浅谈矿山机电设备变频控制技术的应用

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摘 要：本文针对矿山机电设备变频控制技术的基本原理及发展、技术应用等展开探讨分析。

关键词：矿山；机电设备；变频控制

前言

随着我国的大功率输出技术、计算机与电子信息技术及自动化控制等技术快速发展，也带动了机电设备方面的变频技术也随之发展起来。目前社会上提倡的节约及环保等理念，也需要变频、自动化控制等技术的大力支持。由于采矿工程施工时，机电设备方面的耗能极高，这为社会与环境均带来很大的压力，而提升、通风及压气等方面的设备所损耗掉的电能量，浪费严重。因此，变频控制技术的应运而生，解决了节能这一问题，在矿山矿业的持续发展中，变频技术的应用也随之越来越广泛[1]。

一、变频控制技术的原理与发展

变频调速技术涵括点击传动技术、电力电子技术及微机技术，相互连接、综合应用。积极采用了电力半导体的器件通断把工频电源转化为其他频率可控制的电能设备，其基本原理借助整理通过转换工频交流电压成为直流电压，后借助逆变器转化频率、而电压可调节的交流电压成为交流电机运转的驱动能源，促使电动机可吸取无级调速产生的电压及电流，达成一种无任何附加损耗的调速措施之一。变频调速技术可按照电机负载的转换达到自动、平滑的增减速度，从而提高工作效率。所以，此项技术不断的在能源危机中快速发展。进而在功率等器件上改变GTR、IGBT，发展成智能功率高效的模块。调速系统的集成化程度显著升高，出现了精简式的指令集计算机、高级专用集成电路及数字化信号处理器等单片机械。尤其是变频器的不断综合化现象的产生，在功能上严密的完成了基本的调速功能，且借助内置设备研究出了参数辨识、可编程序及通信等功能[2]。

二、变频控制技术的应用

1.应用在提升机设备中的表现在矿井施工过程中，提升机主要承担安全输送施工物料与施工人员，作用显著。其通常的传统方式是先将其金属电阻与电动机的转子电路内部相连接，再借助鼓型控制器及接触器来切除电阻展开调速。而在这一过程中电阻能会出现大量的消耗现象且散热性能较差。因电阻的调速范围较小，引发精确度过低。在减速段及下放过程中需动力制动直流电源与低频电源，易导致设备受损，带来较大的电能浪费，而在这个阶段起安全性能也会受到质疑。同时制约了矿山的安全生产与经济运行效率。

若变频控制技术应用在矿井提升机驱动系统中，可在一定程度上避免许多弊病，一方面达到无级平稳的加、减速。另一方面也可提高系统各方面的性能，从而增强对各方面的稳固，优点包括，可借助编程器的指令运行程序编写，稳定电控系统中继电器的逻辑关系，也可稳固电路图及梯形图之间的相互转换；控制的精度较高，具有可扩展性，采用修改内部系统就能完成对其系统功能各项参数的转化；因外部的线路控制运行的继电器数量较少，因此故障也会随之减少；速度与制动时通过电气控制，在一定程度上减少系统冲击，减弱机械受磨损，进而增加了设备的使用年限。系统的故障可借助触摸显示屏与编程器检测；回馈制动方面，在提升机负力的状态过程中，电机产生的再生能量直接反馈到电网内，电能的节约明显提升。

2.变频技术应用于皮带机中皮带机的功率是借助绕线电机经转子绕组降压启动再进行工频巡行，通过液力耦合器转换到皮带机。其工作原理借助驱动轮毂，通过摩擦力倒动皮带运动，而皮带通过其明显的张力变形与摩擦力带动运行于滚轴上。转子串接电阻改变转矩与减压空载启动等措施，启动电流较大，易产生电网电压发生剧烈的波动、发热及电机内部机械冲激等现象。因启动的时间较短，在一定程度上增强了皮带的断裂与老化，这就需要皮带的韧性够强。液力耦合器在运转过程中会引发内部的油温升高，其磨碎部件的程度增大等，不仅增加了维修难度和成本，对环境的污染也有破坏作用，致使功率的平均及同步问题难以解决。运用变频技术完成皮带传输机的软起、软停等，稳固皮带机工作性能。经过改造，系统可按照负载的转化情况，调节输出的频率及力矩，改善原来电机工频的恒速运行模式，节约电力能源的消耗。系统功率的因数若在过程中上升到90%，可大大提高其工作效率。高压变频器运用了皮带机的能量回馈功能，为节约能源消耗做出贡献，也降低了其他方面的设备维护费用，节约了资金投放，完善了社会的环保。

3.变频控制技术应用于通风机中矿山施工中，通风机内的主扇风机在实施矿物生产中占据重要的地位。是矿井的主要通风设备，其运转的时间较长，普遍称之为矿井施工中的呼叫系统。但随着挖掘与开采技术的不断发展，井下施工的风压也不断在增加，通风机所需的功率明显增大。因此，变频调速技术的出现，可通过巷道的风量需求展开调速，在一定程度上减少了电能的消耗量，应用效果十分显著。

结论

随着我国采矿业的发展需求，机电设备所需接受的挑战也越发凸现出来。因此，变频技术的发展，为设备安全做出了可靠保障。此外，其速度具有可调节性、容易操作、占用的地面积较小及工作效率较高、易拆装且节能消耗小等特征，可有效促进采矿业的生产效率。为我国矿山的发展起到强有力的推动及帮助作用。

参考文献：

[1]贺和平.浅析变频和变速技术在煤矿生产中的应用[J].太原科技.2009（02）.

[2]李海燕，李海宝，赵汗青，王学惠.数字变频调速技术在煤矿电机中的应用研究[J].煤矿机械.2009（04）.