变频控制技术在煤矿机电设备中的应用.pdf

182 研究与探索 Research and Exploration 工程技术与创新 中国设备工程 2020.08 下 1 变频控制技术简介及其工作原理 变频控制技术在使用过程中的工作原理主要指的是 交流电先通过半导体，然后，变为其他频率，接着，再利 用相关的设备将交流电改变成直流电，最后，再采用逆变 器有效时间对电流以及电压的调节和控制，这就是煤矿机 电设备在使用过程中的无机调速，采用这种调速方法能够 更好地降低机电设备的生产能耗，节约能源，同时，还可 以对周围的环境起到一定的保护作用。 变频调速技术在使用过程中能够按照机电设备的工 作量对速度进行调整以及更改，当机电设备的工作负荷较 高时提升速度，工作负荷较低时降低速度，采用这种方式 能够有效实现电流频率对电机转速的控制，这样能够更好 的对煤矿机电设备进行控制，充分保障煤矿在开采过程中 的稳定性以及安全性，提高煤矿开采的工作效率。变频控 制技术在使用过程中的电路主要分为四个部分整流、直 流、控制、逆变，这几个部分相互作用、相辅相成，共同 加强对煤矿机电设备的控制。 煤矿机电设备中使用变频控制技术，能够更好地提 高机电设备的各项性能，保证机电设备的运行效率，降低 煤矿开采过程中的能耗，是煤矿行业运行过程中不可缺少 的技术之一。随着我国科学技术的快速发展，变频器的应 用范围也在不断扩大，比如，数字化、编程、通讯等，这 些技术的使用都能够为变频控制技术在煤矿机电设备使用 过程中提供可靠的依据。 2 发展方向 随着变频控制技术的快速发展，能够进一步促进 压频比控制技术的发展。在煤矿机电设备变频控制过 程中，应用最广泛的技术是转炬变频控制技术以及矢 量变频控制技术，到现阶段为止，该技术的应用频率 变频控制技术在煤矿机电设备中的应用 徐国祥，殷涛 （山东能源临矿集团古城煤矿，山东 济宁 272000） 摘要煤矿机电设备在使用的过程中对电能的消耗量非常大，这需要在工作过程与相关控制技术进行紧密的结合，这 样可以更好地提升煤矿机电设备的使用效率以及节能效果。随着我国目前对排放控制的研究，需要加强对煤矿机电设备变 频控制技术应用的重视，为此需要加大对变频控制技术的研究，更好地提高煤矿机电设备的应用效果，有效促进我国社会 经济的发展，达到可持续发展的目的。就目前情况看，煤矿机电设备在使用过程中急需采用变频控制技术，这样能够更好 促进设备的高效运行，对我国的能源进行高效开采和利用。 关键词机电设备 ; 变频控制技术 ; 电动机 ; 能耗 中图分类号TM921 文献标识码A 文章编号1671-0711（2020）08（下）-0182-02 仍然很大。 在对变频技术方面还需要进一步的深入，该技术 的研究方向比较多，比如，采用人工神经智能网络以 及模糊自动化智能控制技术等。因为煤矿机电设备变 频控制技术在使用过程中逐渐创新，这样也在一定程 度上提升了变频调速集成化水平，变频控制技术的功 能也能够得到有效的完善，调速功能的控制得到了实 现，而且变频控制通讯功能能够得到有效的应用，还 具备了一定的编程功能。 3 现状 近几年，我国变频控制技术越来越智能化，并且 已经在煤矿机电设备中得到了广泛的应用，但是，因为 我国对变频控制技术的关注比较晚，这也就导致煤矿机 电设备的逆变器控制技术在我国发展相对较慢，在具体 使用过程中，也存在着各种各样的问题。 首先，在逆变器控制技术具体操作过程中，没有 建立完善的规范体系。因为未制定完善的规范体系，部 分责任人在具体工作时责任不明确，责任具体划分过程 中容易出现分歧，最终导致变频控制技术的使用效果不 明显。 其次，变频控制技术在具体使用过程中管理效 果比较低，并没有对技术的使用做好足够的监督管 理，这就导致在具体使用时无人值守的煤矿机电设 备检查数量相对较少，工作人员并没有加强对一些 错误问题的监督管理，同时，还会影响煤矿机电设 备的正常运行。 再次，是变频控制技术在具体使用过程中自动化程 度相对较低，而且管理过程混乱，在使用过程中可能会存 在一些遗漏，需要手动完成，这样会影响煤矿机电设备的 正常运行，降低设备的工作效率。 183 中 国 设 备 工 程 C h i n a P l a n t E n g i n e e r i n g 中国设备工程 2020.08 （下） 4 实际应用 4.1 在通风机中的应用 在煤矿机电设备中，通风机是有效保证采煤作业 安全性的重要设备，能够为采煤工作创造良好的工作环 境。在煤矿开采过程中，传统的通风机设备存在通风能 力较差，对于能源消耗较高，所以对于煤矿申请作业来 讲，传统的通风机设备并不能提供良好的工作环境。在 通风机设备工作过程中，采用变频控制技术后，通风的 大小可以根据矿井的深度来进行调整，不仅能够降低能 源消耗，同时，还可以为工作人员提供良好的工作环境。 在煤矿开采过程中，矿井的深度越大，送风的压力也就 越大，这样也就会增加通风机设备的运行功率，在这个 过程中使用变频控制技术能够有效地提高通风机的工作 效率，为深矿开采提供有效的工作环境。变频控制技术 在使用过程中，会根据煤矿机电设备的具体使用情况、 巷道的变化、矿井的深度，等来调节通风机的风速，这 样能够加强对煤矿资源的合理利用。另外，在通风机设 备中使用变频控制技术，能够有效保护通风机的运行功 能，延长通风机的使用寿命，降低施工人员的维护以及 检修成本，最终能够有效地提高通风机的工作效率，为 煤矿开采工作提供便利。 4.2 矿井提升机中变频技术的应用 在煤矿开采过程中，矿井提升机是一种非常重要 的设备，提升机主要负责人员、开采材料以及煤炭的 运输，提升机在具体运行过程中需要频繁的启动、停 止、调速。在以前提升机在具体工作过程中，主要是 通过切换相应的档位进行调速，这些档位与提升机转 子上串的电阻连接，在应用中主要是通过调节电路中 的电阻进行调速。这样的操作方式虽然简单，但是， 在具体运行过程中会浪费许多电能，电阻在使用过程 中长期发热会出现损坏的情况，这样的调速方式在具 体使用过程中十分不经济。此外，该技术无法实现对 提升机的无极调速，这样就会导致提升机设备在启停 时产生较大的晃动，会严重影响提升机的运行安全。 鉴于这些问题，煤矿提升机在具体使用过程中需要进 行变频技术控制的使用， 在进行变频控制技术改造后， 提升机能够有效实现无极调速，避免在运行过程中产 生大量的电能浪费，因为实现了无极调速，提升机设 备在具体运行中可以更加平稳，有效提升煤矿提升机 设备的可靠性。最重要的一点就是变频控制技术不采 用机械设备的开关来进行调速，这样可以防止出现因 设备损坏而导致安全事故发生的问题。 4.3 电控绞车的变频控制技术 在煤矿开采过程中，传统的斜井绞车控制系统主 要采用的是交流绕线式电机串电阻调速系统，电阻的投 切通常是使用接触器来控制的，如果在高强度的工作环 境中使用这种系统，比如，使用次数过于频繁等，就会 导致交流接触器接触头发生氧化的情况，进而影响机械 设备的使用。同时，传统控制系统的控制层面还比较低， 具体控制并不准确，综合性能较差。在使用过程中， 还经常导致各种各样的问题发生，比如，停车位置不 准确等。在电控绞车上使用变频控制技术，正好可以 解决上述问题，同时，还具有其他的优点，比如，对 于电压的波动可以控制到很小的范围内，对于频率波 动的范围控制也较为准确，机电设备的输出频率以及 输出功率可以进行高度的调控。根据这些结果，不难 看出，变频控制技术在斜井绞车控制系统上的应用， 能够有效地提高斜井绞车系统的过载能力，充分满足 煤矿开采的需求以及运行的要求。 4.4 采煤机采用变频控制技术 在煤矿具体开采过程中，采煤机是集电气液压与 机械与一体的核心设备，采煤机具体建设相对较大而且 复杂。因为煤矿工作通常是在地下完成的，地下采煤环 境相对恶劣， 剪切设备在具体使用过程中经常出现故障， 这样就会给煤矿开采带来一定的经济损失。然而，剪切 设备的使用还存在着一些优点，比如，使用剪切设备， 可以有效地减少相应工作，并且提高采煤工作的安全。 尤其是近几年，我国一直在推动可再生能源的使用，可 再生能源在生活的各个领域中引起了广大的注意，不再 大规模地使用不可再生能源。 为此近几年对于煤矿的需求量在逐渐减少，一些 煤矿开采公司自身发展太多，为了能够更好地降低开采 成本，逐渐考虑采用变频控制技术。在煤矿开采过程中， 采煤机可以使用逆变器进行改变，电压可以根据采煤工 作的具体要求以及工作频率进行设定，这样可以使采煤 机处在最合适的工作状态，防止因为电压过高而出现的 能源消耗，节省煤矿开采的成本。 5 结语 综上所述，在煤矿开采行业中，由于机电设备的 升级以及变频控制技术的有效应用，能够在一定程度上 促进煤矿开采行业的发展。经过使用变频控制技术，能 够有效提高机电设备的稳定性以及安全性，在设备的运 行速度方面具有较强的可调控性，操作相对简单，在工 作效率方面能够得到提升，并且不会占据大量的空间， 有效提高煤矿开采的工作效率以及能源的利用效率。 参考文献 [1] 赵刚 . 探讨我国煤矿机电设备中变频控制技术的应用 [J]. 矿业 装备，20180364-65. [2] 蒋光聪．变频技术在煤矿竖井主提升绞车的应用 [J]．科技创 新导报，2018，153381 － 82，85． [3] 邱吕宝 . 变频控制技术在煤矿机电设备中的应用 [J]. 内蒙古煤 炭经济，2018，75-6.