煤矿机电设备变频技术探讨

张毅

（山西霍州煤电集团吕临能化有限公司庞庞塔矿山西霍州031412）

有效提高煤矿企业的经济效益，尽量降低其经济成本就必须做到提高控制能耗水平，而矿井设备占煤矿企业用电量的绝大部分，因此升级矿井生产设备，降低能耗成为企业节能减排的关键。变频技术的发展和应用能够有效推动机电设备节能增效，从而使煤矿开采事业进入一个新的发展阶段。

1 变频技术在煤矿机电设备的应用现状

随着电子科技技术的不断发展，变频技术被广泛应用到越来越多的领域，其在煤炭开采领域的优势也将得到更好的运用和发挥。变频技术应用到煤矿机电设备中能够有效降低设备耗损，提高工作效率，有效提高煤炭开采工作的安全性和高效性。

1.1 变频技术在采煤机中的应用

变频技术主要指交流变频技术，这一技术能够将直流电变换成不同的交流电或者将交流电变成直流电再逆变成不同的交流电，频率在这些过程中不断发生变化，而改变电动机的工作电源频率能够有效改变电机转速，从而有效提高机电设备的工作效率、降低其工作损耗。由于工作环境坡度大，采煤设备需要经常开启或关闭，普通的两象限变频调速无法满足这一要求，变频技术在采煤设备中的应用能够有效提高采煤的工作效率，弱化安全隐患，更好地保证采煤工作的运行。我国目前的电牵引采煤机的行走功率最大为2×110kw，采煤机在牵引力速度不变的情况下采用四象限交流变频技术效果非常明显。将两象限变频器改为四象限变频器能够在发电状态下将发生逆变的电路与整流电路互换，并将电量回馈到电网，这一过程能够有效达到调节的目的。四象限变频器具有控制灵活、操作方便和速度调节可靠的多重有点，值得广泛提倡和应用。

1.2 变频技术在流体负荷设备中应用

在流体负荷设备中发挥作用时，变频技术主要表现在应用风机和水泵风机和水泵的负载转矩与转速的平方成正比，对过载能力的要求相对较低，这一情况决定了可以采用普通功能型变频器。传统老式的的变频器多采用节流方式进行调速，具有工作效率低、效果差的缺点，越来越不能够适应当前环境下矿井生产的需要。为了提高矿井生产的安全系数和产量，应该确保泵和风机的设计都保存足够的裕量。目前变频技术在煤矿领域得到了越来越多的应用，尤其被广泛应用到风机节能改造和水泵中。

为了满足煤矿生产的特殊环境，专门研制的变频调速装置应运而生。截止到2002年，我国国有的重点煤矿风机总量为1486台，大约一半的煤矿风机通风效率达不到煤炭生产的要求，其平均通风效率尚不足百分之五十，很难满足煤矿特殊环境下的通风要求，因此运用变频技术对风机进行了改善。改善后的风机具备了系统自动化控制功能、风量闭环控制功能以及电机过流保护功能。这些功能的改善使得PLC接到运行指令时能偶进行有效判断运行几号和运行方式；能够通脱调节变频器输出频率，从而达到改变风机转速的目的；电机变送器能够将主回路电路电流信号进行转换然后传送如CPU内部功能存储器，当电流信号超过设定之后便可立即进行保护。

我国目前拥有的大型排水泵约为5000台，这些排水泵的排水耗电量非常巨大约占矿井用电总量的三分之一。使用变频技术能够使水泵具备启停平滑和加减速适时的功能，应用变频技术不仅能够改善我国矿井所大量应用的风机功能也能够有效改善水泵的性能。

变频技术除了被广泛应用到改善风机和水泵功能以外还被应用到提高提升机的性能上。通过运用不同功率确保提升机在启动或停止过程实现缓冲能够有效减少提升机对机械的摩擦。提升机带有的测速发电机发出超速信号时，变频器能够进行自动减速从而实现自动限速保护功能。当提升机给出“上行”或“下行”的不同命令时，如果操作人员进行的操作与命令不符，连锁功能会拒绝执行这一操作，变频器不会启动从而实现连锁开机功能。

2 变频技术在煤矿机电设备中的应用展望

随着电子科技术发展的不断深入，变频技术在煤矿机电设备中的应用会越来越广泛，但是在当前情况下，我国变频技术的发展还不够全面，变频技术还不够成熟，应用范围也相当有限，发达国家许多研制成功并已投入使用的高新技术在我国尚属于研发阶段，与发达国家的差距过大，但是也说明了变频技术在我国煤矿机电设备中还有很大的提升与发展空间。为了快速缩小与发达国家的科技水平差距，我国应该加大对这一领域的投资力度，普及变频技术在煤矿机电设备中的应用。

煤矿机电设备种类庞杂，功能各异，因此必须充分解决好变频器设备的匹配问题，只有这样才能不断实现机电设备的高效运转，不断扩大变频器的使用范围，是变频器在更加广泛的层面上得到应用。煤炭是我国的传统能源，无论蕴藏量还是消费量都非常的巨大，因此煤炭开采量巨大，开采任务繁重，同时也意味着对变频器存在着很大的需求量，通过变频器来实现机电设备的主要性能能够极大地推动变频技术的迅速发展。煤矿工作环境非常特殊，主要采用地下作业的方式，这一特点使煤矿开采存在很大的安全隐患，井下开采和爆破等日常工作存在很大的危险性，为了提高安全系数，保证开采工作的顺利进行，必须研发出特殊功能的变频器来配备装置，进一步加强开采设备的专业性，从而实现更多功能。当今社会，经济发展一日千里，科技发展日新月异，任何行业要想在竞争激烈的社会立于不败之地，就必须做到与时俱进，紧跟时代潮流和时代发展要求，不断接受运用新技术。煤炭业作为我国历史悠久的传统行业，必须革故鼎新，推陈出新，而不能满足当下，裹足不前，煤矿机电设备改造过程中对变频器的控制和使用也将呈现出多功能和自动化的趋势，煤炭企业应该紧紧抓住时代机遇，及时更新和升级传统的煤矿器具，提高产量和效率，不断满足人民日益增长的需求。

3 结语

变频技术在煤矿机电设备中的应用能够有效提高煤矿开采的工作效率和安全系数。通过探讨煤矿机电设备变频技术，分析其在采煤机、风机、水泵和提升机中的应用，指出了变频技术在我国当前使用中的不足，同时也展望了变频技术在煤炭领域的广阔前景。广泛投入使用变频技术能够减少财力物力的浪费，有助于实现煤矿工业的自动化，推动煤矿工业的进一步发展。

[1]王川.煤矿机电设备常见故障分析及其处理探讨[J].科技咨讯，2011(15)

[2]雷震挺，查伏强.故障检测诊断技术在煤矿机电设备中的应用[J].科技创新导报，2011(15)

[3]梁吉鹏.变频节能技术在煤矿机电设备中的应用[J].信息系统工程，2011（12）