煤矿机电设备变频控制技术研究

煤矿机电设备变频控制技术研究

王涛

中煤平朔集团公司动力中心  山西朔州  036000

摘要：随着煤矿工业的发展，煤矿地面机电设备的使用在煤矿生产过程中起着重要的作用。传统的机电设备采用固定频率供电，但在实际运行中，由于煤矿生产过程中的负荷变化和能耗问题，固定频率供电的机电设备已经无法满足煤矿生产的需求。因此，采用变频控制技术成为提高煤矿地面机电设备效率和控制负载的重要手段。本文在研究煤矿地面机电设备的变频控制技术，探讨其原理、特点、应用以及未来发展趋势。

关键词：煤矿；机电设备；变频控制技术

引言

    随着社会经济的快速发展和能源需求的增加，煤矿产业在能源供应中占据着重要的地位。煤矿地面机电设备作为煤矿生产过程中的关键设备，对于提高生产效率、降低能耗和保障安全具有重要作用。然而，传统的固定频率供电方式已经无法满足煤矿生产的要求。在煤矿生产中，地面机电设备包括提升机、风机、照明设备、大功率抽水泵、低压配电柜等。因此，研究变频控制技术成为提高煤矿地面机电设备性能和控制负载的关键。

1 固定频率供电的问题

1.1 固定频率供电的限制

传统的煤矿地面机电设备采用固定频率供电方式，存在一定的限制。本节将讨论固定频率供电方式的局限性，包括不能适应负荷变化、能耗较大和调速范围有限等问题。

1.2 固定频率供电的不足之处

固定频率供电方式在煤矿生产中存在不足之处。本节将详细分析固定频率供电方式的不足之处，如能源浪费、设备运行效率低下和控制精度不高等问题。

1.3 固定频率供电对煤矿生产的影响

固定频率供电方式对煤矿生产具有一定的影响。本节将探讨固定频率供电对煤矿地面机电设备运行稳定性、能耗和生产效率的影响，并分析其在煤矿生产中的局限性。

2变频控制技术原理

2.1 变频控制技术概述

变频控制技术是一种能够实现电机调速和负载控制的先进技术。本节将对变频控制技术进行概述，包括其定义、基本原理和优势等。

2.2 变频控制技术的基本原理

变频控制技术的实现基于频率变换原理。本节将详细介绍变频控制技术的基本原理，包括电力电子器件的应用、变频器的工作原理以及控制策略等。

2.3 变频控制技术的工作流程

变频控制技术的工作流程包括信号采集、频率变换和控制反馈等过程。本节将深入探讨变频控制技术的工作流程，包括传感器的信号采集、频率变换器的频率调整和控制系统的反馈调节等环节。

3变频控制技术的特点

3.1 节能效果

变频控制技术在煤矿地面机电设备中的应用可以实现能源的有效利用和节能效果的提升。本节将探讨变频控制技术在节能方面的特点和优势，并分析其对煤矿生产能耗的影响。

3.2 调速范围广

变频控制技术具有较宽的调速范围，可以满足不同负载和工况的要求。本节将详细讨论变频控制技术在煤矿地面机电设备中的调速范围，并分析其对设备性能和生产效率的影响。

3.3 控制精度高

变频控制技术具有高精度的控制能力，可以实现精确的负载控制和调速要求。本节将探讨变频控制技术在煤矿地面机电设备中的控制精度特点，并分析其对生产质量和安全性的影响。

3.4 其他特点

除了节能、调速范围广和控制精度高外，变频控制技术还具有其他一些特点，如响应速度快、可靠性高和适应性强等。本节将对这些特点进行详细介绍，并分析其在煤矿地面机电设备中的应用效果。

4案例分析

4.1变频技术在地面提升机中的应用

    目前，地面提升机变频技术的应用，主要以高压变频调速控制系统和PLC控制系统为主。在地面提升机高压变频调速控制系统设计中，一般采用单元串联多电平能量回馈型四象限高压变频控制系统，不但提高了高压回路与低压控制回路之间的通讯能力，还能增强系统的抗干扰性和安全性，使提升全过程的位置控制、速度控制、动态画面监视及保护功能等功能更加完善可靠，从而改善了提升机启动、加速、运行、减速等运行阶段的性能，减少对设备、钢丝绳的机械冲击，增强提升系统的安全水平。

4.2变频技术在排水泵

    排水泵主要完成全矿井的排水任务，它对整个矿井安全生产有着极其重要的意义。在雨季、冬季或者矿井建设、生产的不同时期中，矿井中的涌水量也是不一样的。排水量的调节要按照实际的涌水量进行，要依照矿井的最大涌水量来选择矿井的主要排水泵型号。因此，矿井的主要排水泵在实际的生产中往往存在功率不足的现象，使得排水效果无法达到规定的要求，同时还浪费电能。变频技术应用到排水泵中，改善了运行频率的对点拥挤，同时依照矿井的实际涌水量改变了电动机的转速，使排水需求得到了满足，防止了因电动机功率不同造成的问题。按照有关的统计可以发现，在变频技术运用之后，主要排水泵提高了三成以上的节电能力

3.3变频技术在空气压缩机中的应用

    空气压缩机一般使用上、下两点的控制方式进行压力控制，也就是交流电动机总是处在工频运行的状态下，然后当在空压机气缸中的压力与设定的压力值相等时，空压机的进气阀就会关闭，压缩气体就不会再产生，电动机便处在空载的状态下；当压力下降，直到与设定的压力值相等时，空压机的气阀就会打开，压缩空气产生，电动机就处在重载的状态下。

5变频控制技术的实施策略

5.1 变频控制技术的选型和设计原则

在实施变频控制技术时，合理选择变频器和控制系统是关键。本节将探讨变频控制技术的选型和设计原则，包括根据设备负荷特性选择合适的变频器、考虑控制系统的可靠性和扩展性等。

5.2 变频控制技术的安装和调试

变频控制技术的安装和调试是确保其正常运行的重要环节。本节将介绍变频控制技术的安装和调试过程，包括电气连线、参数设置和系统调试等。

5.3 变频控制技术的运维和维护

变频控制技术的运维和维护对于确保设备的稳定运行至关重要。本节将探讨变频控制技术的运维和维护策略，包括定期检查和维护变频器、备件管理和故障排除等。

6变频控制技术的未来发展趋势

6.1 变频控制技术与智能化的结合

随着智能化技术的快速发展，将变频控制技术与智能化相结合将成为未来的发展趋势。本节将探讨变频控制技术在煤矿地面机电设备中与人工智能、大数据和云计算等技术的融合，以实现设备自动化、智能化和远程监控的前景。

6.2 变频控制技术的节能优化

在能源紧缺和环境保护意识提高的背景下，变频控制技术的节能优化将成为未来的发展方向。本节将探讨如何通过进一步优化变频控制技术的参数和控制策略，实现更高效的能源利用和节能效果。

6.3 变频控制技术的性能提升

随着电力电力电子器件和控制算法的不断发展，变频控制技术的性能将得到进一步提升。本节将探讨如何通过引入新型的电力电子器件、改进控制算法和优化系统设计，提高变频控制技术的响应速度、精确度和可靠性。

6.4 变频控制技术的多元化应用

除了煤矿地面机电设备，变频控制技术在其他领域也有广泛的应用前景。本节将探讨变频控制技术在工业制造、交通运输、建筑领域等其他行业中的应用，分析其在不同领域中的特点和优势。

6.5 变频控制技术的可持续发展

可持续发展是未来技术发展的重要方向，变频控制技术也需要在可持续性方面进行进一步的研究和创新。本节将讨论如何通过资源的有效利用、循环经济理念的应用和环境友好型设计，推动变频控制技术的可持续发展。

参考文献

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[2]张锟鹏.煤矿机电设备变频控制技术研究[J].中国新技术新产品,2019(19):32-33.

[3]王强.煤矿机电设备变频控制技术[J].科学技术创新,2018(04):171-172.

[4]陈勇.煤矿机电设备变频控制技术[J].黑龙江科技信息,2015(36):161.

作者简历：王涛（1986.11——），男，山西朔州人，2010年7月毕业于太原理工大学自动化专业，现就职于中煤平朔集团有限公司动力中心。