矿井机电变频控制技术与节能技术探讨

谢明明

摘 要：随着社会的不断发展与电子技术的普及，促进了变频控制技术的发展和广泛的应用。在矿区企业中，变频控制技术以其自身安全、高效、便捷的优点得到了广泛的应用和重视，可以有效的减少矿区开采过程中的能源消耗，节约资源。为了研究矿井机电变频控制技术与节能技术，本文从变频控制技术的原理及特点入手，介绍了变频控制技术在开采企业中的实际价值和意义，从长远节能和发展的角度考虑，探讨节能技术和变频控制技术，促进矿区企业的长远可持续发展。

关键词：矿井机电;变频控制;节能技术

自新中国成立以来，中国的煤炭事业得到了快速的发展，伴随着矿区企业的发展，企业规模不断地扩大，而与之有关的企业也得到了迅速的发展，导致资源的消耗越来越多，而如何能够更好地利用技术手段提升能源的利用效率，降低消耗一直以来备受关注。对于企业而言，一直以来是能源消耗典型企业，从而高效的节能技术及机电设备控制技术得到企业的广泛关注。变频技术是一种高效的节能技术，不仅可以降低资源的消耗，还能够节约成本，实现企业的利益最大化。

1 机电变频控制技术概述与应用现状

1.1 变频节能技术概述

变频节能技术通过借助半导体元件，通过控制作业时交流电源的频率，使得交流电源供应与设备能耗相匹配，可以最大限度的减少无功功率，实现节能和降低能耗的想法。如图1所示，变频控制技术的核心是变频装置，主要包括逆变装置、整流用晶闸管、脉冲发生器及中间直流装置等，变频装置构成示意图如图1所示。在变频装置工作过程中，可以实现对设备动力组件运行频率的调控，进而调控设备的运行速度。对于矿区企业中的机电设备而言，因为其在不同的工况下负载不同，所以需要在机电设备作业过程中，增加变频设备根据作业负载的不同输出不同的作业频率，从而降低功耗，提升设备的性能。

1.2 變频控制技术应用状况

在矿区设备运行过程中，随着企业的发展，其压频比控制方法也得到了快速的发展，并且在控制方法上不断地完善和创新。在对机电设备的控制方法上，可以直接的利用扭矩的形式来对设备进行控制，减少机电设备在作业过程中的能源消耗，同时也提升了能源的利用效率。随着变频技术的不断发展，出现了模糊自动化控制和人工神经网络控制方法，技术的发展促进了矿区机电设备变频控制的应用范围，实现了矿区企业节能和提升能源利用率的目的。

2 变频控制技术应用的原理及必要性

2.1 变频控制技术应用的原理

在进行变频装置作业过程中，设备所需要的工频电源需要通过整流装置处理，不能直接的调控电压及频率的交流电转换为直流电。根据实际工作状况，对直流电的幅值及频率进行调控，而后经过逆变装置将直流电转换为设备生产过程中需要的交流电，从而为矿区机电设备提供电源进行工作。变频控制技术基本原理图如图2所示，为了确保变频装置的安全运行，为了提高使用过程中的效率，需要一些辅助的装置，例如噪声消除器、空气自动开关，通过这些辅助装置可以有效的提高电流输出的稳定性及安全性，通过对数据进行分析，变频状态下，设备的运行工作效率明显高于工频状态下。

2.2 变频控制技术的必要性

在矿区事故发生的案例中，许多的安全事故大多是由于机械设备在使用过程中出现问题引起的。通过应用变频控制技术，可以有效的提升井下设备运行的可靠性及安全性，不仅能够延长设备的使用寿命，还能在某种程度上提高设备的运行稳定性，所以变频控制技术对于矿区机电设备运行安全性具有积极地意义。

3 变频控制技术在井下机电设备中的应用分析

3.1 应用于井下提升机中

井下提升机是矿区企业中最常用的机电设备，用于将煤炭运往地面的设备，在工作过程中，需要多次的调整设备的运行速度，虽然说传统的控制手段也能够对设备运行速度进行控制，但是设备的安全系数较低且耗能。变频技术的应用可以提高设备的运行效率及稳定性，并且可以根据设备运行的负载重量调整运行速度，实时的控制，不仅可以有效的利用能源还能够保证运输过程中的效率及安全性，减少设备各个组件的磨损，减少故障发生率，增加设备的安全性，对于矿区安全生产具有积极的意义。

3.2 应用于作业面采煤机中

作为井下煤炭回采的直接设备，一旦采煤机出现故障，则会直接的影响整个生产的过程，导致作业线中断，通过引入变频控制技术，可以最大限度的解决这类问题。目前，我国的变频控制技术得到了快速的发展和应用，通过在实际应用过程中采用变频控制技术可以使得采煤机在工作过程中稳定的运行，不会出现下滑跑车等现象，稳定性大幅度提升，另外，变频控制技术可以提高采煤控制系统的速度。

3.3 应用于皮带运输中

变频控制技术应用于皮带运输过程中，其原理与应用于提升机原理大致一样。在煤炭运输过程中，滚筒与皮带之间的摩擦力越大，在运输中才不会出现打滑等现象，因此皮带运输时可承载的重量越大，从而提高运输的效率及承载量，但是也因此导致设备在运行过程中承受力较大的压力。变频控制技术主要是为了解决煤炭在运输过程中，寻找设备负荷和煤炭运输的平衡点，可以实现能耗、速度及运量之间的匹配。变频控制技术可以降低设备初次启动过程中的电流，可以防止启动电流过大，导致设备出现损坏，并且可以延长设备的使用周期，在采煤运输过程中更加的安全可靠。

3.4 应用于流体负荷设备中

在流体变频设备中应用变频控制技术，可以实现对风机或水泵等设备进行变频调速。通过对风机应用变频控制技术，可以降低风机在工作过程中的转速，降低工作过程中风机的能耗，提高效率。在矿区生产过程中，水泵处于重要的地位，因为需要处理大量的水，因此水泵在工作中需要消耗大量的能源。在水泵的工作过程中应用变频控制技术，可以提高水泵的工作效率及灵活性，根据实际涌水量进行排水作业，降低能耗，避免不必要的浪费。可以实现水泵在工作过程中更加的平稳，增加了水泵工作的灵活性和稳定性。另外，应用变频控制技术后，避免设备的部件之间出现磨损，降低水泵的消耗，从根本上提高水泵的寿命。

3.5井下变频器泄漏通信综合系统

井下变频器泄漏通信综合系统的实际功能较为完善，并且自身具有较高的综合性，得到了广泛的使用。系统通过语言及数据的设置，可以对矿区生产的过程中包含的数据进行传输。系统在运行过程中，上行信号主要是为了监控系统及电话交换系统，下行信号则主要是为了实现变频器泄漏电缆的下行传输。

4 结论

矿区设备时企业在生产过程中的重要设备，并且随着自动化设备的发展和水平的提高，矿区机电设备在企业发展中占到了越来越重要的地位，发挥了不可替代的作用。矿区企业在生产中需要消耗巨大的能源，在节能减排、节能理念深入人心的今天，对矿区的设备节能提出更高的要求。变频控制技术是一项综合的技术，融合了计算机技术、电子技术，具有安全稳定高效的特点。在变频控制技术的应用中，取得了显著地效果。

通过将变频控制技术应用到矿区机电设备中，可以有效的解决我国机电设备的能源消耗问题，并且弥补行业中面临的诸多问题和不足，另外还能够在一定的程度上解决矿区的开采效率问题，通过变频控制技术可以解决生产中的节能减排问题和社会的绿色发展理念，符合当今社会的发展方向。

参考文献：

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