試析礦山機(jī)電設(shè)備中變頻控制技術(shù)的應(yīng)用探究

林健

摘 要：礦山作業(yè)開(kāi)采過(guò)程中，礦山的機(jī)電設(shè)備消耗能源量巨大。這種產(chǎn)出與消耗不成比例的問(wèn)題，已經(jīng)引起了人們的高度重視。對(duì)此我國(guó)于近些年投入了大量精力用于開(kāi)發(fā)變頻技術(shù)，并將這種技術(shù)逐步的推廣到了我國(guó)的礦山行業(yè)與機(jī)電生產(chǎn)行業(yè)。通過(guò)變頻技術(shù)的應(yīng)用，機(jī)電設(shè)備功耗得到了有效控制，進(jìn)而大大延長(zhǎng)了機(jī)電設(shè)備的使用壽命?？梢哉f(shuō)機(jī)電設(shè)備變頻技術(shù)的運(yùn)用標(biāo)志著我國(guó)正朝向機(jī)電設(shè)備現(xiàn)代化方向發(fā)展。

關(guān)鍵詞：礦山機(jī)電設(shè)備；變頻技術(shù)；控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.18.060

0 前言

變頻技術(shù)是一種可以控制能源消耗的有效技術(shù)，變頻技術(shù)的利用可以大大改觀目前礦山設(shè)備生產(chǎn)能源浪費(fèi)巨大的問(wèn)題，在降低能源消耗的同時(shí)，延長(zhǎng)了機(jī)電設(shè)備的使用壽命。除此之外，變頻技術(shù)還能夠減少機(jī)電設(shè)備應(yīng)用生產(chǎn)中對(duì)周遭環(huán)境的影響，所以這項(xiàng)技術(shù)如今已經(jīng)成為國(guó)家大力推廣的技術(shù)，并逐步滲透到礦山生產(chǎn)當(dāng)中。

1 變頻技術(shù)簡(jiǎn)介

煤機(jī)電設(shè)備生產(chǎn)中需要滿(mǎn)負(fù)荷工作數(shù)十個(gè)，甚至數(shù)百個(gè)小時(shí)。為同時(shí)兼顧節(jié)約資源與礦山開(kāi)發(fā)的需求，就必須推動(dòng)變頻技術(shù)的應(yīng)用。變頻技術(shù)能夠減少設(shè)備過(guò)剩力矩。事實(shí)上變頻技術(shù)是技術(shù)的總稱(chēng)，主要包括下述幾種技術(shù)：電力電子、計(jì)算機(jī)以及電機(jī)傳動(dòng)，這些技術(shù)與機(jī)械設(shè)備、強(qiáng)弱電技術(shù)有機(jī)整合到一起，便成為了綜合性很強(qiáng)的全新技術(shù)。變頻技術(shù)工作原理為工頻信號(hào)在通過(guò)半導(dǎo)體后，變回形成其他級(jí)別的頻率。之后利用其他設(shè)備轉(zhuǎn)化工頻交流電，將其變成直流電，利用逆變器實(shí)現(xiàn)電壓、電流的控制與調(diào)節(jié)。這便是機(jī)電設(shè)備無(wú)極調(diào)速的原理。此外煤機(jī)電設(shè)備變頻技術(shù)所用的為電流頻率與電機(jī)轉(zhuǎn)速同比增長(zhǎng)，利用電流頻率控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而達(dá)到電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行、電機(jī)轉(zhuǎn)速有效控制的目的。變頻電路主要包括控制、逆變、直流、整流多個(gè)部分，各個(gè)部分互相影響，在共同的作用下實(shí)現(xiàn)電機(jī)整體控制，提高電機(jī)效率，降低能源損耗。

2 變頻技術(shù)原理

礦山機(jī)電變頻技術(shù)有著很強(qiáng)的綜合性特征，包括信息化、電機(jī)傳動(dòng)、電力電子與計(jì)算機(jī)都是礦山機(jī)電變頻技術(shù)的核心內(nèi)容。在多年的研究與發(fā)展作用下，變頻技術(shù)如今已經(jīng)呈現(xiàn)出這樣幾種特征：首先工頻電信號(hào)能夠在通過(guò)半導(dǎo)體的過(guò)程中，轉(zhuǎn)化為其他種類(lèi)、頻率信號(hào)。其次，已轉(zhuǎn)化工頻交流電在這一過(guò)程中被轉(zhuǎn)化成直流電[1]。最后，借助于逆變器可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)與控制機(jī)電設(shè)備電壓、電流的目的，進(jìn)而確保機(jī)電設(shè)備時(shí)刻保持在無(wú)極調(diào)速狀態(tài)。為使機(jī)電設(shè)備轉(zhuǎn)速可以得到有效控制，就必須采取變頻技術(shù)，在降低能源消耗的基礎(chǔ)上，提高煤機(jī)電設(shè)備的工作效率和自動(dòng)化水平。

3 礦山機(jī)電設(shè)備中的變頻控制技術(shù)運(yùn)用

3.1 提升機(jī)

礦井提升機(jī)最大的作用是將人員與生產(chǎn)物料送入礦井，因此提升機(jī)一直以來(lái)就是礦井生產(chǎn)中最為重要的角色之一。提升機(jī)使用時(shí)將金屬電阻接入電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路[2]。讓電路通過(guò)接觸器或控制器實(shí)現(xiàn)阻值調(diào)節(jié)的目的。不過(guò)這一過(guò)程中會(huì)消耗大量的電阻，且電阻散熱能力較差。在提升與減速的過(guò)程中，往往需要非常龐大的動(dòng)能制動(dòng)直流電源。所以在使用過(guò)程中提升機(jī)與有關(guān)設(shè)備很有可能會(huì)出現(xiàn)受損問(wèn)題，造成更多電力資源的無(wú)故浪費(fèi)，影響機(jī)電設(shè)備使用安全。這種問(wèn)題如今已經(jīng)成為困擾礦山安全生產(chǎn)的頭等問(wèn)題，是限制礦山經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)化率的重要原因。

根據(jù)這一問(wèn)題得出，礦山及系統(tǒng)必須采用變頻技術(shù)，盡可能消除變頻機(jī)自身劣勢(shì)，使提升機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)極平穩(wěn)的調(diào)速。提升機(jī)應(yīng)用變頻技術(shù)主要有下述幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：第一點(diǎn)，能夠使用編程器編程提升機(jī)操作程序，快速、高效的解決電控系統(tǒng)中繼器操作設(shè)計(jì)，大大提高梯形圖與操控電路轉(zhuǎn)化率。第二點(diǎn)，借助于變頻技術(shù)，提升機(jī)所需外部電路繼電器數(shù)量將會(huì)大大降低，因此出現(xiàn)繼電器故障的幾率也相對(duì)較低，減少了維修時(shí)間以及對(duì)生產(chǎn)的影響。第三點(diǎn)，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，操作人員只需要檢查編程器以及觸碰顯示板就能夠了解設(shè)備故障原因。第四點(diǎn)，變頻技術(shù)有著很強(qiáng)的精密性控制能力，且擴(kuò)展性極強(qiáng)。操作時(shí)技術(shù)人員只需要對(duì)程序進(jìn)行適當(dāng)更改就能夠完成提升機(jī)工作模式的轉(zhuǎn)換，而不是像過(guò)去一樣必須更換機(jī)電硬件設(shè)備。第五點(diǎn)，假使提升機(jī)必須保持滿(mǎn)負(fù)荷狀態(tài)生產(chǎn)，那么機(jī)電設(shè)備的再生能量能夠直接送入電網(wǎng)，節(jié)省電能損耗，增加制動(dòng)力矩，進(jìn)而提高絞車(chē)安全系數(shù)。

3.2 皮帶機(jī)

皮帶機(jī)也是礦山設(shè)備消耗功率巨大的設(shè)備。皮帶機(jī)通過(guò)繞線(xiàn)電機(jī)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)子繞組，保障機(jī)器工頻與機(jī)器正常運(yùn)行[3]。皮帶機(jī)工作原理為利用輪轂轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦力，使皮帶變形，帶動(dòng)皮帶運(yùn)動(dòng)。皮帶機(jī)工作方法通常都是空載啟動(dòng)，之后再皮帶轉(zhuǎn)子處接入串接電阻，保障皮帶傳輸和工作質(zhì)量。對(duì)皮帶機(jī)來(lái)說(shuō)，皮帶機(jī)啟動(dòng)時(shí)的瞬間電流非常巨大，因此很有可能會(huì)在較大沖擊力的影響下，使皮帶機(jī)電機(jī)內(nèi)部出現(xiàn)持續(xù)發(fā)熱問(wèn)題。除此之外，短暫的啟動(dòng)時(shí)間同樣會(huì)讓皮帶短時(shí)間內(nèi)便出現(xiàn)斷裂與老化的問(wèn)題。液力偶合器會(huì)使得電機(jī)內(nèi)部出現(xiàn)油液溫度上升以及零部件磨損。這些問(wèn)題都會(huì)增加機(jī)電設(shè)備的維修成本降低皮帶機(jī)的運(yùn)作效率。

液力偶合器啟動(dòng)時(shí)有著許多技術(shù)性問(wèn)題較難克服，所以必須將變頻技術(shù)滲透于皮帶機(jī)當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)軟起軟停，保障皮帶機(jī)穩(wěn)定性和持久性。除此以外，變頻技術(shù)在皮帶機(jī)的應(yīng)用，還能夠結(jié)合皮帶機(jī)的實(shí)際負(fù)荷情況，準(zhǔn)確調(diào)整皮帶機(jī)的輸出、力矩以及頻率，使電機(jī)以恒頻恒速狀態(tài)下運(yùn)行。在節(jié)省電能的同時(shí)，提高了皮帶機(jī)的工作效率。最后變頻器還能夠結(jié)合皮帶機(jī)的工作能力制定準(zhǔn)確、詳盡的反饋機(jī)制。進(jìn)而減少皮帶機(jī)運(yùn)作時(shí)對(duì)于電能的損耗和浪費(fèi)，降低皮帶機(jī)系統(tǒng)設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用。當(dāng)然它所帶來(lái)的環(huán)保影響也是值得我們高度關(guān)注的。

4 結(jié)語(yǔ)

變頻技術(shù)這種先進(jìn)的智控技術(shù)，能夠有效的提高礦山機(jī)電設(shè)備生產(chǎn)與加工的效率。此外在變頻技術(shù)的影響下，煤企生產(chǎn)成本也將大大降低，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了由傳統(tǒng)生產(chǎn)向現(xiàn)代化生產(chǎn)模式與理念的轉(zhuǎn)變。大力推廣變頻技術(shù)如今已經(jīng)成為每一個(gè)煤企的工作基本準(zhǔn)則，是現(xiàn)代化煤企行業(yè)的生產(chǎn)衡量標(biāo)準(zhǔn)。煤企必須予以變頻技術(shù)高度的重視，才能夠推動(dòng)我國(guó)煤炭產(chǎn)量的再一次提高。

參考文獻(xiàn)：

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