变频技术在煤矿机电设备中的应用

　　摘要：简单介绍了变频技术的定义、原理等相关内容，然后重点分析了它在风机、提升机、空压机等煤矿机电设备中的应用，以便扩大变频技术在煤矿机电设备中的应用范围。变频技术的应用使机电设备进一步改造，不仅提高了设备的寿命而且节约了大量电能，对煤矿企业来说有着重要的意义。

　　关键词：变频技术;煤矿机电设备;应用范围

　　0引言

　　变频器是用来改变电源频率的装置，在科技发展的推动下，变频器无论在生活中还是在工业中都发挥了重要作用。为了构建节约型社会，促进经济的发展，煤矿企业不断进行设备改造，大力发展变频节能技术，不断改进变频技术在机电设备中的应用，提高了煤矿设备的技术水平，在生产节能方面取得了很好的效果。下面首先来介绍了变频技术的有关内容，然后分析了变频技术在几种重要的煤矿机电设备中的应用。

　　1变频技术概括

　　1.1变频技术的定义

　　简单来说，变频技术指的是改变电流频率的技术，变频器是实现变频技术的控制装置。变频器的构成比较复杂，包括键盘、电源板、控制主板、电机电容等器件，在它们的结合下，使变频器实现了改变电流频率的功能。在以往的电气设备中，电流频率是无法改变的，在设备运转过程中，转速也不能够被改变，这样以来不仅减少了设备寿命，而且浪费了大量电能。利用变频技术就可以解决这些问题，它可以改变设备的运转速度，根据生产需求来调节设备，使电气设备技术含量更高。

　　1.2变频技术的原理及发展

　　在不改变电压的情况下，变频器利用了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，并且通过这种频率的转换实现了变频调速。变频技术的产生给我们的生活带来了很大的改变，同时也给工业生产带来了很大的方便，它的产生最初是为了满足调节电流频率的需求。20世纪60年代，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，这大大促进了变频技术的发展。20世纪70年代，开始研究PWM—VVVF调速，这一研究引起了了人们的关注。20世纪80年代，开始研究PWM模式的优化，PWM模式是变频技术的核心，它的研究带动了人们的兴趣，并且得出了许多优化模式，包括非常出色的鞍形波PWM模式。到了后半期，一些发达国家研究出了VVVF变频器，并将它投入了市场，VVVF变频器以优质的服务得到了大力推广。

　　1.3变频技术的作用

　　在煤矿生产中，变频技术得到了广泛的应用，在应用过程中发挥了它的许多作用。主要表现在以下几方面：首先是调速，在提升机中，调速多采用转子串电阻的方式，这种方式的调度范围较小，准确率不高，也不能够保证安全，使用过程中容易造成设备损坏，减少了设备寿命，并且增加了维修费用。如果利用变频技术来进行调速，操作起来相对简单，提升机的运行更加安全，减少了设备损坏，提高了设备性能。其次是节能，在风机、压缩机等机电设备中，它们调节流量多采用调节气门开度的方式，浪费了大量的电能，降低了经济效益。换做是变频技术来调节流量，就会避免这种浪费现象，具有很好的节能效果。除此之外，变频技术的作用还有很多，像促进了产品的标准化、使设备体积减小等，但是最主要的还是调速、节能两大方面。

　　2变频技术在煤矿机电设备中的应用

　　2.1变频技术在风机中的应用

　　在不同时期，矿井通风设计相差很多，如果在矿井生产中期，通过重复更换风机的方法来解决通风问题，操作起来比较繁琐，容易发生设备故障，从而增加了维修量。另外，原来的风机会暂时被搁置，这就造成一定的资源浪费，降低了设备的利用率。将变频技术应用到风机中，就会改变这种状况，能够轻松的解决通风问题，剔除了重复的更换任务，操作起来比较方便，减少了风机资源的浪费现象，提高了设备性能，同时也起到了很好的节能效果。例如在掘进过程中，只需要1台风机就可以满足生产中风量的需求，使其在简单的操作中达到了良好的效果。

　　2.2变频技术在提升机中的应用

　　矿井提升机的工作条件很特殊，多数是在非常的繁重并且复杂的环境下运行的，这就需要提升机设备具有很好的性能，从而满足工作中的要求。提升机在工作中需要重复的启动，调速任务比较多，这就使设备的故障率提高，缩短了设备的寿命。将变频技术运用到提升机中，不仅使其达到了工作要求，而且对于提升机本身来说也起到了保护作用[1]。提升机利用变频控制后，减少了调速工作时电阻的损坏，在减速器下方的时候，电动机也会进行短暂的工作，还能够将电能情况传递给电网。利用变频技术后，提升机性能不断提高，变频器内部软件帮助提升机完成速度调节工作，从而减少了提升机设备的故障，降低了设备维修量。另外，提升机利用变频装置，还可以节约大量的电能，具有很好的节能效果。变频技术在提升机的应用上不断改进，并且研究出了提升机专用变频器—风光提升机变频器。这种变频器具有较高的兼容性，使设备性能得到了很大地提高，受到了很多煤矿企业的欢迎。

　　2.3变频技术在空压机中的应用

　　变频技术在空压机中的应用主要有两个方面，一个是空压机的启动，另一个是压风系统的控制，我们来分别了解一下这两方面。

　　a) 空压机的启动。以往的空压机启动中，多采用直接启动的方式，或者是用转子串电阻启动的方法，这两种启动方法存在着一定的缺陷，使空压机启动时产生大电流，对机电设备造成了一定的损害，降低了设备的利用率。将变频技术利用到设备的启动上，就会减少启动时对设备的损害，从而延长了设备寿命;

　　b) 压风系统的控制。在压风系统中，以往采用的是开环控制方式，利用调节器来调节整个系统，这个过程当中会重复的启动相关设备，使得风力会产生变化，不利于保持设备的恒压，这样对机电设备本身造成了一定的损害，同时也增添了维修费用。将变频技术利用到设备改造中，就会改变这种状况，变频设备有两种控制方式：一种是压力闭环控制，利用这种方式进行系统控制时，压力变送器能够及时对设备压力进行检测，然后与规定值比较，再利用两者的差值进行转速调节，这样就保证了设备的恒压状态;另一种是手动调节的方式，在电机的转速调节方面，变频器也可以运用电位器来手动调节的，这种方式一般用在压力变送器出现故障的时候。为了方便操作，在变频器控制柜上设置了复位按钮，一旦变频器发生故障，就可以利用复位按钮来进行修复。无论是利用压力闭环控制还是手动调节的方式都能够提高设备的利用率，减少了设备的维修量，对空压机设备具有重要意义。

　　2.4变频技术在采煤机中的应用

　　采煤机在煤矿开采中尤为重要，它是煤矿设备向机械化、现代化发展的代表之一。采矿机可以说是一个非常复杂的系统，大多工作中环境恶劣的条件下，因此提高采煤机的性能有很大的必要性。采煤机是采煤工作的主力设备，一旦发生故障就会影响整个采煤环节，使采煤工作难以进行，从而造成了一定的损失。随着采煤机的不断改进，它的功能越来越强大，但是伴随而来的就是故障的复杂性，这就增加了维修难度，降低了工作效率。将变频技术利用到采煤机中，成就了采煤机变频调速系统，在它的不断发展下，从“一拖二”走向了“一拖一”，大大提高了我国的采煤技术，使能量回馈型四象限变频器得到了广泛的应用。在一些煤矿企业中，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，这大大提高了采煤机的科技含量，减少了采煤机的损坏，降低了维修量，延长了设备寿命[2]。变频技术在采煤机中发挥了很大的作用，使整个系统操作起来简单方便，调速工作也更加安全可靠。

　　2.5变频技术在胶带输送机中的应用

　　胶带输送机具备高电压、大功率的特点，它在煤炭运输中发挥着重要作用，如果打个比方来说明他它的重要性，可以将它比喻成运输系统中的“喉咙”。胶带输送机如此重要，这就要求它具有较高的设备性能，从而保证煤炭运输工作的正常进行。在以往的运输中，胶带输送机常常会处于空载或者轻载的情况下，这就耗费了大量电能，造成了资源浪费。另外，在一些皮带输送机中，采用的软启动装置多为液力耦合器，这就容易发生电机失控的状况，损坏了输送机设备。将变频技术利用到胶带输送机中就可以解决这些问题，一些煤炭企业运用四象限变频调速技术后起到了明显的效果，它对输送机起到了保护作用，解决了电机失控的问题，减少了故障的发生，延长了设备的寿命。而且还能够提高输送机的运行效率，减少了运行过程中电能的损耗，具有很好的节能效果[3]。

　　2.6变频技术在泵中的应用

　　泵将机械能装换为液体能量，以抽送液体为目的。水泵不仅可以用来输送液体，而且能够实现液体增压，它在矿区给水、给液中发挥着重要作用。在以往的工作中，泵空转时间相对较长，在频繁的起停工作中容易发生故障，同时也耗费了大量的电能。将变频技术运用到泵中可以有效的提高设备运行率，减少设备故障的发生，同时能够起到很好的节能效果，操作起来也非常简单。其中中国矿业大学设计出了一套煤矿井下排水泵站的监控系统，这在提高水泵性能方面有很好的效果。将变频器利用到水泵中，可以给水泵的起停减速，使井下液位达到恒定，减少了泵的空转时间，起到了很好的节能效果。

　　3结语

　　随着经济的不断发展，煤炭行业的规模不断扩大，提高煤矿机电设备水平变得越来越重要。变频技术不仅具有很好的调节性能，而且又很好的节能效果，将变频技术应用到煤矿机电设备中是科技发展的必然结果。目前，将它运用到了风机、提升机、空压机等设备中，减少了设备的损坏，提高了设备的利用率，同时也节约了大量的电能。但是，具备这些作用还不够，我们要不断改进变频技术的应用水平，使其更好地为煤矿机电设备服务。

　　参考文献：

　　[1] 谭春培.煤矿机电设备中变频技术的运用[J].才智,2012(18)：15.

　　[2] 梁吉鹏.变频节能技术在煤矿机电设备中的应用[J].科技风,2008(11) ：55-56.

　　[3] 闫 伟，李书有.变频器在常村煤矿井下胶带输送机中的应用[J].科技情报开发与经济,2011(25) ：76-77.

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