煤矿机电设备变频调控技术的应用

李欣 韦节明 赵彦伊

摘要：随着科技的迅速发展，变频调控技术被广泛运用于煤矿机电设备，煤矿机电设备变频调控技术是一种应用于煤矿机电设备的控制技术，通过变频器调节电机的电压和频率，实现对电机转速的精确控制，提高煤矿机电设备的效率和稳定性，降低能耗和维护成本，减少对电网的影响，提高电网的稳定性。基于此，本文从煤矿机电设备变频调控技术的原理入手，介绍变频调控技术在煤矿机电设备中的应用情况，以供参考。

关键词：煤矿；机电设备；变频调控；技术

DOI：10.12433/zgkjtz.20231936

变频调控技术指的是通过调整电机的供电频率和电压控制电机转速和输出功率的技术，通过变频器调节电机的电源，满足电机转速和输出功率的需求。变频调控技术广泛应用于各种机电设备，例如，煤矿机电设备等。变频调控技术是一种先进的控制技术，可以提高煤矿机电设备的效率和稳定性，降低能耗和维护成本，还可以减少对电网的影响，提高电网的稳定性，具有广泛的应用前景。如何做好变频调控技术在煤矿机电设备中的应用显得尤为重要。

一、变频调控技术的应用原理

变频调控技术的应用原理综合运用电子技术、计算机技术、自动化技术以及大功率输出技术，利用直流电压和交流电压之间的互相转换，促使交流电机在逆变器的作用下实现频率和电压的双向转换，变频器通过将交流电源转换成直流电源，再将直流电源转换成可调频率的交流电源，实现对电机的精确控制。变频调控技术应用原理包括：

（一）电源转换

变频器将交流电源转换成直流电源，通过整流电路将交流电源变成直流电源，再通过滤波电路将直流电源进行滤波，得到平滑的直流电源。

（二）逆变

变频器将直流电源转换成可调频率的交流电源，通过逆变电路将直流电源变成交流电源，再通过PWM调制技术调制交流电源，进而得到可调频率的交流电源。

（三）控制

变频器通过控制电压和频率控制电机的转速和输出功率，通过内部控制器调节电压和频率，从而精准控制电机。

二、變频调控技术的主要优点

第一，节能降耗。通过变频调节电机的转速，有效降低电机的能耗，减少能源浪费。

第二，提高效率。变频调控技术可以精确控制电机转速，提高机电设备的效率和稳定性。

第三，减少维护成本。通过变频调控技术，减少机电设备的损耗和故障，降低维护成本。

第四，降低电网负荷。变频调控技术可以减少机电设备启动时对电网的冲击，降低电网的负荷，提高电网的稳定性。

第五，提高安全性。通过变频调控技术，精准控制机电设备，避免电机失速等原因引起的安全事故。

三、变频调控技术在煤矿机电设备中的应用

（一）变频调控技术在煤矿主通风设备中的应用

1.煤矿主通风设备的构成及重要性

主通风机械设备是煤矿行业里的主要设备之一，属于煤矿行业的中“呼吸系统”，如果“呼吸”出现问题，会导致整个系统瘫痪，影响煤矿作业的正常进行。主通风机械设备是指用于通风系统中的主要机械设备，包括风机、送风机、排风机等，主要把将空气从一个地方输送到另一个地方，实现通风、换气、降温、除湿等功能。风机是通风系统中最常用的机械设备之一，主要用于输送空气。根据不同的用途和场合，分为离心风机、轴流风机、混流风机等不同类型。排风机是专门用于排风的机械设备，通常安装在通风系统的出口处，可以排出室内的污浊空气排出，使室内空气清新和舒适。变频调控技术根据实际情况控制排气扇的转速和排气量。送风机是专门用于送风的机械设备，通常安装在通风系统的末端，将空气从通风系统中输送到需要通风的区域，实现空气的流通和换气。

2.变频调控技术对煤矿主通风机械设备的应用情况

第一，主通风机械设备是通风系统中不可或缺的机械设备，可以有效实现空气的流通和换气，提高室内空气的质量和舒适度。变频调控技术可以精准控制风机的转速和风量，根据不同的需求控制风量，减少送风机的能耗，提高送风机的效率及降温、除湿效果。通过变频调控技术，减少风机的能耗，提高风机的效率和稳定性，减少排气扇的能耗，提高空气的换气效果。通过变频调节电机的转速，有效降低电机的能耗，减少能源浪费。

第二，提高效率。变频调控技术可以实现对电机转速的精确控制，提高机电设备的效率和稳定性。

第三，减少维护成本。通过变频调控技术减少机电设备的损耗和故障，降低维护成本，随时启动和停止通风机械，摆脱由于启动或停止对机械的伤害。

第四，降低电网负荷。使用变频调控技术改造通风机械后，可以减少机电设备启动时对电网的冲击，保护电网，降低负荷，提高稳定性。这主要是由于变频控制技术的使用已不再像以前一样处于满负荷的状态，使用效果较理想。

第五，提高安全性。主通风机械大部分时间都在低速运行，很大程度上降低了主通风机械的作业频繁度及电气的强大冲击，提高了主通风机械的安全性，促使主通风机械减少了维修的次数。同时，两台旋风机经过变频调控后，在运行过程中使两台旋风机的频率保持一致，保证了机械的转速一致性，减少了由于转速而形成的风阻，提高了整体效率。通过变频调控技术，可以精准控制机电设备，避免电机失速等原因引起的安全事故。

（二）变频调控技术在煤矿提升机中的应用

1.煤矿提升机的构成及重要性

煤矿提升机是用于煤矿井下运输煤炭和人员的机械设备，也称为矿用提升机，是煤矿井下最重要的设备之一，作为外界和井下唯一的通道，因此被称为矿井中的“咽喉”。保障煤矿企业的安全稳定生产和工作人员的安全是矿井提升机的重要性能。煤矿提升机通常由提升机架、提升机轮、提升机门、提升机井道等组成，具有输送量大、输送距离远、运输效率高、安全可靠等特点，根据需求进行升降、前后、左右的运行，适用于各种煤炭输送场合，广泛应用于煤炭和人员的运输。

2.变频调控技术对煤矿提升机的应用情况

变频调控技术可以提高提升机的运行效率和安全性，降低能耗和维护成本。变频调控技术通过改变电机的转速控制机械运动，可以根据实际需求调整电机转速，实现对提升机的运行控制。变频调控技术在提升机中的应用可以提高提升机的运行效率和安全性，降低能耗和维护成本，控制电机转速，使提升机运行时保持稳定的速度和负载，提高运行效率和安全性。同时减少机械传动部件的使用，降低维护成本和维护难度。变频调控技术在提升机中的具体应用如下所示：

第一，节能降耗。传统的提升机通常采用固定转速的电机，无法根据实际负载情况进行调整，导致能耗较高。而变频调控技术可以根据实际负载情况调整电机的转速，促使提升机保持较高的工作效率，降低能耗和维护成本。

第二，运行平稳。传统的提升机在启动和停止时容易产生冲击和振动，危害设备和人员的安全。而变频调控技术通过平滑调整电机的转速，使启动和停止时运行更加平稳，减少冲击和振动，提高安全性。

第三，调速精度高。传统的提升机无法根据实际需求精确调速，而变频调控技术可以实现对电机转速的精确控制，确保稳定速度和负载，提高运行效率和安全性。

第四，维护方便。传统的提升机需要定期更换机械传动部件，维护成本较高。而变频调控技术通过电子控制实现对提升机的运行控制，减少机械传动部件的使用，降低维护成本和维护难度。

（三）变频调控技术在煤矿皮带机中的应用

1.煤矿皮带机的构成及重要性

煤矿皮带机是用于煤矿井下和地面运输煤炭和其他物料的机械设备，也称为输送机，是煤矿井下和地面最常用的输送设备之一。煤矿皮带机通常由皮带、驱动装置、张紧装置和支撑装置等组成。煤矿皮带机具有输送量大、输送距离远、运输效率高、安全可靠等特点，可以根据需求进行升降、前后、左右等，适用于各种煤炭和其他物料的输送场合。

2.变频调控技术对煤矿皮带机中的应用情况

皮带机制工作原理和提升机在很大程度上是一致的，二者最主要的区别在于皮带机在井下作业过程中的功率明显小于提升机。皮带机的运行方式为绕线电机经转子绕组降压启动后，再经液力耦合器对皮带机进行软启动，虽然使用转子绕组降压，在启动过程降低电流对电气机械内部的伤害，但由于启动时间短，合力较大，引起皮带的断裂和耗损，因此内部温度升高及大幅度波动现象较严重。

变频调控技术可以提高皮带机的运行效率和安全性，实现皮带机的软启动及软停运，使煤矿机电设备的整体运行更加安全、稳定。在使用变频调控技术后，节省了大量的无功功率，系统的整体输送比液力耦合器高约11%。同时，还能根据不同情况调控系统，改变电机机械的运行模式，提高电能的利用度。

（四）变频调控技术在煤矿矿井绞车中的应用

1.煤矿矿井绞车的构成及重要性

矿井绞车是一种用于矿井井下提升和运输煤炭和其他物料的机械设备，也称为提升机或升降机。矿井绞车通常由绞车机、钢丝绳、滑轮、制动器、电动机等组成，是矿井井下常用的提升设备，通常用于煤矿、金属矿山、非金属矿山等地下采矿作业中，主要用于将煤炭和其他物料从井下输送到地面或从地面输送到井下，运输煤炭、矿石、矿渣等物料。

2.变频调控技术对煤矿井绞车中的应用情况

变频调控技术对煤矿井绞车中的应用包括调节绞车的速度和负载量两方面，通过变频器控制电机的输出频率，可以精准控制绞车的速度，与传统机械调速方式相比，根据实际需求随时调整，从而提高生产效率。同时，还能控制电机输出功率和绞车负载。在绞车运行过程中，如果负载过大，会导致电机过载，影响绞车的安全，缩短使用寿命。运用变频调控技术时，要确保输出的电源为660V、50Hz，同时，其他数据的变化和自动转矩提升功能也在有效范围内，保证绞车的正常运行，并对过流及过压等形成多重保护。

四、结语

综上所述，本文主要从应用原理的角度出发，阐述煤矿机电设备中变频调控技术的应用状况，表明该技术在煤矿机电设备中的重要性。煤矿机电设备是煤矿生产的重要设备，安全和稳定对煤矿生产的效率有着重要影响。变频调控技术在煤矿机电设备中的应用已得到广泛推广和应用，随着科技的不断发展，大量使用变频调控技术的煤矿机电设备也得到提升，煤矿机电设备的安全性是煤矿生产的重要内容。通过变频调控技术实现对电机输出功率的精准控制，避免电机发生过载和过热的现象，提高设备的安全性。煤礦机电设备的效率直接关系到煤矿生产的效率和经济效益。通过变频调控技术实现对电机转速和负载的精准控制，避免能量浪费，提高设备的效率和经济效益。随着人工智能技术的发展，煤矿机电设备的智能化将成为未来趋势。通过变频调控技术实现对设备的智能化控制，实现自动化生产和智能化管理，减少对环境的影响。煤矿机电设备变频调控技术的未来发展前景广阔，在煤矿生产中将发挥越来越重要的作用，为煤矿生产的各方面和智能化提供更加完善的解决方案。

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作者简介：李欣（1990），男，山东省鄄城县人，本科，助理工程师，机电科副科长，主要研究方向为煤矿工程技术。