煤矿机电设备变频调控技术的应用

高钟哲

(阳泉煤业集团基本建设工程管理部，山西阳泉04500)

随着变频控制技术的应用，不仅在很大程度上提高了我国煤矿企业的生产、加工效率，降低了煤矿企业的生产成本，还进一步做到了煤矿机电设备的节能环保，加强了煤矿企业的市场竞争能力。如何做好变频控制技术在煤矿机电设备中的应用就显得尤为重要。

1 变频调控技术应用的原理

变频调控技术是指:计算机技术、大功率输出技术、自动化控制技术和电子技术等综合的应用，并会随着这些技术的不断发展而更加的完善。变频调控技术应用的原理同时也涉及到了电机转动和微机技术，且集合了这些技术的特点，因此变频调控技术应用的原理不能单独的探讨调控技术。变频调控技术是属于强弱电的混合及机电一体化的综合性技术，变频调控技术是根据电力半导体的技术，控制工频电源中产生的频率进行转换的装置，其工作原理，主要利用了整流桥对工频电流中产生直流电压和交流电压之间进行转换，进而使交流电机在驱动电源经过逆变器的时候，实现频率和电压双向的调节。所以，变频控制技术可以说是不具有附加的转差损耗高效率的调速方式。

2 变频调控技术在煤矿机电设备中的应用

2.1 煤矿通风设备的变频控制技术

煤矿通风机作为煤矿井下通风、除尘系统的一个重要设备，其主要的作用是为井下作业人员输送氧气，排除有害粉尘气体，确保煤矿作业人员的生命安全。可以说煤矿通风机是保证煤矿企业生产安全的重要技术装备之一，也是煤矿通风系统的重要组成部分，在煤矿企业的生产、加工中有着极其重要的意义。尤其是主扇风机作为通风机重要组成部分，其在井下始终是24 h 无间断工作，为井下作业人员提供了生存所必须的氧气。变频控制技术在通风机中的应用，不仅实现了通风机风量的随时调节，满足氧气输送的根本需求，也节约了大量的电费，做到了节能减排，降低企业的成本。变频控制技术被越来越多的应用于煤矿通风设备。

2.2 变频调控技术在煤矿提升机中的应用

煤矿企业中的矿井提升机主要作用是进行相关物料及工作人员的输送，是煤矿生产运作中的重要设备。对于提升机的更新调控，传统方法主要是使用电动机在转子电路中接上相应的金属电阻，再用控制器或者是接触器将电阻阻断来实现最终调速，这些主要的控制装置不足之处是电阻能耗高以及散热问题比较棘手。使用电阻装置调速属于有机调速，整体的调速范围比较小，精度比较低，最重要的是安全性能比较差，在进行减速的过程中需要进行制动电流的投切或者是低频率电源的投切，这样容易造成设备不必要的损害，还会产生过多的电耗。变频控制技术在提升机中的运用能够在很大程度上降低不必要的能耗，提高安全性能和精度，最重要的是能够从根本上解决电阻调控中存在的很多问题，实现无级状态下的平稳调速，提升整个系统的安全性能，节约电能消耗，减少维修成本。

2.3 变频调控技术在煤矿皮带机中的应用

皮带机的工作原理和提升机在很大程度上是相同的，二者最主要的不同点就是提升机在进行井下作业的过程中功率明显大于皮带机。皮带机的启动和运行方式为:绕线电机经转子绕组降压启动后工频运行，再经过液力耦合器进行切换，进而切换到皮带机。我国多数煤矿中使用的是液力耦合器来实现皮带机的软启动，这种情况下在启动时就要调整液力耦合器的整体效率，将整体的机械效率调整为0，这主要是为了能够使电机进行空载启动。使用转子串接电阻，能够改善启动过程中的转矩和降压实现空载，但电机在启动过程中电流相对比较大，这样会引起电网和电压的剧烈变动，甚至会造成电气机械内部不必要冲击和发热等严重现象。使用液力耦合器进行启动的过程中，因为启动时间很短，加上加载的合力比较大，就容易引起皮带的断裂和老化，因此对皮带的要求非常高。

2.4 电控绞车系统的变频控制技术

传统的斜井绞车控制系统，其普遍采用交流绕线式电机串电阻调速系统，电阻的投切用继电器—交流接触器控制。而这种控制系统，由于调速过程中交流接触器的动作过于频繁，设备运行的时间也较长，交流接触器主触头极易发生氧化，进而引发设备故障。对提升机速度控制性能也较差，经常会造成停车位置不准确的问题发生。而变频调控技术在电控绞车系统中的应用，其可将电压波动普遍控制在-15% ～+10% 之间，频率波动允许范围为±2.5%，输入电源则定位660 V、50 Hz，输出功率为200 kW、频率为0 ～50 Hz 并具有连续的可调性。可以说变频控制技术在电控绞车系统中的应用，在一定程度上，增加了电控绞车系统的过载能力，使其额定负载在-120%～+120% 区间内可以充分满足运行要求。提升了自动转矩的低频运转能力，确保了其自身的额定转矩，增加了对元件过热与欠压等的保护。

2.5 PLC 在数控系统中的应用

随着我国工业技术的发展，数控技术已经成为工业生产中一种不可缺少的技术，而数控技术的实现与PLC 应用有着密切的关系。目前常见的数控系统主要有3 种，即点位控制系统、直线控制系统、连续控制系统。在工业生产中，数控系统主要用于机械加工，其中点位控制一般用于孔加工机床，如钻孔机床、镗孔机床等，为了在加工过程中实现由一个位置向另一个位置的精确移动，一般来说并不考虑加工物体的运动轨迹，移动过程中一般不进行加工。目前，数控系统的实现主要有2 种方式，即全功能数控装置和单板机控制，这2 种控制系统都应用了PLC，只不过在功能和应用范围上有很大的区别。全功能数控装置的功能非常完善，但是价格非常昂贵，对于一些企业来说这种装置的许多功能完全是多余的。为了满足一般企业的发展需要，市场上出现了基于PLC 的单板机数据系统，为了解决传统单片机中长期存在的设计硬件电路、接口电路、驱动电路和抗干扰问题，不仅能根据生产需要调整机床功能，还能根据技术进步对机床功能进行升级，这一点满足了很多中小企业的发展需要，增加了企业经营管理的灵活性。

3 结语

变频控制技术作为先进的科学技术手段，其在煤矿机电设备中的应用，不仅提高了煤矿机电设备的加工、生产效率，降低了煤矿企业的加工、生产成本，还在很大程度上进一步改变了煤矿企业的生产、加工环境，改变了传统的机械作业手段。因此，加强变频控制技术在煤矿机电设备中的应用，已成为衡量一个煤矿企业现代化水平的重要手段，也成为促进煤矿企业可持续发展的重要保证。

［1］潘美君.PLC 和变频器在桥式起重机的运用［J］. 自动化应用，2010(3).

［2］邵国良.基于PLC 的主运输皮带智能控制系统的研究与应用［J］.中国矿业，2012(S1).