关于变频变频制约技术在煤矿机电设备中运用一般

【摘要】随着计算机技术、电子技术和自动控制等技术的迅速发展，变频控制技术的应用也日渐成熟，并成为新时期节电、环境改善、技术优化的一种重要手段。煤矿开采行业的一个显著特征是耗费大量电能，电耗成本在其生产成本中占据着相当大的比例，而提升、排水、通风和压气等设备的电能消耗为总能耗的2/3 以上，且其中的很大一部分属于浪费。为改善这一现状，煤矿工作人员于近年来开始尝试在机电设备中引入变频控制技术，从而有效地激发了煤矿领域频控制技术的应用潜能，并且在实践中取得了较好的效果。基于此，本文对变频控制技术在煤矿机电设备中的应用进行了研究。
【关键词】变频控制技术 煤矿机电设备应用

近年来,国内煤炭行业展现了良好的发展趋势，各类新工艺、新技术、新设备、新手段得到了广泛的应用，特别是在煤矿机电设备的升级与改造中，变频技术的应用具有重要的意义。与传统的煤炭机电设备相比，应用变频技术的新型煤炭机电设备具有高效、节能、安全的优势，对于提高煤矿企业的经济效益与社会效益具有积极的作用。

一、变频技术原理及发展

交流变频调速技术是微机技术、电力电子技术和电机传动技术的综合应用，是强弱电混合、机电一体的综合性技术。其实质是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，其基本原理是通过整流桥将工频交流电压变为直流电压，再由逆变器转换为频率、电压可调的交流电压作为交流电机的驱动电源，使电动机获得无级调速所需的电压和电流，是一种无附加转差损耗的高效调速方式之一。变频调速技术之所以在能源危机中应运而生，就是因为它能根据电机负载的变化实现自动、平滑的增速、减速，从而大幅度提高工作效率。变频技术在理论和应用方面都取得了较快的发展。在功率器件方面，经过了GTR、IGBT 的更替，并进一步发展为智能功率模块(IPM)；在

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控制理论方面，压频比(U1/f)控制方式得到很大改进，矢量控制和转矩直接控制方式在实际变频器中广泛应用，模糊自优化控制、人工神经网络等控制方法成为新的研发方向;调速系统的集成度越来越高，从单片机开始，先后产生了数字信号处理器(DPS)、精简指令集计算机(RISC)和高级专用集成电路(ASIC)；在功能方面，变频器的综合化程度越来越高，除了能完成基本的调速功能外，还具有内置的可编程序、参数辨识及通信等功能。
变频控制技术在煤矿机电设备的应用

1、变频技术在皮带机中的应用

皮带机的功率较提升机来说更大，它是通过然绕线电机经转子绕组降压启动后工频巡行，经液力耦合器切换到皮带机。其工作原理是通过驱动轮毂，依靠摩擦力牵动皮带运动，皮带通过其特殊的张力变形以及摩擦力带动在滚轴上运动。其中转子串接电阻改善转矩和减压空载启动等方法，但启动电流还是过大，这样容易产生电网电压剧烈波动、电机内部机械冲激、发热等现象。由于启动时间过短，加大了皮带断裂、老化，要求皮带任性够强。液力耦合器运转时引起内部油温上升，磨碎部件程度加大等，既加大了维护难度与成本，还污染社会环境，导致难以功率平均和同步问题。采用变频技术实现皮带传输机软起、软停等运行方式，稳定了皮带机工作性能。改造之后，系统可以根据负载变化情况，调整输出频率和力矩，改变了以往电机工频恒速运行模式，在一定程度上节约电力能源消耗。系统功率因数在过程当中到达90%以上，大大提高了工作效率。高压变频器采用了皮带机能量回馈功能，进一步节约了能源消耗，同时也减少了其他设备的维护费用，节约资金，完善了环保方面。

2、变频控制技术在通风机中的应用

通风机在矿山设备中是非常重要的组成部分，而其中以主扇风机在生产中的运用作用最为重要。通风机是矿井作业中通风设备，该设备运作时间也是非常的长，在生产过程中该设备可以说是矿井的“呼吸器官”。伴随着煤矿开采深度的增加，由于开采越深所受到的风压也随之增大，通风机需要达到的功率也越来越大。因此，要使通风机达到较大的功率就成为了非常困难的问题。在矿山作业过程中，均将变频调速作为通风机设备的主要技术，这就能够有效根据实际的需要来改变风量的大小，同时该技术具有优秀的低耗能特点，因而被广泛运用到了该设备中。经过改造后的通风机能够在变频控制技术的支持下，有效实现变频软启动的工作，能够避免出现启动时电流过大，进而对电网设备造成冲击，导致危险事故的发生，同时又能够根据需要对设备进行启动和停止。在通常情况下，通风机基本是以较低的速度进行运作，这就使通风机的强度得到了有效地控制，能够使通风机的使用时间更加长，进而减少维修次数。但是在电机运用的过程中，要确保电机的转速能够一致，那就应当严格控制两台电机的运行频率，尽可能地使其保持一致，这就能够避免出现风阻的情况，导致风机受到影响无法常规运作。
矿井提升机频控制技术的应用
在煤矿中，矿井提升机的作用是对人员、物料进行安全输送，是煤矿生产中的重要设备。传统技术中是依靠电阻带动电机控制，再与鼓型控制器结合达到调速的目的，其缺点是存在过多的电阻小号，易造成散热不理想等情况的发生，且相对较小的电阻调速范围也使得精确度难以得到保障。而在矿井提升机的驱动系统当中应用变频控制技术，可以有效解决上述，不但可以使设备保护性、系统性能得到增强，而且能够进行平滑、无极的加、减速。归结其应用优点，主要表现在以下3 个方面。
（1）与编程器结合，通过指令变换的形式控制电控系统中继电器的逻辑关系，实现了梯形图与电路图间的有效转换。
（2）对于继电器的控制只需较少外部线路就能实现，减少了继电器数量，故障较多、空间不足的情况得到很大改善。
（3）在处理系统故障时，能利用编程器与触摸显示屏来实施故障排查，简化了处理流程，且实现了对电器、机械故障的随时掌握。

4、变频控制技术在井下绞车电控制系统中的应用

在电控系统和保护系统中采用变频调速技术，其中有一些具体细节，输入电源660V，频率大小为50Hz，输出功率可在0~50 之间调节，电压变动范围必须保持在负15%到正10%，频率变动的范围保持在负2.5%到正2.5%，过载能力要强，在负载变化负120%到正120%额定负载中符合四象限运行要求。有自动转矩提升功能，在低频运转的时候，能准确保证全部额定转矩，保护好各个元件过热现象。快开门方式应用于控制箱当中，电气控制应用双plc 全数字控制系统，硬件电路互相荣誉做好绞车提升控制与数字监控，并且在PLC 发生故障能技术完成零食提升。在控制系统中配置正常操作，设置各种保护设备，其中过卷装置、限速装置和加速功能保护成为相互独立的双线模式。同时还是需要有保护试验的功能。没有发出信号不能启动车，发出信号时间次数记忆要大于30 天，声光信号与控制回路具有闭锁功能。电流温度等指标能相对比较直观。
总结
市场经济也是效益经济，对于同样产品的生产，谁消耗的能量更少，谁的产品就更具竞争优势。在煤矿生产过程当中，水泵、风机等机械会消耗大量电能，而变频控制技术的应用能够以实际的生产需要为依据实现最经济的电能利用。节约了电能，生产成本自然会得到降低。按照目前趋势，在未来煤炭生产过程中，变频控制技术将在煤矿机电设备中有着更为广泛的
应用。
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