紫金矿业集团股份有限公司
摘要：矿山机电设备运行的过程中，电机功率通常比较大，有时难免会产生不必要的能源消耗，造成资源的严重浪费。随着我国科学技术水平的不断提高，变频控制技术逐渐在矿山机电设备中得到广泛应用，不仅有效降低了大型机电设备的功耗，降低了机械损耗，而且还大大扩展了变频控制技术、大型机电设备的有效使用寿命。本文分析矿山机电设备变频控制技术的运用原理以及变频控制技术在矿山机电设备中的具体应用。
关键词：机电设备；变频控制技术；应用
1变频控制技术运用原理
交流变频调速技术是电子技术和电力技术的结合，是点击传动技术以及微机技术的全面性的使用集合。它是一种综合技术，将机电与强电和弱电集合在一起。其核心是将利用电力半导体器件的开关功能将工频电源转换成其他工频电源的控制器件，其基本工作方法是协调利用将工频交流电压和直流电压之间相互转换，然后通过逆变器转换成频率。交流电压用作交流电动机的驱动能量，使电动机获得无级调速的电压和电流，是一种无额外损失的高效的调速方法。变频调速技术通过了解电机负向运行的转变实现自动，平稳的加减速，大大提高了工作效率。因此，该技术在能源危机中产生并不断发展。随后，在功率设备上更换了GTR和IGBT，同时开发了智能功率模块。在控制技术上，压频比的控制方法得到了很大的提升。在实际的变频器中，矢量控制和直接转矩控制方法已近得到推广，同时，还开发了新的模糊自动控制，人工神经网络新的研究方向。速度控制系统变得越来越集成，从而形成了简化的指令集计算机，数字信号处理器，先进的专用集成电路等形式的单片机。特别是随着变频器的不断集成，不仅在功能上完成了基本的速度控制功能，通过内置设备提供了诸如参数识别，通讯和可编程等功能。
作为关键的基础性能源，矿产资源在社会群众的日常工作及生活之中起到了关键作用，占据核心地位。想促使矿企在开采过程提高效率，就必须提升采矿机械的效率。为此矿企应当在采矿阶段科学使用最新的、最先进、高效的技术手段，以达到节能降耗、高效开采的目的。
2矿上机电设施变频控制技术运用
2.1皮带机中的应用
皮带机是井下作业的关键工具之一，皮带机在井下运行时由于结构简单与噪声低，对环境要求很低，能够实现水平运送也能够倾斜运送。皮带机的功率大于提升机功率，通过然绕线电机并且经转子绕组降压启动后工频巡行经液力耦合器切换到皮带机。它的操作方法是通过驱动轮轂，通过摩擦力牵动皮带，皮带通过其独特的张力变形以及摩擦力在滚轴上面转动。其中，转子串联电阻提高了转矩，提升了减压和空载启动的能力，然而启动电流仍过大，易造成电网电压的不稳定，电机内部机械冲击，散热情况较差。因为启动时间不足，导致皮带断裂和老化严重，因此皮带必须足够坚固。当液力偶合器工作时，内部油温升高，磨削部件的情况严重等，维护难度和成本提升，对环境产生污染，功率平均和同步变得困难。皮带机使用变频技术实现软启动和软停止，皮带机的工作性能得到稳定。改造后，系统根据负载的变动来调节输出频率和转矩，改变电动机以前的工频恒速运行方式，节省了功耗。在此过程中，系统功率因数达到90％以上，工作效率提升。高压变频器利用了皮带机的能量的反馈机制，减少了能源消耗和其他设备的维护成本，节省了资金，提高了环保性。
2.2在主排水泵房离心泵中的应用
将变频控制技术用于矿山的给水、给液用泵内，系统变频设备就能够灵活的管控抽水泵的正常启停、适当增减速，提高系统操控灵活度。另外能够明显减小产品的机械冲击，延长产品应用年限。
变频科技的使用，可以减少机电装备部件的磨损程度，降低了泵的空运时间和反复启停时能源消耗、稳定、保障井底液位的不变，具有明显优势。其中，主排水泵操控系统分成就地操控与远程操控。多功能驱动设备处在“就地”状态，能够基于井下泵室内的触摸屏和多功能驱动设备直接对泵机的电动球开关、电动闸开关、水泵电机等实现本地操控。多功能驱动设备处在“远程”状态，能基于井上上位机监测系统对泵机的电动球开关、电动闸开关、水泵电机等实现远程单体操控与远程连锁智能操控。多功能驱动设备处在“就地”状态，泵机的电动球开关、电动闸开关、水泵电机等开启，通过多功能驱动设备面板的操控按钮开出，在工业操控计算机面板能够观察当下设备的运转状况，达到装备检测的目的。
2.3通风机中的运用
通风机的重要功能室用作矿井的“呼吸”结构，在矿井操作所要的设备之中起到了关键作用，而且占据着关键地位。主通风机在全时段内均会运行，针对矿山日常开采起到了重要作用。当前，矿山巷道在持续延伸，掘进采矿也在持续延展，尽管在操作环节通风机所产生的风量并非很大，可是井下风施压的连续性是不可或缺的。将变频控制系统用于通风机之中开展工作，能够按照巷道风向的各种要求展开调整，浪费情况得到改善。此外，把变频控制系统用于通风机之中，通风机出现了变化，相较于之前一直处在满负荷状态，设备的状态有了显著好转。这样能够使通风机在运行时维持一种很低的运速，设备运行中遭到的电气冲击与机械强度均有明显的下降，确保通风机的使用寿命，并不断降低维修几率。需要注意的是，通风机通过变频控制系统改造以后，需要令2台设备维持相同的运转频率，便于促使2台设备维持相同的运速，进而防止因运速不同而引起风阻情况。
2.4提升机设备中的应用
在矿山中，提升机的存在的意义是负责物料和人员的安全运输，并在矿山生产中发挥关键作用。一般方法是先通过金属电阻器与电动机的转子电路相连接，然后使用鼓型控制器或接触器关闭电阻对速度进行调节。并且，存在诸如电阻消耗过多等情况。当需要减速段和处于下降时，动力制动直流电源以及低频电源都是必须的，这较易造成设备损坏，大量的电能浪费也会产生，并且安全性也存在诸多问题。此时，这将对矿山安全生产和经济运行的效率产生影响。将变频控制技术添加到矿山提升驱动系统中，也对于出现的问题进行预测，实现了无级，平稳的加减速和系统各个方面的性能的提升，各个方面的保护也提升了。总的优点如下：1）可以通过编程器命令进行编程，电子控制系统中的继电器关系得以逻辑的方式实现，并且将实现调控电路图转换到梯形图。2）当减少了外部线路控制的继电器使用数量，实际空间和故障都减少了，基本不需要进行维护。3）可以通过显示屏操作和编程器来直接简易的检测系统的内部故障。检测机械和电气故障也可一同进行。4）控制精度和扩展性增加，系统功能参数的更改可以通过修改内部程序实现，硬件接线解除能够真正的灵活控制。5）提升机处于负力情况下，电动机产生的再生能量被反馈到电网，从而大大节省了能量。同时，制动扭矩增加，绞车下的安全性得到了提升。6）不通过机械来实现速度和制动。却可通过电气控制来削弱系统影响，机械磨损得到降低，设备寿命得到延长。
3结语
在技术的带动下变频控制系统实现了大面积运用和推广，变频科技的使用能够改变原来滞后的控制平台，有效避免因人为处理而产生的失误，同时减少了开采成本，精简了工作流程，颠覆了原来的机械操作模式。变频控制系统在矿山机电设备方面的使用如今已变成衡量矿企现代化水平的关键参考因素。
参考文献：
[1]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）
[2]试析矿山机电设备中变频控制技术的应用探究[J].林健.山东工业技术.2018（18）