梁碧碧

晉城煤業(yè)集團發(fā)展與建設局（048000）

近年來,國內煤炭行業(yè)展現了良好的發(fā)展趨勢，各類新工藝、新技術、新設備、新手段得到了廣泛的應用,特別是在煤礦機電設備的升級與改造中，變頻技術的應用具有重要的意義。與傳統的煤炭機電設備相比，應用變頻技術的新型煤炭機電設備具有高效、節(jié)能、安全的優(yōu)勢，對于提高煤礦企業(yè)的經濟效益與社會效益具有積極的作用。

1 變頻技術的使用原理與發(fā)展情況

變頻技術主要是指通過改變交流電頻率的方式，實現對于交流電的自動化控制，是一種現代化的無附加轉差損耗調速方式。在變頻技術的使用中，根據機電設備的負載變化情況，實現其自身功能的變化，從而有效提升電機的運行效率。進入21世紀以來，國內外在變頻技術使用原理方面的研究取得了較多的成果，其發(fā)展情況主要表現在以下幾個方面:

1）在機電設備的功率器件方面,經過了GTR與IGBT的更替，逐步發(fā)展為先進的智能功率模塊。

2）在機電設備的控制理論方面，壓頻比控制方式的應用日趨廣泛，而且進行大幅的技術改造，轉矩直接控制、矢量控制等方式變頻器中也得到了普遍的應用，人工神經網絡、模糊自優(yōu)化控制等新型控制方式成為主流研發(fā)方向。

3）機電設備調速系統的集成程度不斷提高，先后經歷了單片機、數字信號處理器、精簡指令集計算機、高級專用集成電路的發(fā)展歷程，有效提高了調速系統的運行效率。

4）在機電設備的功能方面，變頻器的自動化、綜合化程度明顯提升,不但具有基本的調速功能，而且內置參數辨識、可編程序、通信等新功能。

2 變頻技術在煤礦機電設備中的應用

隨著我國社會經濟的高速發(fā)展，對于煤炭資源的需求量逐年遞增，客觀要求煤炭行業(yè)更加注重生產效率與質量的提升。近年來，國內各地區(qū)頻繁出現煤礦安全事故，其引發(fā)因素是多方面的，其中機電設備控制系統安全系數較差是不容忽視的原因之一。因此，在煤礦機電設備中，合理應用變頻技術是十分必要的。

2.1 在煤礦采煤機中的應用

采煤機是煤礦生產的主要機電設備之一，通常需要在較為惡劣的環(huán)境中運行，例如：礦井中的濕度較高、粉塵較大，對于采煤機的運行會產生一定的影響。目前，國內在采煤機中應用的變頻技術以能量回饋型四象限運行的交流變頻調速器為主，該技術處于國際領先水平。應用變頻技術的采煤機具有功率大、電壓穩(wěn)定的特點，可以實現采煤機在額定轉速下的恒定轉矩調速。

2.2 在礦井提升機中的應用

目前,國內生產的礦井提升機中，變頻技術的應用以PLC控制系統、高壓變頻調速控制系統為主:1）礦井提升機的電氣控制系統已經基本實現PLC控制，強化了其提升全過程的速度控制、位置控制與動態(tài)畫面監(jiān)視，絞車系統的保護功能也符合電磁兼容性的基本技術要求。2）在礦井提升機的高壓變頻調速控制系統設計中，通常采用單元串聯多電平的能量回饋型四象限高壓變頻控制系統，其不但有利于提高低壓控制電路與高壓主電路之間的通訊能力,而且增強了系統的安全性與抗干擾能力。

2.3 在水泵中的應用

在煤礦生產過程中，根據煤礦開采工作的實際需要,水流量需要長期處于變工況的運行狀態(tài)，而在水泵流量的調節(jié)時，一般是通過機械調節(jié)閥門的開度實現，但是水泵電機長期處于運行狀態(tài)，會嚴重影響水泵運行的經濟性。因此，國內普遍采用變頻技術進行煤礦水泵的節(jié)能改造,在相同的排水量下，水平的電機功率、電流都會明顯下降，功率因數則明顯提高，并且延長了水泵的使用壽命，減少了水泵的維護量和成本。

2.4 在煤礦通風機中的應用

通風機在煤礦生產中的作用是不容忽視的，特別是在大中型煤礦中,通風機一般需要全天運轉，如果不能采取必要的技術改造措施，有可能造成嚴重的電能浪費現象。應用變頻技術進行煤礦通風機的改造后,通過軟啟動的方式避免了較大電流的沖擊，控制程序的自動化設定則實現了通風機的隨時啟動與停止。另外，在煤礦通風機中應用變頻技術可以降低其工作過程的機械強度與電氣沖擊，明顯延長設備的使用壽命。

2.5 在井下絞車電控系統中的應用

在煤礦機電設備的電控系統、保護系統中,采用變頻調速技術時輸入電源為660 V、50 Hz,電壓的允許波動范圍為-15%～+10%,允許頻率的波動范圍為±2.5%，輸出功率為200kW，輸出頻率在0～50Hz之間連續(xù)可調。應用變頻技術后，井下絞車電控系統的過載能力將明顯增強,負載變化在-120% ～+120%額定負載時，可以滿足四象限的運行要求。在井下絞車低頻運轉時，應用變頻技術具有提升自動轉矩的功能，可以保證100%額定轉矩。同時，在井下絞車電控系統中，應用變頻技術具有欠壓、過壓、斷相、過流及功率元件過熱等保護功能。

3 結語

總之，在現代煤礦機電設備中，變頻技術的應用日趨廣泛，但是仍然存在一定的技術難題尚未解決，為了全面提升機電設備的運行效率與安全性，在今后的變頻技術應用中，必須注重其專業(yè)化、網絡化、多功能化的發(fā)展需求。

[1]徐甫榮.高壓變頻調速技術應用時間[M].北京:中國電力出版社,2007.

[2]時均龍.大功率變頻技術在膠帶運輸機上的應用[J].山東煤炭科技,2010(4).