程中，为确保电机转速的一致性，要对两台电机运行频率进行控制，避免出现风阻值的情况，否则会使得通风机因为受到影响而无法运作。

6 变频器控制技术在煤炭产业的应用展望

现在变频器控制技术仍然在发展的过程当中，因此，变频器控制技术在煤矿机电设备中的应用也会不断进步和完善。需要强调的是，变频器控制技术并没有在我国的所有煤矿开采企业中得到普及，除了一些比较大的煤矿开采企业之外，众多中小型煤矿企业并没有应用这样的技术。变频器控制技术在我国的煤矿机电设备当中仍然具有较大的发展空间，具体可以从以下几个方面入手进行仔细的考量。

1）需求量比较大。我国的煤炭行业是比较发达的，甚至已经达到了产能过剩的状态。我国有着数量众多的中小型煤炭开采企业，如果对于这些公司进行简单的变革，或者引入变频器技术，那么广阔的市场必定使变频器技术得到进一步发展。

2）扩大适用范围。如果在变频器行业进行创新，生产出不同种类的变频器产品，就能够实现煤矿开采过程中与不同机电设备匹配的型号，变频器技术的推广空间会更加广阔。

3）重视多功能方面的发展。随着电子技术的不断深入发展，变频器控制与使用技术也在朝着多功能方向发展。而不断的推广，更使得变频器控制技术成为煤矿网络化管理中的关键模块。

7 结语

我国的煤矿行业和变频器技术行业都处在不断的发展过程当中，将两种行业进行有效深度融合，对于经济的发展有很大的帮助作用，并将形成一种“双赢”的局面。

[1]王宏波.多电机驱动的带式翰送机的传动控制[J].煤矿现代化，2009（10）：81-82.

[2]亢晔,崔培贤.煤矿机电变频控制技术与节能[J].城市建设理论研究，2015（2）：2-4.

[3]院文海.煤矿机电设备的安装与使用管理[J].科学与财富，2012（5）：54-55.

[4]赵广党,肖耀猛,王坚刚，等.进口变频器在煤矿机电设备上的应用[J].煤矿安全，2007（7）：105-106.