高压变频器在煤矿机电设备中的应用

摘 要：近些年，煤矿机电设备应用数量以及范围不断拓展，而随着科学技术的发展，由于高压变频技术的节能以及调节性能与当前煤矿机电设备能够合理匹配，因此在煤矿机电设备中得以应用。本文主要以煤矿机电设备作为研究对象，针对高压变频器基本含义以及作用进行分析以及阐述，研究高压变频技术在煤矿设备中具体应用。

关键词：高压变频技术；煤矿机电设备；应用

中图分类号：TD63 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）35-0217-02

引 言

在进行煤矿井下工作时，现场生产条件十分复杂，同时不确定因素很多，而大部分井下设备基本都维持在负荷频繁波动状态，这种情况下机电相关设备的基本工作效率就会较低，进一步造成设备的严重损耗，最终影响煤矿的高效以及运行。而高压变频调速技术节能效果以及调节性能，相对于其他技术具有无冲击启动的优良特性，因此在煤矿中得以应用广泛。

1 高压变频器原理与选型

1.1 高压变频器原理

高压变频器是一种基于电力半导体的通断功能来实现频率转换的控制仪器。高压变频器本身的种类很多，根据分类方式的不同，它可以被分为很多不同的类型。一般高压变频器主要由变压器柜、功率柜和控制柜3个部分构成。功率柜中间包含着3组功率单元，主要的作用是输出所需等级的电压。给功率柜内部的功率单元提供能量的被叫做变压器柜。此外，功率柜的功率也时刻需要不断进行整流、逆变控制和进行检测处理，这就是控制柜的作用。

1.2 高压变频器的选型

按照控制方式选型：控制系统主要包括开环控制与闭环控制，该系统由异步电动机与高压变频器组成。闭环主要由矢量控制有速度传感器或PID控制器所组成，在温度、流量、压力、速度等有关场合中得到使用。开环控制主要运用无速度传感器矢量控制以及普通控制高压变频器所组成。

按照功率进行选型：在变频器的功率选择中，应注意以下问题。①频繁启动工作的电动机，选择功率较大的变频器，注重使用安全性；②若电动机的变频器与功率不相协调，应重新设置调节程序，促进设备节能；③选择与发动机功率相符的设备，特别注意变频器的过载倍数与电动机的过载倍数相匹配。

按照负载类型选型：每种类型的变频器的负载都不同，转矩与负载速度存在一定差距。通常情况下，变频器适用于各种负载情况，而控制恒功率负载则可实现UIF控制。每种负载都有一定差别。因此，在选择时应注意鉴别。

2 煤矿机电设备中高压变频器的实际应用

2.1 高压变频器在胶带输送机中的应用

胶带输送机的特点主要有高电压以及大功率，在煤炭运输过程中有着不可替代的重要作用。针对胶带输送机的重要性，在工作过程中就会要求设备性能的先进性，从而实现煤炭运输工作的顺利开展。而在以往的运输过程中，胶带输送机空载以及轻载的情况时有发生，造成电能的大量耗费，资源浪费现象比较严重。除此以外，在一部分的皮带输送机中，液力耦合器是经常使用的软启动装置，这种装置的弊端就是电机失控状况会比较常见，输送机设备会增加损坏的程度。而通过应用高压变频器，胶带输送机可以有效地解决以上这些问题，一些煤炭企业通过在实际工作生产中结合四象限变频调速技术，得到了明显的效果，技术的应用增加了输送机的保护作用，电机失控问题得以控制，故障发生的数量以及概率都有所降低，设备的使用寿命也得以增加。此外，还可以逐步提升输送机的运行效率，减少设备运行过程中对于电能的损耗，具有令人满意的节能效果。

2.2 高压变频器在采煤机中的应用

在实际的采煤过程中，采煤机在操作上较为复杂，一般情况下，需要专业技术人员在现场进行操控，以确保工作的顺利进展。但很多时候，采煤机的工作条件与煤矿作业现场的环境显得不相适应，这就需要煤矿企业处理好采煤机与采煤现场环境的关系，做到高效、稳定的操作。高压变频器被安装到采煤机上后，取得了良好的作业效果。在操作性上，采煤机较之以往更加灵活、简便，操作变得更加简单，更加容易。推动了采煤机的更新升级，扩大采煤机的开采优势。安装了高压变频器之后的采煤机，解决了能源消耗的问题。例如：采煤机在运转的过程中为了克服偶然遇到的夹矸，往往采用远远大于实际所需要的功率的电动机，经常以40～50%的负荷进行运转，这种工作方式本身会造成很大的浪费，最终也就引起了电动机资源的浪费。而如果此时能够对高压变频器的功能和结构进行改良和设计的话，也就会使电动机最终达到节能的目的。

2.3 高压变频器在矿井提升机中的应用

矿井提升机主要被应用于煤矿、金属矿藏与非金属矿藏中提升或下放煤炭、矿石、矸石、作业人员、其他材料与工具等事项中。对煤炭开采工作的进展同样具有重要意义，不亚于采煤机。但实际的情况为采煤现场的提升机经长期使用，而未能定期维修或更新换代，导致设备的灵敏性严重下降。另外，在使用提升机时，应注重把控设备的速度，防止安全事故的产生。基于上述情况，应该在矿井提升机上面安装高压变频器，通过利用变频器的调速技术，对提升机控制系统加以改造，提升了对提升机运行速度的控制。在调速过程中，可通过启动发动机或调节发动机转速，达到矿井提升机的负荷需要。通过变频器的控制，提升机在运行过程中，更加平缓、更加安全稳定，信号处理与制动运行更加迅速，整个机器更加具有灵敏度，整体性能得到了极大的提高。节能是高压变频器在煤矿机电设备运用中的一大优势。通过改造变频器的功能与结构，提升了提升机的节能能力，解决了电力资源浪费的现象。

2.4 高压变频器在煤矿通风机中的应用

煤矿通风机是煤矿开采工作中的一项关键设备，对井下开采环境的安全度具有极大作用。在煤矿开采现场，通风机必须24h保持正常的通风状态。但在实际的开采作业中，并非所有企业都能做到24h保持正常通风状态。有的企业为节约生产成本，只在开采时将通风机打开，在开采人员休息时，则会关闭通风机。这就导致了矿下通风条件不利，通风效果不佳，给开采人员的生命以及财产安全带来影响，对煤炭生产反而具有阻碍作用。控制生产成本是企业必须要做好的一项重要内容。为实现这一目的，煤矿企业应在通风机上安装高压变频器。此举可达到降低通风机耗能，降低电网对通风机的损害，延长设备使用寿命的效果。通过将变频器安装在通风机上，解决了通风机耗能的问题，为生产企业节约了生产成本。

3 结 语

采煤现场的生产条件复杂多变，而大部分的井下设备基本都维持在一种负荷频繁波动的状态，在这种情况下煤矿机电相关设备的基本工作效率就会较低，设备的损耗也会比较严重，最终影响到煤矿企业的高效运行，文中介绍了高压变频器工作原理、选型要求，以及在胶带输送机、采煤机、提升機、通风机中的应用。高压变频器在使用中取得了显著的效果，解决了许多实际问题。

参考文献

[1]林德贞.浅谈变频器在煤矿机电设备中的应用[J].能源与环境，2013，32（5）：30～31.

[2]赵洪军.浅析变频器节能技术在煤矿中的应用[J].能源与节能，2014，19（3）：160～161.

[3]张逢吉.变频器在煤矿生产中的应用[J].山东煤炭科技，2006，34（6）：19～20.

[4]陈和权.浅谈矿用变频器的选择与使用维护[J].工矿自动化，2008，34（5）：100～103.

收稿日期：2018-11-4