信息化背景下变频器在煤矿大型机电设备中的应用

摘 要 我国近几年对于煤矿产业的治理程度逐渐加深，小型煤矿基本全部关停，在整合之后出现了很多大型煤矿，随之增加的还有大型的煤矿机电设备，原有的启动与控制方式已经不能满足这些设备的需求，使煤矿的发展受到了制约，变频器的使用有效地解决了这些问题。

关键词 变频器；煤矿大型机电设备；应用

前言

煤矿是我国的主要能源之一，对其进行整合治理，是社会发展的必然要求，这时就要用到大型煤矿机电设备来提高煤矿的开采效率，在这些大型设备中加装变频器，可以使设备性能得到改善，提高煤矿的采煤效率，并且减少电能的浪费，符合国家大力推行的节能减排政策的同时使煤矿得到良好的发展。

1 在大型煤矿机电设备应用变频器的作用及其原理

变频器是一种变电转换装置，其内部有半导体材料，变频器在工作时可以断开或连接器件或者直接与器件相连，改变变频器控制的频率，从而交流电的原有的电压与频率。当前的变频器多是交-直-交式变频器，就是先将输入到变频器中的交流电转换成直流电，再转换成交流电输出，这类变频器在大型煤矿机电设备中的应用十分广泛。在煤矿的大型机电设备上应用变频器，可以改变设备工作时的电压，使设备发挥其最佳工作效率，使煤矿产量得到提高的同时降低煤矿开采作业负担[1]。

变频器在某些情况下可以在保证采煤作业正常进行的前提下降低设备的能耗。为了使采煤作业能够得到更好的保障，采煤使用的机械设备在设计时在动力配置方面都会有一定富余量，在实际生产中，如果不需要设备满负荷运转时，多余的力矩就会造成能源不必要的消耗，此时可以使用变频器对电流的频率进行调节，使电机的转速降低，达到减少能耗的目的。

2 在煤矿大型机电设备中应用的变频器如何选型

变频器分为很多种，并且不同的变频器都有不同特点，在煤矿的大型机电设备中加装变频器应该根据应用的特点进行选型，保证变频器能够发挥最大的作用。

2.1 根据设备的控制方式选型

由电动机和变频器组成的调速系统分为闭环控制与开环控制两种。如果对控制系统有动态响应快、性能好的要求，又可以使用流量、流速、压力等矢量传感器控制的时候，可以采用带有比例-积分-微分控制器的U/f控制或使用由矢量传感器控制的变频器，这种控制方式调速范围广，并且可以调控转矩。如果对控制的精度及动态响应性的要求不高，可以选用普通的U/f控制或者无矢量传感器控制的变频器，其结构较为简单，在运行时的可靠性也比较高[2]。

2.2 根据负载类型对变频器进行选型

根据机械设备的特点可以对负载的情况作出判断，并由此选用变频器，一般情况下，功率负载恒定时使用U/f控制的变频器，有需要时使用通用变频器。

2.3 根据功率对变频器进行选型

变频器选型在功率方面需要注意的事项有：

（1）为了使变频器运转的效率最大化，尽量选择与电机功率相同的变频器；

（2）如果没有条件选择与电机相同功率的变频器时，应选择与电机工作时功率相似的变频器，并对实际功率进行加强；

（3）工作较为频繁或者开关频繁的电动机，为了保证设备运行时的安全性，应选择功率大一些的变频器；

（4）在设备调试后实际工作功率还有剩余的情况下，在保证瞬时峰值电流不影响工作系统中电流保护动作的情况下，选择比电动机功率小的变频器；

（5）當电动机与变频器功率不同时，可以适当对节能系统进行调节，使设备与变频器达到最好的运行效果。

3 如何在煤矿大型机电设备上应用变频器

变频器在应用到大型的煤矿机电设备上时主要是对设备进行调节控制。例如，某些煤矿大型机电设备在运行时会出现失速问题就可以通过加装变频器解决，减轻煤矿大型机电设备在运行时的有害震动，控制并重启运行异常的设备，记录并显示设备的运行状态，变频器的应用可以改善设备的运行状态，使设备的工作效率得到提高。下面就以煤矿生产中的几个实例，来对煤矿大型机电设备中变频器的应用做出说明。

3.1 在煤矿提升机上变频器的应用

在提升机上加装变频器主要是想让提升机在运行时自己对工作状态进行调节。例如，变频器如果接收到提升机处于高压状态运行的信号，就会降低自身的运行频率，使低压变得相对稳定，并能够记录提升机运行的状态，为人工操提供参考依据。使用变频器对提升机的速度进行调节时更加安全科学，让设备运行的更加安全可靠，并能够保证提升机的软启动，降低设备损耗。

3.2 在煤矿输送机上变频器的应用

在煤矿生产中煤矿运输机的作用十分巨大，如何使煤矿运输机工作时的安全性和稳定性得到提高，一直都是一个被广泛研究的问题。由于煤矿运输机的运行耗电量巨大，随着运输距离的增加其耗电量也会增加，并且其内部的制动器运行也有着特别高的运行负荷。变频器的应用，可以保证煤矿运输机远距离运输的软启动，在运输机空载状态下对煤炭运输机工作电流的频率进行调节，使其运转速度降低，为煤炭运输机的平稳运行提供保障，使设备能够自动化连续运行，降低设备损耗，减少维修费用，提升设备使用寿命。

3.3 在煤矿采煤机中变频器的应用

煤矿煤炭的开采工作全部由采煤机完成，设备长时间处于恶劣的工作环境运行，加装变频器使其与设备自带的PLC控制系统及检测系统配合，使其实现自动化工作，并且使采煤机的工作效率及操控灵敏度得到较大的提高。

3.4 在煤矿通风机上变频器的应用

煤矿安全生产的一个重要条件就是煤矿的通风，矿井主要的通风设备更是每天不间断的连续工作，为了使矿井最深处也能够有一个安全的空气环境，煤矿通风机输出的风压就需要随之增加，耗电量也会随之增长。加装变频器可以使煤矿通风机的风扇处于软启动的状态，使设备的正常运转得到保障，同时通过对电流频率及电压的改变，改变煤矿通风机的转速，从而保障输出风压。

4 结束语

综上所述，在煤矿大型机电设备上加装变频器可以对设备进行科学的调节，提升设备的性能，使设备运行的稳定性增加，减少设备损耗的同时让设备更符合煤矿生产的实际需求，并且能够减少一些不必要的能源消耗，为煤矿节约生产成本，使煤矿得到良好发展的同时，为国家早日走上可持续发展的道路贡献自己的力量。

参考文献

[1] 冯璐.煤矿机电设备中高压变频器的选型及应用[J].机电工程技术，2016，（01）：123-124，137.

[2] 王亮.煤矿机电设备中高压变频器的应用与选型[J].科技传播，2014，（21）：117，119.

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