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矿山机电设备变频控制技术研究

发表时间：2020/7/20 来源：《电力设备》2020年第8期作者：张小龙

[导读] 摘要：随着国内计算机技术、电子信息技术、自动化控制技术以及大功率输出技术的迅猛发展，机电设备变频技术同样也得到了突破性的进展，而当今推崇的节约型、环保型社会，正是需要这样的技术支持。

        （鄂尔多斯市国源矿业开发有限责任公司内蒙古鄂尔多斯 010300）
        摘要：随着国内计算机技术、电子信息技术、自动化控制技术以及大功率输出技术的迅猛发展，机电设备变频技术同样也得到了突破性的进展，而当今推崇的节约型、环保型社会，正是需要这样的技术支持。目前，采矿业中普遍存在着消耗电能过大的问题，给环境和人们带来了巨大的压力，在我国各项技术的发展状况下，变频控制技术的发展在很大程度上解决了矿山矿业在开采过程中存在的高耗能问题，而变频控制技术的在机器设备上的广泛应用也同样促进了矿山矿业的发展。
        关键词：机电变频控制技术；矿山机电；应用原理
        1变频控制技术原理分析
        交流变频调速技术是包含了电力电子技术、点击传动技术以及微机技术的综合型应用，是结合机电与强弱电混合的综合型技术。其实质是采用电力半导体器件通断作用将工频电源变换成为其他频率的电能控制装置，而基本原理是通过整理将工频交流电压转换为直流电压，再通过逆变器改变为频率、电压可调的交流电压作为交流电机的驱动能源，使得电动机得到无级调速的电压与电流，是一种无附加损耗的有效调速方式之一。变频调速技术能根据电机负载的变化来实现自动、平滑的增减速，使得工作效率大幅度提高，因此，此项技术在能源危机中产生并不断发展。
        2分析矿山机电设备变频控制技术的应用效益
        随着社会经济的不断发展，我国的变频控制技术也得到了大大的提升，以外国变频技术为基础，我们不断的创新，不断的改进，实现了一次次的重大突破。我们把变频控制技术使用到了开釆矿山的工作当中，使我国的矿山开釆工作得到了大大的提高，使用变频控制技术之后最明显的提升就是安全性，从而达到了保证人员安全的目的。对于开采矿山作业来说，安全是最为重要的，加入变频控制技术之后，可以为整个系统提供更加安全、更加有效的运行模式。应用变频控制技术不仅能够延长机器设备的使用寿命，同样符合时代背景下节能的需求。这是矿山矿业改革过程中不可或缺的一步，这一步的实施需要企业和国家以及相关技术研究人员的共同努力，积极为社会做贡献，推动经济社会平稳向前的发展。同时这也是科学发展观的重要体现，此项技术应用不仅节约了社会能源，同样保障了工作人员的人身安全。
        3煤矿机电中变频控制技术的应用分析
        3.1变频控制技术在提升机设备中应用
        将变频控制技术引入到矿井提升机驱动系统当中，便从根本上避免了许多弊病，不仅实现了无级平稳的加速、减速。还提高了系统的各方面性能，增强了各方面的保护，其中具体优点如下：可通过编程器指令进行程序编写，完成电控系统中的继电器逻辑关系，同时控制电路图和梯形图相互转换也十分方便；由于外部线路控制执行继电器数量少，占用实际空间随着减少，故障自然减少，基本上免除了维护；系统故障能够通过触摸显示屏和编程器直接查出，处理简单，同时检测机械、电汽方面故障；控制精度高，可扩展性强，通过修改内部程序即可完成对系统功能参数的改变，无须更改硬件接线，真正实现柔性控制；回馈制动，提升机负力状态时，电机产生再生能量反馈至电网，明显节约了电能，同时制动力矩增大，提高了绞车下方安全性；速度和制动不是通过机械来完成，而是通过电气来控制得，减少了系统冲击，减少了机械磨损，延长了设备使用寿命。
        3.2变频技术在采煤机中的应用
        扩大了控制的范围，确保稳定的牵引速度，避免在作业过程中出现的危险状况，如机器下滑和机器溜车现象等，除此之外，变频控制技术的应用使得采矿业的作业人员对机器的操作变得简单，减少复杂的操作，能够让作业的工作人员在操作的时候集中精力，把时间和精力放在更重要的作业任务上。同时对机器的设备控制能力也变得更加准确，准确的可操作性能减少了危险发生的可能性，推动采矿业的进一步发展。

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        3.3变频技术在皮带机中的应用
        皮带机是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。功率是通过液力耦合器转换到皮带上的。而在作业的过程中，液力耦合器的运转会使油温升高，加大磨损。造成了维修难度和成本的加大，同样在此过程中破坏了环境，且功率平均以及同步过程中存在的问题都是难以解决的。变频控制技术的应用使皮带机的工作性能得以稳固，改变了传统作业中恒速的运行模式，同样降低了设备损耗，减少了设备维护的投入成本，节约了多余资金的浪费和能源，为社会经济和环保都同样的做出了自己的贡献，推动了社会经济的发展。
        3.4变频控制技术在通风机中的应用
        矿山主要设备当中，通风机当中主扇风机在矿物生产中具有重要地位。作为矿井主要通风设备，运转时间长，被称为是矿井中的“呼叫系统”。随着开采和挖掘不断深入，井下的风压不断增加，通风机需要的功率也在不断增大。但是，通风机功率则成了矿井开采的重要问题。在矿山通风机设备采用了变频调速之后，可以根据巷道的风量需求情况进行调速，避免了电能消耗，应用效果十分显著。由于通风机通过变频器的改造之后实现了变频软启动，防止了启动电流冲击，既对电网设备没有冲击，又能随意启停。在大部分时间里面，通风机都是在较低的速度下面运行，所以大大降低了通风机工作强度，能使得通风机的使用寿命得到延长，避免不必要的维修。同时为了保证电机转速一致，一般情况下，要求两台电机的运行频率尽量保持一致性，这样才能避免形成风阻，影响风机正常运转。
        3.5变频控制技术在井下水泵中的应用
        在矿井井下中，排水工作是井下水泵的首要工作目标，一般情况下，涌水问题是煤矿矿井在进行建井与生产时时常出现的，并且问题的大小也时常不一，那么就需要充分发挥水泵排水的功能，以解决涌水的现象。不过，变频控制技术可以与井下水泵相结合的话，电机的运行速率是可以通过排水量的情况来改善的，并且，这样可以实现电能节约与矿井排水需求同时兼顾的效果。
        4结语
        机电设备在采矿业的发展过程中所面临的挑战，正在逐渐扩大，而变频控制技术的多种优点，促进了采矿业的发展，例如保障了作业设备的安全性，提高了工作效率，变速原理复杂但是变速操作却非常简单，提高了采矿业的作业效率。总之，在煤矿机电设备中，变频节能技术的作用是不容忽视的，不仅保障了煤矿机电设备运行的稳定、可靠与安全，还提高了运行效率、使用时长、节约电能的能力，对以前与今后煤矿开采领域的发展产生巨大的影响，推动煤矿产业的进一步发展运行，实现了经济与社会效益的有机统一。
        参考文献：
        [1]变频技术在煤矿机电设备中的应用与探究[J].黄永峰，郑玮，蒋宏杰.山东工业技术.2018（19）
        [2]煤矿机电设备技术与管理存在问题及解决措施[J].郝晓莉.山东工业技术.2018（03）
        [3]矿山机电设备远程控制技术的应用分析[J].刘泽邦.机械管理开发.2017（09）
        [4]变频控制技术对矿山机电设备运行的影响研究[J].李庆林.当代化工研究.2019（17）
        [5]变频技术在矿山机电设备中的应用研究[J].任志明.江西化工.2020（01）
        [6]矿山机电设备的管理及诊断关键技术研究[J].王宏达.科技创新与应用.2017（03）
        [7]矿山机电设备变频控制技术原理及应用研究[J].蓝学，胡亮亮，黄德位.科技风，2019（13）：159-160.
        作者简介：
        张小龙（1987.10—05），男，甘肃省通渭县人，西安科技大学煤矿开采技术专科，研究方向：智能矿山。