变频控制技术在煤矿机电设备中的应用

　　摘要：煤矿生产作为一项高能耗的作业，它要求在尽可能提高生产效率的同时，也尽可能节约能耗。在煤矿生产作业中需要运用到许多种类的煤矿机电设备，煤矿生产能耗主要就是来自于这些煤矿机电设备的运行能耗，所以，若想实现节能目的，应当要积极应用煤矿机电变频控制技术。本文主要针对煤矿机电变频控制技术与节能进行了分析。

　　关键词：煤矿机电； 变频控制技术； 节能；

　　Abstract:

　　Coal mine production is an operation with high energy consumption, it requires to improve the production efficiency as much as possible and save energy consumption at the same time. Many kinds of coal mine electromechanical equipment need to be used in coal mine production operations, the energy consumption of coal mine production mainly comes from the operation energy consumption of these coal mine electromechanical equipment, therefore, if energy conservation is to be realized, the frequency conversion control technology of coal mine electromechanical equipment should be actively applied. This paper mainly analyzes the electromechanical frequency conversion control technology and energy conservation in coal mines.

　　Keyword:

　　coal mine machinery and electricity; frequency conversion control technology; energy conservation;

　　我国地大物博、资源丰富，但同时也是一个能源消耗大国，所以一直以来都万分重视煤矿行业的发展。在煤矿生产作业中离不开各类煤矿机电设备，但煤矿机电设备普遍运行能耗大，有的生产效率也不高，极大的影响了煤矿综合效益。后来，人们为了解决这一问题，将变频控制技术应用到了煤矿机电设备中，从而既有效降低了煤矿生产能耗，又大大提高了煤矿综合效益。

　　1. 变频控制技术的概念、原理及优点

　　（1）概念

　　变频控制技术是在现代科学发展的背景下出现的一种高新技术，简单来说，其是指利用现代科技手段和设备，通过电流频率改变实现节能和高效的技术。变频控制技术可以应用到许多行业和领域的机电设备当中，包括煤矿行业。在煤矿机电设备中应用变频控制技术，可以实现煤矿生产能耗的降低及煤矿综合效益的提升，因此该技术在煤矿行业中拥有着极大的发展前景。

　　（2）原理

　　变频控制技术的基本原理是利用变频器来实现对电频频率的控制。变频器是一种结构比较复杂的设备，其主要由三部分组成，这三部分分别是：电源板、电极电容及控制面板。对于一些传统的机电设备而言，由于其中没有使用变频器，所以其的电流频率是不可改变的，而只能够长期以恒定状态进行运行。但在恒定状态下，机电设备无疑能耗较大，久而久之也会影响到设备的使用寿命。而如果在机电设备中应用了变频控制技术，即使用了变频器的话，则可以结合实际生产需求来灵活地改变设备的运行速度、调节设备的运行状态，从而避免很多不必要的能源消耗，最终实现生产节能和提效的目的。具体来说，应用了变频控制技术的机电设备在运行过程中，其所需的工频电源首先会经过整流装置的处理，使原本不可调控的电压及频率的交流电转化成为可调控的直流电，然后再根据实际生产需求来调控直流电的幅值及频率，最后通过逆变装置将直流电转化成为设备运行所需的交流电，并用之来驱动设备进行生产作业。另外，一般情况下，为了充分发挥出变频控制技术的作用，除了使用变频器以外，还需要再配设空气自动开关、噪声消除器等相关辅助装置，这样可以更好的保障电流输出的安全性与稳定性。

　　（3）优点

　　对变频控制技术的优点进行总结来看，其主要可以归结为以下四点：一是变频器中的功率器件采用的是智能功率模块IPM,可以实现灵活的功率变频；二是变频控制技术对传统压频比的控制方式进行了不小的改进，并对控制理论进行了革新，大大扩展了相关技术的应用范围；三是变频控制技术作为一种高新技术，其还综合应用了人工神经网络技术和模糊自优化控制技术等其他高新技术，实现了自身集成系统的集中，并还在此基础上发展形成了先进的专用集成电路；四是变频控制技术同时兼备多种功能，包括调速功能、通信功能及编程序参数辨识功能等，具有着非常广泛的综合应用范围。

　　2. 煤矿机电变频控制技术与节能的具体应用

　　（1）通风机中的变频控制技术与节能应用

　　通风机是在煤矿生产作业中需要运用到的一类十分重要的设备，但是以往通风机在运用中的一项难题是，通风机本身是无法进行随机变频的，所以往往会浪费大量的能源，不利于节能和提效。后来，随着煤矿机电变频控制技术的出现与发展，这一难题迎刃而解。在通风机中应用了变频控制技术之后，可以根据实际煤矿生产需要而灵活调节其的电频频率，从而有效降低通风机运行过程中的能源消耗，并提升其作业效率。以某煤矿的生产作业为例：某煤矿在生产作业中需要通风机达到2100m3/min的风量要求即可，但是其所应用的BDK40-6-No7型通风机的实际风量远超这个数字，该通风机的总风量约为2970m3/min,在运行过程中的功率约为154kW,这意味着会浪费大量无用的功率；而在该通风机中安装了2000kW的变频调速器，并将变频输出频率设置为39Hz、输入电压设置为400V之后，其在实际生产作业中若想达到2100m3/min的风量要求只需要消耗110A的电流即可，而在运行过程中的功率仅约75kW,与在使用变频控制技术之前相比约可节约43%左右的电能。

　　（2）皮带输送机中的变频控制技术与节能应用

　　在煤矿生产作业中，皮带输送机起着十分关键性的作用，是一类必不可少的煤矿机电设备，被誉为煤矿生产系统的"咽喉".传统的皮带输送机在运行过程中主要具有电压高、功率大等特点，因此能源消耗较大。倘若皮带输送机的质量和性能不达标的话，那么也将会极大的影响到煤矿生产效率，甚至还可能会引发一些生产安全问题。对于传统的皮带输送机来说，即使其是处于轻载或者空载的状态下，设备依然会正常运行，这就等于浪费了许多不必要的电能，从而增加了煤矿生产成本，降低了煤矿综合效益。再者，部分传统的皮带输送机中的软启动装置应用的是液力耦合器，液力耦合器的缺点在于非常容易发生电机失控现象，而一旦发生电机失控，则就会造成设备损坏。但若在皮带输送机中应用变频控制技术的话，这些问题即可得到有效的解决。通过在皮带输送机中应用变频控制技术，首先可以对设备产生有力的保护作用，以预防其在运行过程中发生各种各样的故障，尤其能够有效避免电机失控问题的发生；其次变频控制技术还可以帮助皮带输送机提升运行效率，进而提高煤矿综合效益；当然，最重要的一点是，在应用了变频控制技术后，可以使皮带输送机在处于轻载或者空载状态下时不会消耗大量的电能而进行运转，从而大大降低其运行能耗，达到节能的目的。以某煤矿的生产作业为例：某煤矿在生产作业中运用的是一个由顺槽皮带、上下山皮带、1030大巷运输皮带、大倾角皮带及上仓皮带所组成的皮带输送机系统，其中，井下胶带输送机部分虽然功能完善、成本较低且维护方便，但是却存在着电流较大的缺点；而在该设备中应用了变频控制技术之后，其的电能消耗得到了显著降低。

　　（3）矿井提升机中的变频控制技术与节能应用

　　矿井提升机在煤矿生产作业中的应用非常重要，并且矿井提升机通常都是在比较恶劣和繁重的环境下进行运行，实际运行条件非常复杂，因此必须要有效保障设备的质量和性能，否则将会给煤矿生产带来十分不利的影响。矿井提升机在实际运行过程中，需要一直反复执行操作和重启命令，期间有着非常多的调速任务，这导致其非常容易在运行过程中出现故障问题，而一旦设备发生故障，则会直接影响到整个煤矿生产作业的正常开展。所以为了解决这一问题，需要在矿井提升机中应用变频控制技术。通过在矿井提升机中应用变频控制技术，可以辅助设备进行更高效率和高质量的作业，并节省大量的能源消耗，有效避免因一直反复执行操作和重启命令而导致设备出现故障。另外，近年来市场上针对矿井提升机又专门研发出了一种新型风光提升机变频器，将之应用在矿井提升机中，可以与矿井提升机之间产生更高的兼容性，从而更好地强化矿井提升机的性能、更加充分地发挥出变频控制技术的优势，因此这种新型风光提升机变频器未来将在矿井提升机中展现出更加广阔的应用前景。

　　（4）流体负荷设备中的变频控制技术与节能应用

　　在煤矿生产作业中需要运用到各种各样的流体负荷设备，流体负荷设备是一个很大的范围，常见的诸如风机、给水给液用泵等均属于此类。若在风机当中应用变频控制技术，则可以有效降低风机的实际转速及风压，进而减小风机的实际输出功率，最终达到节省风机运行电能消耗的目的。若在给水给液用泵中应用变频控制技术，一者可以大大提高设备的工艺系统控制的灵活性，二者可以提高抽水泵的平滑起停和加减速控制的灵活性，从而更有效地保证井下液位的恒定性，减少因抽水泵频繁起停或者设备空转而造成的巨大能源浪费，以及还可以提高设备运行的安全性与稳定性。

　　（5）井下变频器泄漏通信综合系统的应用

　　井下变频器泄漏通信综合系统本身就是基于变频控制技术而研发的一种综合系统，其有着非常完善的服务功能及非常广泛的应用范围。目前在世界煤矿行业中，井下变频器泄漏通信综合系统可称得上是变频器通讯传输模式之最。该系统中不但应用了变频控制技术，而且还应用了语言及数据通道，可实现对煤矿井下作业中各种信息信号的全面有效传输。该系统在实际运行过程中，通过上行信号作为监控系统和电话交换系统，下行信号则负责向变频器泄漏电缆进行下行传输。

　　3. 结语

　　综上所述，在煤矿生产作业中离不开对各类煤矿机电设备的应用，但是传统的煤矿机电设备大多运行能耗较大，从而导致了煤矿生产整体能耗较大。但是，自从出现并应用了煤矿机电变频控制技术后，煤矿机电设备运行能耗得到了大大降低，过去的一些问题皆得到了有效解决，因此在未来煤矿行业的发展中，应当要继续积极应用煤矿机电变频控制技术来实现节能目的。

　　参考文献
　　[1]杨向明。煤矿机电变频控制技术与节能分析[J].能源与节能，2019（09）：52-53.
　　[2]仇剑博。煤矿机电变频控制技术与节能探讨[J].石化技术，2019,26（08）：265+269.
　　[3]魏金玉，王衡。煤矿机电变频控制技术与节能应用研究[J].河南科技，2019（07）：68-69.
　　[4]闫军。关于煤矿机电变频控制技术与节能问题探讨[J].资源节约与环保，2019（02）：4.