崔 瑾

(山西晉煤集團(tuán)翼城晟泰青洼煤業(yè)有限公司，山西 臨汾 041000)

0 引言

煤礦行業(yè)中，先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用取得了一定的成果。在現(xiàn)階段來看，計算機電機技術(shù)在機電設(shè)備得到了廣泛應(yīng)用，自動化控制技術(shù)、電子信息技術(shù)也廣泛應(yīng)用在了煤礦機電設(shè)備中，整體來看，大功率輸送技術(shù)逐漸成熟，在根本上使煤礦行業(yè)進(jìn)一步實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)[1-3]。在煤礦機電設(shè)備中，通過變頻控制技術(shù)的不斷融入，煤礦開采工作變得更加清潔，在節(jié)能方面取得了較為滿意的效果。

1 變頻控制技術(shù)的工作原理以及發(fā)展方向

1.1 工作原理

煤礦進(jìn)行開采的過程中，在機電設(shè)備中，變頻控制技術(shù)的應(yīng)用主要涉及電力電子技術(shù)、微機技術(shù)、電機傳動技術(shù)。對于變頻控制技術(shù)而言，在實際應(yīng)用的過程中，主要是將機電技術(shù)以及相應(yīng)的強電弱電技術(shù)進(jìn)行有效結(jié)合，進(jìn)而形成具有綜合性的電子技術(shù)。在變頻控制技術(shù)中，充分應(yīng)用電子半導(dǎo)體方面的一些部件，通過工頻電源的轉(zhuǎn)化，進(jìn)而轉(zhuǎn)化成為其他的工作頻率，經(jīng)過這樣的工作電源，可以成為一種機電裝置，以此來控制電能[4-6]。對于變頻控制技術(shù)而言，其工作原理主要是將工頻交流電壓進(jìn)行有效梳理，進(jìn)而充分轉(zhuǎn)化成為相應(yīng)的直流電壓，在此基礎(chǔ)上，利用逆變器裝置，對原有的頻率以及電壓進(jìn)行調(diào)整。經(jīng)過這種方式，電壓可被合理調(diào)節(jié)，進(jìn)而可以為電動機的電源驅(qū)動提供電源，可以為電動機提供相應(yīng)的無極調(diào)速電壓、電流。通過變頻調(diào)速控制技術(shù)的逐漸應(yīng)用，充分實現(xiàn)無附加損耗調(diào)速，這也是現(xiàn)階段煤礦機電設(shè)備重要的調(diào)速方法之一。在變頻調(diào)速控制技術(shù)進(jìn)行實際應(yīng)用的過程中，需從電動機的具體負(fù)載情況出發(fā)，以此來自動、平滑的操作，實現(xiàn)增速、減速的目標(biāo)，在此基礎(chǔ)上，并在一定層面上，使電動機的運行效率得到顯著提升，從而使機電設(shè)備的實際運行效率得到改善[7-10]。

1.2 發(fā)展方向

由于全球能源供給出現(xiàn)了相應(yīng)危機，也是在這樣的背景下，出現(xiàn)了變頻控制技術(shù)，并且進(jìn)行了廣泛應(yīng)用。在礦山設(shè)備方面，由于變頻控制技術(shù)的不斷改進(jìn)，現(xiàn)階段已經(jīng)發(fā)展出智能化技術(shù)模塊。隨著變頻控制技術(shù)的逐漸發(fā)展，進(jìn)一步促進(jìn)了壓頻比控制技術(shù)的發(fā)展。實踐中應(yīng)用最廣泛的技術(shù)為轉(zhuǎn)矩變頻控制技術(shù)及矢量變頻控制技術(shù)，到目前為止，這項技術(shù)的應(yīng)用頻率依然很大。在該項技術(shù)方面，還需要深入，其研究方向比較多，例如，人工神經(jīng)智能網(wǎng)絡(luò)，以及模糊自動化智能控制技術(shù)等。在這些方面，還需要相關(guān)變頻控制技術(shù)人員的深入研究，也是未來的研究方向。由于該項技術(shù)的逐漸創(chuàng)新，在一定程度上，調(diào)速集成化水平得到了提升，其功能得到了不斷完善，調(diào)速控制功能也得到了實現(xiàn)，并且通信功能也成為了現(xiàn)實，還具有了編程功能以及參數(shù)識別等功能。

2 變頻控制技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用

2.1 變頻控制技術(shù)應(yīng)用于礦井提升機

傳統(tǒng)技術(shù)的不足：在煤礦中，經(jīng)過礦井提升機的應(yīng)用，可以將人員以及物料等安全的輸送到目的地，在煤礦生產(chǎn)中該種設(shè)備具有重要的地位。傳統(tǒng)技術(shù)主要應(yīng)用電阻帶動電機控制，然后與鼓型控制器進(jìn)行聯(lián)合擁有，以此來調(diào)整傳輸速度，但是，這種方式具有明顯的缺點，即小號電阻比較多，很容易出現(xiàn)散熱不良等諸多情況，而且，在調(diào)速范圍方面其精確度很難得到全面保障。

變頻控制技術(shù)的優(yōu)勢：在礦井提升機中，當(dāng)變頻控制技術(shù)應(yīng)用在驅(qū)動系統(tǒng)中之后，能夠有效解決諸多的不足之處，除了能夠增強設(shè)備的保護(hù)作用，還能提升設(shè)備的系統(tǒng)性，在平滑、無極變速等方面也得到了顯著改善。在應(yīng)用方面，主要體現(xiàn)在以下方面。①與編程器的結(jié)合。在電控系統(tǒng)中，經(jīng)過指令變換，可以充分控制繼電器，在此基礎(chǔ)上，可以將梯形圖以及電路圖進(jìn)行靈活轉(zhuǎn)換；②在繼電器控制方面。不需較多的外部線路，不僅繼電器的應(yīng)用數(shù)量顯著減少，在故障方面也得到了有效改善，還進(jìn)一步解決了空間不足的問題；③對系統(tǒng)故障進(jìn)行解決的時候，經(jīng)過編程器以及觸摸顯示屏的運用，能夠為故障排查提供諸多的便利，在處理流程方面得到簡化，且可隨時了解電器以及機械故障情況。

2.2 變頻控制技術(shù)應(yīng)用于皮帶機

傳統(tǒng)技術(shù)的不足：與提升機相比，皮帶機會消耗更多功率。由于摩擦力以及特殊張力的相互作用，在皮帶的滾軸上會實現(xiàn)相應(yīng)的運動。在傳統(tǒng)技術(shù)中，需要減壓空載啟動方式，以及轉(zhuǎn)子串接電阻等相應(yīng)的方式，不過，因為啟動電流比較大，在電機內(nèi)部的溫度就會過高，進(jìn)而出現(xiàn)機械沖激，又或者是電壓劇烈波動等現(xiàn)象。另外，因為啟動時間比較短，會進(jìn)一步加快皮帶老化現(xiàn)象，甚至?xí)霈F(xiàn)斷裂現(xiàn)象，所以，皮帶性能需要達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)液力耦合器進(jìn)行運轉(zhuǎn)的過程中，會進(jìn)一步磨損零部件，從而使內(nèi)部油溫過高，這樣就會增加維護(hù)難度，還會造成一定的環(huán)境污染，很難將功率平均。

變頻控制技術(shù)的優(yōu)勢：在皮帶機中，經(jīng)過變頻控制技術(shù)的運用，可以起到軟起以及軟停的作用，在根本上優(yōu)化了皮帶機的整體性能。具體的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下方面。①根據(jù)實際的負(fù)載情況出發(fā)，合理調(diào)整輸出頻率以及力矩、頻率，在傳統(tǒng)的恒速工頻運行方面取得一定的突破，并且還能起到節(jié)約電能的作用；②在運行中，工作效率可以超過90%，得到了顯著提升；③在變頻器中，經(jīng)過應(yīng)用能量回饋功能，可以節(jié)省很多的電能，而且還發(fā)揮了環(huán)保作用，在設(shè)備維護(hù)方面也節(jié)省了很多費用。

2.3 變頻控制技術(shù)應(yīng)用于采煤機

在大部分情況下，采煤機所消耗的功率往往較大。如果采煤機無法保持額定功率進(jìn)行運行，在采煤機中，其內(nèi)部線路的電流也就無法處于穩(wěn)定狀態(tài)，這就會使局部電流出現(xiàn)斷路現(xiàn)象，進(jìn)而使采煤機停止工作。在采煤機的運行環(huán)境中，往往地勢比較低，工作環(huán)境也相對惡劣，在復(fù)雜多變的地勢中，采煤機面臨著很大的挑戰(zhàn)。在以往的情況下，無法保證電流、功率的穩(wěn)定性，當(dāng)采煤機工作在崎嶇不平的工作面時，經(jīng)常會停機，甚者會滑坡，這就使工人面臨著較大的危險，需要全面消除安全隱患。要想有效解決不安全因素，在煤礦行業(yè)中，對電子自動化技術(shù)進(jìn)行了積極運用，特別是運用了變頻自動控制技術(shù)之后，在根本上妥善解決了設(shè)備能耗問題，進(jìn)一步取得了節(jié)能效果?？梢姡诿旱V機電系統(tǒng)中，通過對變頻控制技術(shù)的應(yīng)用，提升了系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性，采煤機的停機現(xiàn)象得到了顯著減少，為采礦運輸提供了安全保障。

2.4 變頻控制技術(shù)應(yīng)用于通風(fēng)機

在煤礦通風(fēng)方面，由于煤礦生產(chǎn)的不斷增加，能耗方面的問題更加明顯，電能浪費現(xiàn)象比較嚴(yán)重。在煤礦開采中，各個環(huán)節(jié)都是聯(lián)系在一起的，不管哪個環(huán)節(jié)發(fā)生了問題，都會影響到下個環(huán)節(jié)的生產(chǎn)，甚至還會出現(xiàn)一定的安全隱患。對于通風(fēng)機而言，在煤礦開采中占據(jù)著關(guān)鍵地位，直接關(guān)系著諸多環(huán)節(jié)的通風(fēng)效果，進(jìn)而會影響整個系統(tǒng)的散熱情況。只有機器的散熱效果好，才可以確保系統(tǒng)的高效運行，確保整個煤礦開采的順利進(jìn)展。在通風(fēng)機中，經(jīng)過變頻控制技術(shù)的應(yīng)用，可以為設(shè)備的平穩(wěn)運行打下良好基礎(chǔ)，并且節(jié)省更多的電能，在整體上提升了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.5 變頻控制技術(shù)應(yīng)用于井下水泵

在整個礦井中，井下水泵主要是起到排水的作用。在建井以及生產(chǎn)的過程中，由于富水區(qū)域的不同，以及季節(jié)的不同，在涌水量方面也會存在一定的差異性，可見，應(yīng)該根據(jù)具體的出水情況，定期調(diào)整井下水泵的排水作業(yè)，正確認(rèn)識水泵類型和涌水量之間的關(guān)系。在水泵中，經(jīng)過變頻調(diào)節(jié)控制技術(shù)的運用，可以對設(shè)備進(jìn)行改造與升級，依據(jù)礦井的排水量，合理調(diào)整電機的運轉(zhuǎn)功率，以及運轉(zhuǎn)速度，進(jìn)而滿足礦井的實際排水需求，不僅能耗得到了有效降低，設(shè)備的工作期限也得到了有效延長。

3 結(jié)語

綜上，在煤礦行業(yè)中，由于機電設(shè)備的升級，以及變頻控制技術(shù)的不斷應(yīng)用，在一定程度上促進(jìn)了煤礦行業(yè)的健康發(fā)展。經(jīng)過變頻控制技術(shù)的運用，提升了機電設(shè)備的穩(wěn)定性、安全性，在速度方面具有較強的可調(diào)性能，實際操作也比較簡單，在工作效率方面也有所提升，且不會占據(jù)很大的空間，在拆卸時也比較便捷。煤礦機電設(shè)備應(yīng)用變頻控制技術(shù)后，生產(chǎn)過程得到了全面優(yōu)化，在節(jié)能方面發(fā)揮了很大優(yōu)勢，提升了能源的利用率以及生產(chǎn)效率。