變頻控制技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用

徐國(guó)祥，殷濤

（山東能源臨礦集團(tuán)古城煤礦，山東 濟(jì)寧 272000）

1 變頻控制技術(shù)簡(jiǎn)介及其工作原理

變頻控制技術(shù)在使用過(guò)程中的工作原理主要指的是交流電先通過(guò)半導(dǎo)體，然后，變?yōu)槠渌l率，接著，再利用相關(guān)的設(shè)備將交流電改變成直流電，最后，再采用逆變器有效時(shí)間對(duì)電流以及電壓的調(diào)節(jié)和控制，這就是煤礦機(jī)電設(shè)備在使用過(guò)程中的無(wú)機(jī)調(diào)速，采用這種調(diào)速方法能夠更好地降低機(jī)電設(shè)備的生產(chǎn)能耗，節(jié)約能源，同時(shí)，還可以對(duì)周?chē)沫h(huán)境起到一定的保護(hù)作用。

變頻調(diào)速技術(shù)在使用過(guò)程中能夠按照機(jī)電設(shè)備的工作量對(duì)速度進(jìn)行調(diào)整以及更改，當(dāng)機(jī)電設(shè)備的工作負(fù)荷較高時(shí)提升速度，工作負(fù)荷較低時(shí)降低速度，采用這種方式能夠有效實(shí)現(xiàn)電流頻率對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制，這樣能夠更好的對(duì)煤礦機(jī)電設(shè)備進(jìn)行控制，充分保障煤礦在開(kāi)采過(guò)程中的穩(wěn)定性以及安全性，提高煤礦開(kāi)采的工作效率。變頻控制技術(shù)在使用過(guò)程中的電路主要分為四個(gè)部分：整流、直流、控制、逆變，這幾個(gè)部分相互作用、相輔相成，共同加強(qiáng)對(duì)煤礦機(jī)電設(shè)備的控制。

煤礦機(jī)電設(shè)備中使用變頻控制技術(shù)，能夠更好地提高機(jī)電設(shè)備的各項(xiàng)性能，保證機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行效率，降低煤礦開(kāi)采過(guò)程中的能耗，是煤礦行業(yè)運(yùn)行過(guò)程中不可缺少的技術(shù)之一。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，變頻器的應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大，比如，數(shù)字化、編程、通訊等，這些技術(shù)的使用都能夠?yàn)樽冾l控制技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備使用過(guò)程中提供可靠的依據(jù)。

2 發(fā)展方向

隨著變頻控制技術(shù)的快速發(fā)展，能夠進(jìn)一步促進(jìn)壓頻比控制技術(shù)的發(fā)展。在煤礦機(jī)電設(shè)備變頻控制過(guò)程中，應(yīng)用最廣泛的技術(shù)是轉(zhuǎn)炬變頻控制技術(shù)以及矢量變頻控制技術(shù)，到現(xiàn)階段為止，該技術(shù)的應(yīng)用頻率仍然很大。

在對(duì)變頻技術(shù)方面還需要進(jìn)一步的深入，該技術(shù)的研究方向比較多，比如，采用人工神經(jīng)智能網(wǎng)絡(luò)以及模糊自動(dòng)化智能控制技術(shù)等。因?yàn)槊旱V機(jī)電設(shè)備變頻控制技術(shù)在使用過(guò)程中逐漸創(chuàng)新，這樣也在一定程度上提升了變頻調(diào)速集成化水平，變頻控制技術(shù)的功能也能夠得到有效的完善，調(diào)速功能的控制得到了實(shí)現(xiàn)，而且變頻控制通訊功能能夠得到有效的應(yīng)用，還具備了一定的編程功能。

3 現(xiàn)狀

近幾年，我國(guó)變頻控制技術(shù)越來(lái)越智能化，并且已經(jīng)在煤礦機(jī)電設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用，但是，因?yàn)槲覈?guó)對(duì)變頻控制技術(shù)的關(guān)注比較晚，這也就導(dǎo)致煤礦機(jī)電設(shè)備的逆變器控制技術(shù)在我國(guó)發(fā)展相對(duì)較慢，在具體使用過(guò)程中，也存在著各種各樣的問(wèn)題。

首先，在逆變器控制技術(shù)具體操作過(guò)程中，沒(méi)有建立完善的規(guī)范體系。因?yàn)槲粗贫ㄍ晟频囊?guī)范體系，部分責(zé)任人在具體工作時(shí)責(zé)任不明確，責(zé)任具體劃分過(guò)程中容易出現(xiàn)分歧，最終導(dǎo)致變頻控制技術(shù)的使用效果不明顯。

其次，變頻控制技術(shù)在具體使用過(guò)程中管理效果比較低，并沒(méi)有對(duì)技術(shù)的使用做好足夠的監(jiān)督管理，這就導(dǎo)致在具體使用時(shí)無(wú)人值守的煤礦機(jī)電設(shè)備檢查數(shù)量相對(duì)較少，工作人員并沒(méi)有加強(qiáng)對(duì)一些錯(cuò)誤問(wèn)題的監(jiān)督管理，同時(shí)，還會(huì)影響煤礦機(jī)電設(shè)備的正常運(yùn)行。

再次，是變頻控制技術(shù)在具體使用過(guò)程中自動(dòng)化程度相對(duì)較低，而且管理過(guò)程混亂，在使用過(guò)程中可能會(huì)存在一些遺漏，需要手動(dòng)完成，這樣會(huì)影響煤礦機(jī)電設(shè)備的正常運(yùn)行，降低設(shè)備的工作效率。

4 實(shí)際應(yīng)用

4.1 在通風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用

在煤礦機(jī)電設(shè)備中，通風(fēng)機(jī)是有效保證采煤作業(yè)安全性的重要設(shè)備，能夠?yàn)椴擅汗ぷ鲃?chuàng)造良好的工作環(huán)境。在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，傳統(tǒng)的通風(fēng)機(jī)設(shè)備存在通風(fēng)能力較差，對(duì)于能源消耗較高，所以對(duì)于煤礦申請(qǐng)作業(yè)來(lái)講，傳統(tǒng)的通風(fēng)機(jī)設(shè)備并不能提供良好的工作環(huán)境。在通風(fēng)機(jī)設(shè)備工作過(guò)程中，采用變頻控制技術(shù)后，通風(fēng)的大小可以根據(jù)礦井的深度來(lái)進(jìn)行調(diào)整，不僅能夠降低能源消耗，同時(shí)，還可以為工作人員提供良好的工作環(huán)境。在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，礦井的深度越大，送風(fēng)的壓力也就越大，這樣也就會(huì)增加通風(fēng)機(jī)設(shè)備的運(yùn)行功率，在這個(gè)過(guò)程中使用變頻控制技術(shù)能夠有效地提高通風(fēng)機(jī)的工作效率，為深礦開(kāi)采提供有效的工作環(huán)境。變頻控制技術(shù)在使用過(guò)程中，會(huì)根據(jù)煤礦機(jī)電設(shè)備的具體使用情況、巷道的變化、礦井的深度，等來(lái)調(diào)節(jié)通風(fēng)機(jī)的風(fēng)速，這樣能夠加強(qiáng)對(duì)煤礦資源的合理利用。另外，在通風(fēng)機(jī)設(shè)備中使用變頻控制技術(shù)，能夠有效保護(hù)通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行功能，延長(zhǎng)通風(fēng)機(jī)的使用壽命，降低施工人員的維護(hù)以及檢修成本，最終能夠有效地提高通風(fēng)機(jī)的工作效率，為煤礦開(kāi)采工作提供便利。

4.2 礦井提升機(jī)中變頻技術(shù)的應(yīng)用

在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，礦井提升機(jī)是一種非常重要的設(shè)備，提升機(jī)主要負(fù)責(zé)人員、開(kāi)采材料以及煤炭的運(yùn)輸，提升機(jī)在具體運(yùn)行過(guò)程中需要頻繁的啟動(dòng)、停止、調(diào)速。在以前提升機(jī)在具體工作過(guò)程中，主要是通過(guò)切換相應(yīng)的檔位進(jìn)行調(diào)速，這些檔位與提升機(jī)轉(zhuǎn)子上串的電阻連接，在應(yīng)用中主要是通過(guò)調(diào)節(jié)電路中的電阻進(jìn)行調(diào)速。這樣的操作方式雖然簡(jiǎn)單，但是，在具體運(yùn)行過(guò)程中會(huì)浪費(fèi)許多電能，電阻在使用過(guò)程中長(zhǎng)期發(fā)熱會(huì)出現(xiàn)損壞的情況，這樣的調(diào)速方式在具體使用過(guò)程中十分不經(jīng)濟(jì)。此外，該技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)提升機(jī)的無(wú)極調(diào)速，這樣就會(huì)導(dǎo)致提升機(jī)設(shè)備在啟停時(shí)產(chǎn)生較大的晃動(dòng)，會(huì)嚴(yán)重影響提升機(jī)的運(yùn)行安全。鑒于這些問(wèn)題，煤礦提升機(jī)在具體使用過(guò)程中需要進(jìn)行變頻技術(shù)控制的使用，在進(jìn)行變頻控制技術(shù)改造后，提升機(jī)能夠有效實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速，避免在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生大量的電能浪費(fèi)，因?yàn)閷?shí)現(xiàn)了無(wú)極調(diào)速，提升機(jī)設(shè)備在具體運(yùn)行中可以更加平穩(wěn)，有效提升煤礦提升機(jī)設(shè)備的可靠性。最重要的一點(diǎn)就是變頻控制技術(shù)不采用機(jī)械設(shè)備的開(kāi)關(guān)來(lái)進(jìn)行調(diào)速，這樣可以防止出現(xiàn)因設(shè)備損壞而導(dǎo)致安全事故發(fā)生的問(wèn)題。

4.3 電控絞車(chē)的變頻控制技術(shù)

在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，傳統(tǒng)的斜井絞車(chē)控制系統(tǒng)主要采用的是交流繞線式電機(jī)串電阻調(diào)速系統(tǒng)，電阻的投切通常是使用接觸器來(lái)控制的，如果在高強(qiáng)度的工作環(huán)境中使用這種系統(tǒng)，比如，使用次數(shù)過(guò)于頻繁等，就會(huì)導(dǎo)致交流接觸器接觸頭發(fā)生氧化的情況，進(jìn)而影響機(jī)械設(shè)備的使用。同時(shí)，傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的控制層面還比較低，具體控制并不準(zhǔn)確，綜合性能較差。在使用過(guò)程中，還經(jīng)常導(dǎo)致各種各樣的問(wèn)題發(fā)生，比如，停車(chē)位置不準(zhǔn)確等。在電控絞車(chē)上使用變頻控制技術(shù)，正好可以解決上述問(wèn)題，同時(shí)，還具有其他的優(yōu)點(diǎn)，比如，對(duì)于電壓的波動(dòng)可以控制到很小的范圍內(nèi)，對(duì)于頻率波動(dòng)的范圍控制也較為準(zhǔn)確，機(jī)電設(shè)備的輸出頻率以及輸出功率可以進(jìn)行高度的調(diào)控。根據(jù)這些結(jié)果，不難看出，變頻控制技術(shù)在斜井絞車(chē)控制系統(tǒng)上的應(yīng)用，能夠有效地提高斜井絞車(chē)系統(tǒng)的過(guò)載能力，充分滿足煤礦開(kāi)采的需求以及運(yùn)行的要求。

4.4 采煤機(jī)采用變頻控制技術(shù)

在煤礦具體開(kāi)采過(guò)程中，采煤機(jī)是集電氣液壓與機(jī)械與一體的核心設(shè)備，采煤機(jī)具體建設(shè)相對(duì)較大而且復(fù)雜。因?yàn)槊旱V工作通常是在地下完成的，地下采煤環(huán)境相對(duì)惡劣，剪切設(shè)備在具體使用過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)故障，這樣就會(huì)給煤礦開(kāi)采帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)損失。然而，剪切設(shè)備的使用還存在著一些優(yōu)點(diǎn)，比如，使用剪切設(shè)備，可以有效地減少相應(yīng)工作，并且提高采煤工作的安全。尤其是近幾年，我國(guó)一直在推動(dòng)可再生能源的使用，可再生能源在生活的各個(gè)領(lǐng)域中引起了廣大的注意，不再大規(guī)模地使用不可再生能源。

為此近幾年對(duì)于煤礦的需求量在逐漸減少，一些煤礦開(kāi)采公司自身發(fā)展太多，為了能夠更好地降低開(kāi)采成本，逐漸考慮采用變頻控制技術(shù)。在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，采煤機(jī)可以使用逆變器進(jìn)行改變，電壓可以根據(jù)采煤工作的具體要求以及工作頻率進(jìn)行設(shè)定，這樣可以使采煤機(jī)處在最合適的工作狀態(tài)，防止因?yàn)殡妷哼^(guò)高而出現(xiàn)的能源消耗，節(jié)省煤礦開(kāi)采的成本。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在煤礦開(kāi)采行業(yè)中，由于機(jī)電設(shè)備的升級(jí)以及變頻控制技術(shù)的有效應(yīng)用，能夠在一定程度上促進(jìn)煤礦開(kāi)采行業(yè)的發(fā)展。經(jīng)過(guò)使用變頻控制技術(shù)，能夠有效提高機(jī)電設(shè)備的穩(wěn)定性以及安全性，在設(shè)備的運(yùn)行速度方面具有較強(qiáng)的可調(diào)控性，操作相對(duì)簡(jiǎn)單，在工作效率方面能夠得到提升，并且不會(huì)占據(jù)大量的空間，有效提高煤礦開(kāi)采的工作效率以及能源的利用效率。