煤矿机电设备变频控制技术研究

张锟鹏

摘  要：煤炭资源的开采与生产，对于机电设备的要求较高，为了提高煤炭资源开采的安全性与稳定性，应优化机电设备的合理应用。煤矿开采过程中，会产生大量能源消耗，其中机电设备所产生的能源损耗最大，为此就应当探讨如何减少机电设备能源损耗问题，减少能源资源的浪费，有效提高煤矿开采与变频控制技术运用的综合性效果。也可以有效减少煤矿开采过程中由于施工作业与设备运行对于周边环境所造成的干扰与影响。该文首先介绍了变频控制技术原理与电路组成，进而探讨了煤矿机电设备变频控制技术的应用方法，为煤炭资源的稳定开采提供设备保证。

关键词：煤矿开采;机电设备;变频控制技术

中图分类号：TD712     文献标志码：A

1 变频控制技术及电路组成

1.1 变频控制技术工作原理

通常来说，进行矿山开发时，对于煤矿机电设备的需求较高，设备会进行长时间的负荷运行，为此应当采取有效措施減少资源的消耗与使用。为此就可以充分利用变频控制技术，在满足煤矿开采需求的同时，避免煤矿开采机电设备出现力矩过剩的现象。变频控制技术的应用，具体包括计算机技术、电力技术、电机传动技术等，充分利用机械设备与电力技术就可以有效提高技术应用的综合性效果。

变频控制技术的应用，首先是在半导体中通过交流电，进而对交流电进行频率调整，通过相关设备将交流电转化为直流电，通过逆变器调节并控制电流与电压，以实现对于机电设备运行速度的有效调节。通过这种技术措施，可以有效减少电力损耗，节约能源资源，同时也减少对于周边环境的干扰与影响。另外，采用变频控制技术时，也可以充分利用电流频率与电机转速之间存在的同比增长关系，基于技术与设备应用的具体工作量进行速度调整，设备运行负荷升高时，则提高工作速度;设备运行负荷下降时，则降低工作速度。通过这种方式，通过调整电流频率以实现对于电机转速的有效控制。

1.2 变频控制技术电路组成

在变频控制技术的应用过程中，其电路组成包括整流电路、直流电路、控制电路与逆流电路，通过变频电路组成部分之间的相互作用，满足煤矿机电设备控制的实际需求。变频控制技术的应用，为机电设备运行提供保证，主要控制方向包括设备运行速度控制、设备运行效率控制、设备运行能源的控制，因此应保证技术运用效果。随着时代的发展，变频控制技术的应用与研究，包括模糊自动化控制、人工神经网络技术等新型技术手段，这些技术手段的应用，也成为促进变频控制系统集成化水平提升的重要途径，也因此而促使高级专用集成电路等控制系统在煤矿开采中得以广泛应用。随着变频控制技术水平的日渐提升，编程与通信等越来越多的系统功能得以拓展，奠定了良好的技术应用基础。

采用低压变频控制技术时，应包括电力设备、交流电动机及其他设备等相关设备设施，这种技术使用的电气传动系统为电压低于1 kV、频率在50 Hz或60 Hz、负载侧频率为600 Hz。当交流电压超过1 000 V但低于35 kV时，适用于电力交流设备与控制设备等。在变频控制技术的应用过程中，提供对供电频率的调节，实现固定电网由50 Hz向30 Hz～230 Hz的变频电网转变，电压适应范围为142 V～270 V。

2 煤矿机电设备变频控制技术的应用

2.1 运输设备中的变频控制技术应用

在煤炭资源的开发过程中，运输设备的应用十分普遍，主要是通过绕线电机进行转子绕组，进行降压启动，进而开展工频巡行，以液力耦合器为主导实现力向皮带机的转换。矿山煤炭开采时，皮带机首先驱使轮毂产生动力并实际运行，充分利用摩擦力促使皮带转动与稳定运行。皮带利用摩擦力及其自身张力，实现皮带在滚轴上的合理运行。通常来说，煤炭资源生产作业时，启动皮带会产生较大电流，出于对这种现象的有效规避，可将电阻串接于转子上，以实现转矩的优化与改善，降低空载系统压力。这些技术措施的应用，可以起到一定的技术效果，但在减少皮带启动电流方面的技术效果有所不足，有可能导致电网电压稳定性不足的问题，甚至造成电机设备内部温度过高。皮带机设备启动时间较短，且长期使用过程中会出现运输设备老化或皮带断裂等问题，因此应当做好对于皮带养护与管理工作，避免出现由于皮带机实际运行效果有所不足而导致煤炭资源开采安全及效率受到影响。

另外，在液力耦合器在实际运行过程中，也有可能出现设备内部温度异常升高、设备部件严重磨损等问题，都会导致设备维护管理成本增加，也导致设备运行对周边环境造成较大的影响。这些问题的存在，都会导致煤炭资源正常生产受到影响，为此可将变频控制技术应用于液力耦合器当中，保证皮带机设备启动与停止时，皮带能够软起、软停，保证设备稳定运行。另外，应该优化变频控制技术，实时观察皮带负载情况，调整力矩与输出频率，有效规避由于设备过载运行所产生的危险。

2.2 提升设备中的变频控制技术应用

在煤炭开采过程中，对于提升设备的应用，也应当充分利用变频控制技术保证设备运行水平。传统的提升设备运行模式，就是将金属电阻接入电动机转子电路当中，进而通过接触器以实现金属电阻切除，以实现设备调节速度的有效提升。而在这一过程中，设备的实际运行与工作方式存在较多问题，例如会造成较大的电阻耗能，提升设备运行过程中不具备较好的散热效果，设备运行速度不具备足够的可调节范围，降低设备运行调速。另外，提升设备减速段与设备下放的过程中，也存在动力制动问题，这就导致电源能量无法实现完全消耗，造成电力能源的不必要消耗，导致设备损坏，导致设备运行安全水平不足。

在提升设备中采用变频控制技术时，可以很好地对上述问题加以解决，确保提升设备运行状态能够始终保持稳定，并进行速度调整。而在这一过程中，对于设备运行速度的调节主要采用电气控制调节，而非传统的机械调节方式，从而这种方式的应用，减少提升设备实际运行过程中所产生的冲击与摩擦，使设备使用寿命有效延长。同时，变频控制技术的应用，可实现有效的回馈制动效果，一旦提升设备处于负力运行状态，电动机会进一步生成再生能量，向电网进行传输，以减少电力能源的使用与消耗。另外，变频控制技术的应用，还可以通过编程与电控等方式，实现继电器逻辑关系的调整，减少设备运行失误情况，减少设备运行成本投入，对煤矿开采经济效益加以保障。

2.3 通风设备中的变频控制技术应用

在矿山开采过程中，对于通风设备加以应用极为必要，通过通风设备以实现矿井空气流通，排出有害气体，进行通风换气，因此可以认为，通风设备的运行直接关系到井下矿工的生命财产安全，在煤炭资源生长的整体过程中起到极为重要的作用。就目前而言，随着煤炭开采深度日益加深，矿井通风设备也需要具备更高的性能与较大的功率，为更深层次的井下作业提供保证。为了更好地发挥通风设备的应有效果，可将变频控制技术应用于通风设备当中，根据具体通风需求进行通风设备运行功率的有效调节，减少电力能源的消耗与浪费，保证通风设备运行的稳定性与安全性。另外，在通风设备运行中，采用变频控制技术，还可以很好地减少设备启动电流，减少矿井设备所面临的冲击，实现有效的设备保护，确保设备使用寿命得以延长，减少设备维护与管理工作的投入。另外，还可将变频控制技术应用于绞车设备当中，完善设备控制效果，通过变频控制技术与PLC技术的相互结合，保证设备安全。

3 结语

在煤矿开采过程中，对于机电设备的合理应用，应结合变频控制技术以保证其设备应用效果。为实现技术目标，可在运输设备、提升设备与通风设备中合理利用变频控制技术，有效减少电力损耗，节约能源资源，实现对于电机转速的有效控制，保证技术运用效果，为更深层次的井下作业提供保证。

参考文献

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[2]赵纯宝.煤矿机电设备存在的问题及变频控制技术的应用[J].科技创新与应用，2018（19）：165-166.