变频控制技术在煤矿机电设备中的应用研究

赵发飞

摘 要：目前，我国煤矿开采业不断发展，开采技术不断进步，并引进了很多高科技机电设备。为了提高机电设备的工作效率，减少能源消耗，变频控制技术逐渐应用到煤矿机电设备中，不仅提高了机电设备的工作效率，而且推动煤矿开采步入新的发展时期。文章主要分析了变频技术的工作原理、发展现状以及发展优势，对变频控制技术在煤矿机电设备中的应用进行研究，为推动煤矿开采业发展提供参考。

关键词：变频控制技术;煤矿;机电设备

中图分类号：TD614 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2021）10-0-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.10.007

变频控制技术在煤矿机电设备中的不断应用，提高了煤炭的开采率，加快了我国煤炭事业发展速度，同时，推动企业规模不断扩大，满足市场发展的需要，煤矿开采业的安全性也得到了有效保障。因此，我国应加大变频控制技术在煤矿机电设备中的应用，为煤矿事业的发展奠定基础。

1 变频控制技术的工作原理

煤矿机电设备的设计既要符合动力学要求，又要充分考虑机电设备运行过程中产生的负荷，在满足机电设备正常运行的同时，提高机电设备的用电效率[1]。在煤矿机电设备中，变频控制技术的应用是必要的，其某些半导体元件的帮助下，可以将工频电流信号转换成其他频率，逐步完成从“交流电”到“直流电”的转换。变频控制技术主要包括计算机技术、电子技术、电机械设备等，构成了性能较强的控制技术，能够保障机电设备的稳定性。

变频控制技术的工作原理是改变交流电的频率，改变机电设备运行状态。在实际工作中，主要通过机械装置实现改变，涉及变频器、逆变器等设备。正常电流在通过线路输入变频器的过程中，改变其电流频率，将交流电转变为直流电，然后在逆变器的作用下将直流电转变为交流电，同时对电流和电压进行调节与控制。变频控制技术能够依据实际工作量，改变机电设备的工作速度，利用电流频率有效控制电机转速，降低工作负荷，减缓工作速度，提高机电设备的工作效率，保证煤矿开采业的安全性。

2 变频控制技术在煤矿机电设备中的现状与应用优势

现阶段，变频控制技术在我国煤矿开采业中的应用越来越广泛，推动了变频控制技术的智能化发展。但是，由于我国变频控制技术的应用时间较晚，导致变频控制技术在我国的发展相对较慢，实际工作中依然存在各种问题。一方面，在逆变器控制技术的具体操作中，并未建立一套完善的管理体系，无法对技术与工作步骤进行规范化管理，部分工作人员不清楚岗位职责，工作中容易产生分歧，无法体现变频控制技术的优势，难以提高机电设备的工作效率。另一方面，变频控制技术在实际应用中管理效果较低，对机电设备的监察力度不够，对其出现的问题无法进行及时调整，容易出现误差，影响机电设备的正常工作。

同时，变频控制技术在煤矿开采过程中的自动化程度较低，管理过程相对混乱，一些遗漏需人工操作完成，大大降低了机电设备的工作效率，不利于科学技术的推广和应用。

与传统的开采模式相比，变频控制技术在煤矿开采中更具优势。

首先，有利于提高煤矿经济效益。机电设备在变频控制技术支持下更具自动化、灵活性，使机电设备在不需要工作的情况下自动停止工作或转入休眠状态，在需要工作时及时进入工作状态，避免能源浪费，在有效降低机电设备运行成本的同时，保证生产效率的稳步提升，增加煤矿企业的经济效益。

其次，有利于改善机电设备性能。变频控制技术可以将交流电的固定频率进行直接转化，使设备性能具有可变性，提高交流电能源应用效率。同时，变频控制技术的应用，导致数字信息处理无法限制机电设备集成化电路的生成，确保机电设备能够在长时间内正常工作。

最后，有利于煤矿开采行业更具环保性。变频控制技术的应用直接降低了电能消耗率，减少生产中产生的烟气，减轻机电设备的损耗，实现节能减排。

3 变频控制技术在煤矿机电设备中的应用

3.1 在采煤机中的应用

煤矿开采行业会使用到功能不同、种类不同的机电设备，采煤机是常见机电设备之一。采煤机的运行系统相对来说较为复杂，会消耗大量能源。为减少采煤机的能源浪费，提高工作效率，需要严格控制采煤机的运行过程，利用变频控制技术对其进行改善。在实际工作过程中，采煤机会受到地质条件的影响，不同的地质条件要应用不同的功率，在此基础上改善采煤机能源损耗严重的问题[2]。

由于变频控制技术具有智能化的特点，将其应用到采煤机中能够根据实际开采过程中所遇到的情况，自动调整采煤机的运行功率，确保在不同地质条件下，提高采煤机的工作效率，避免能源浪费。因此，在采煤机中应用变频控制技术不仅能够改善传统采煤机工作中的缺陷，而且能够保证采煤机的工作效率。

3.2 在通风机中的应用

通风机是保证煤矿开采工作安全性的重要设备，为煤矿开采工作提供良好的工作环境。在煤矿开采过程中，传统的通风机通风能力较差，能源消耗率较高。将变频控制技术应用于通风设备中，可以根据矿井深度调节风力大小，减少能源消耗，为煤矿开采工作创造良好的工作环境。

在煤矿开采中，矿井深度决定送风压力，矿井越深，送风压力越大，通风设备的运行功率也随之不断加大。变频控制技术的应用可以提高通风机的工作效率，保证开采环境。应用变频控制技术可以根据通风设备使用情况、矿道变化、矿井深度，调节通风机的风速，保证资源的有效利用。同时，应用变频控制技术还能够增加通风机的运行功率，延长通风机的使用年限，降低投入成本，减少人力资源的浪费，节省维修成本。

3.3 在矿井提升机中的应用

矿井提升机是在煤矿开采中的主要运输设备，对于施工人员、开采设备、开采资源进行运输。由于运输的物品不同、重量不同，要有效掌控运输速度与停启。传统的提升机主要依靠电阻控制升降速度与停启工作，根据档位划分速度，但是要消耗大量电能，而且在控速过程中机械式开关存在一定的危险性，巨大的冲击力会对钢丝绳造成严重磨损。将变频控制技术应用到提升机，智能系统能够有效提升矿井提升机的平稳性，減少运动冲击力，同时严格控制提升速度，降低电能消耗，减少成本投入。

3.4 在皮带传输机中的应用

皮带传输机是煤炭传送的主要运输设备。传统的皮带运输机的结构较为复杂，经常会出现皮带老化或者断裂的现象，不但影响正常的工作运行，而且会增加维修成本。在皮带运输机中应用变频控制技术，可以根据实际负载情况调整输送速度、频率，在未进行煤炭输送工作时自动停止，避免不必要的资源消耗，起到节约能源的作用。在皮带运输机中设置称重反馈系统，能够提高皮带运输机的工作效率，通过能量回馈功能，降低电能消耗。

3.5 在空气压缩机中的应用

传统的空气压缩机主要是螺杆式空压机，通过对空气进行加载与减载交替进行的方式实现空气压缩。工作过程中，加载时向管网内打风，减载时设备空载运行，致使电能产生一定的浪费。变频控制技术在空气压缩机中应用的主要原理是改变电动机输入电源的频率，使电动机的转速发生改变，控制其单位时间内的出风量，有效控制管路压力，有利于避免电动机空载运输时产生电量消耗，降低了频繁加载与减载所带来的能量消耗以及对于电网的冲击，降低电动机输入功率，提高空气压缩机的工作效率[3]。其中，压力闭环控制与开环控制的调节模式，不仅能够使空压机实现远程操作，而且增加了其运行的安全性。

4 结语

在煤矿开采行业，将变频控制技术应用到采煤机、矿井提升机、皮带运输机、通风机、空气压缩机等各种功能的机电设备中，增加了煤矿工作的开采效率，使工作更具科学性、智能性、安全性。未来，更多新兴技术将逐步应用到煤矿开采行业中，推动我国煤矿开采行业加快实现智能化与现代化。

参考文献

[1] 任冬法.变频技术在煤矿机电设备节能中的应用[J].集成电路应用，2021，38（6）：56-57.

[2] 陈峰.变频技术在煤矿机电设备中的应用[J].电子技术与软件工程，2021（3）：235-236.

[3] 徐国祥，殷涛.变频控制技术在煤矿机电设备中的应用[J].中国设备工程，2020（16）：182-183.