煤礦機電設(shè)備變頻控制技術(shù)研究

張錕鵬

摘 ?要：煤炭資源的開采與生產(chǎn)，對于機電設(shè)備的要求較高，為了提高煤炭資源開采的安全性與穩(wěn)定性，應(yīng)優(yōu)化機電設(shè)備的合理應(yīng)用。煤礦開采過程中，會產(chǎn)生大量能源消耗，其中機電設(shè)備所產(chǎn)生的能源損耗最大，為此就應(yīng)當(dāng)探討如何減少機電設(shè)備能源損耗問題，減少能源資源的浪費，有效提高煤礦開采與變頻控制技術(shù)運用的綜合性效果。也可以有效減少煤礦開采過程中由于施工作業(yè)與設(shè)備運行對于周邊環(huán)境所造成的干擾與影響。該文首先介紹了變頻控制技術(shù)原理與電路組成，進(jìn)而探討了煤礦機電設(shè)備變頻控制技術(shù)的應(yīng)用方法，為煤炭資源的穩(wěn)定開采提供設(shè)備保證。

關(guān)鍵詞：煤礦開采;機電設(shè)備;變頻控制技術(shù)

中圖分類號：TD712 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 變頻控制技術(shù)及電路組成

1.1 變頻控制技術(shù)工作原理

通常來說，進(jìn)行礦山開發(fā)時，對于煤礦機電設(shè)備的需求較高，設(shè)備會進(jìn)行長時間的負(fù)荷運行，為此應(yīng)當(dāng)采取有效措施減少資源的消耗與使用。為此就可以充分利用變頻控制技術(shù)，在滿足煤礦開采需求的同時，避免煤礦開采機電設(shè)備出現(xiàn)力矩過剩的現(xiàn)象。變頻控制技術(shù)的應(yīng)用，具體包括計算機技術(shù)、電力技術(shù)、電機傳動技術(shù)等，充分利用機械設(shè)備與電力技術(shù)就可以有效提高技術(shù)應(yīng)用的綜合性效果。

變頻控制技術(shù)的應(yīng)用，首先是在半導(dǎo)體中通過交流電，進(jìn)而對交流電進(jìn)行頻率調(diào)整，通過相關(guān)設(shè)備將交流電轉(zhuǎn)化為直流電，通過逆變器調(diào)節(jié)并控制電流與電壓，以實現(xiàn)對于機電設(shè)備運行速度的有效調(diào)節(jié)。通過這種技術(shù)措施，可以有效減少電力損耗，節(jié)約能源資源，同時也減少對于周邊環(huán)境的干擾與影響。另外，采用變頻控制技術(shù)時，也可以充分利用電流頻率與電機轉(zhuǎn)速之間存在的同比增長關(guān)系，基于技術(shù)與設(shè)備應(yīng)用的具體工作量進(jìn)行速度調(diào)整，設(shè)備運行負(fù)荷升高時，則提高工作速度;設(shè)備運行負(fù)荷下降時，則降低工作速度。通過這種方式，通過調(diào)整電流頻率以實現(xiàn)對于電機轉(zhuǎn)速的有效控制。

1.2 變頻控制技術(shù)電路組成

在變頻控制技術(shù)的應(yīng)用過程中，其電路組成包括整流電路、直流電路、控制電路與逆流電路，通過變頻電路組成部分之間的相互作用，滿足煤礦機電設(shè)備控制的實際需求。變頻控制技術(shù)的應(yīng)用，為機電設(shè)備運行提供保證，主要控制方向包括設(shè)備運行速度控制、設(shè)備運行效率控制、設(shè)備運行能源的控制，因此應(yīng)保證技術(shù)運用效果。隨著時代的發(fā)展，變頻控制技術(shù)的應(yīng)用與研究，包括模糊自動化控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等新型技術(shù)手段，這些技術(shù)手段的應(yīng)用，也成為促進(jìn)變頻控制系統(tǒng)集成化水平提升的重要途徑，也因此而促使高級專用集成電路等控制系統(tǒng)在煤礦開采中得以廣泛應(yīng)用。隨著變頻控制技術(shù)水平的日漸提升，編程與通信等越來越多的系統(tǒng)功能得以拓展，奠定了良好的技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)。

采用低壓變頻控制技術(shù)時，應(yīng)包括電力設(shè)備、交流電動機及其他設(shè)備等相關(guān)設(shè)備設(shè)施，這種技術(shù)使用的電氣傳動系統(tǒng)為電壓低于1 kV、頻率在50 Hz或60 Hz、負(fù)載側(cè)頻率為600 Hz。當(dāng)交流電壓超過1 000 V但低于35 kV時，適用于電力交流設(shè)備與控制設(shè)備等。在變頻控制技術(shù)的應(yīng)用過程中，提供對供電頻率的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)固定電網(wǎng)由50 Hz向30 Hz～230 Hz的變頻電網(wǎng)轉(zhuǎn)變，電壓適應(yīng)范圍為142 V～270 V。

2 煤礦機電設(shè)備變頻控制技術(shù)的應(yīng)用

2.1 運輸設(shè)備中的變頻控制技術(shù)應(yīng)用

在煤炭資源的開發(fā)過程中，運輸設(shè)備的應(yīng)用十分普遍，主要是通過繞線電機進(jìn)行轉(zhuǎn)子繞組，進(jìn)行降壓啟動，進(jìn)而開展工頻巡行，以液力耦合器為主導(dǎo)實現(xiàn)力向皮帶機的轉(zhuǎn)換。礦山煤炭開采時，皮帶機首先驅(qū)使輪轂產(chǎn)生動力并實際運行，充分利用摩擦力促使皮帶轉(zhuǎn)動與穩(wěn)定運行。皮帶利用摩擦力及其自身張力，實現(xiàn)皮帶在滾軸上的合理運行。通常來說，煤炭資源生產(chǎn)作業(yè)時，啟動皮帶會產(chǎn)生較大電流，出于對這種現(xiàn)象的有效規(guī)避，可將電阻串接于轉(zhuǎn)子上，以實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的優(yōu)化與改善，降低空載系統(tǒng)壓力。這些技術(shù)措施的應(yīng)用，可以起到一定的技術(shù)效果，但在減少皮帶啟動電流方面的技術(shù)效果有所不足，有可能導(dǎo)致電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性不足的問題，甚至造成電機設(shè)備內(nèi)部溫度過高。皮帶機設(shè)備啟動時間較短，且長期使用過程中會出現(xiàn)運輸設(shè)備老化或皮帶斷裂等問題，因此應(yīng)當(dāng)做好對于皮帶養(yǎng)護與管理工作，避免出現(xiàn)由于皮帶機實際運行效果有所不足而導(dǎo)致煤炭資源開采安全及效率受到影響。

另外，在液力耦合器在實際運行過程中，也有可能出現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部溫度異常升高、設(shè)備部件嚴(yán)重磨損等問題，都會導(dǎo)致設(shè)備維護管理成本增加，也導(dǎo)致設(shè)備運行對周邊環(huán)境造成較大的影響。這些問題的存在，都會導(dǎo)致煤炭資源正常生產(chǎn)受到影響，為此可將變頻控制技術(shù)應(yīng)用于液力耦合器當(dāng)中，保證皮帶機設(shè)備啟動與停止時，皮帶能夠軟起、軟停，保證設(shè)備穩(wěn)定運行。另外，應(yīng)該優(yōu)化變頻控制技術(shù)，實時觀察皮帶負(fù)載情況，調(diào)整力矩與輸出頻率，有效規(guī)避由于設(shè)備過載運行所產(chǎn)生的危險。

2.2 提升設(shè)備中的變頻控制技術(shù)應(yīng)用

在煤炭開采過程中，對于提升設(shè)備的應(yīng)用，也應(yīng)當(dāng)充分利用變頻控制技術(shù)保證設(shè)備運行水平。傳統(tǒng)的提升設(shè)備運行模式，就是將金屬電阻接入電動機轉(zhuǎn)子電路當(dāng)中，進(jìn)而通過接觸器以實現(xiàn)金屬電阻切除，以實現(xiàn)設(shè)備調(diào)節(jié)速度的有效提升。而在這一過程中，設(shè)備的實際運行與工作方式存在較多問題，例如會造成較大的電阻耗能，提升設(shè)備運行過程中不具備較好的散熱效果，設(shè)備運行速度不具備足夠的可調(diào)節(jié)范圍，降低設(shè)備運行調(diào)速。另外，提升設(shè)備減速段與設(shè)備下放的過程中，也存在動力制動問題，這就導(dǎo)致電源能量無法實現(xiàn)完全消耗，造成電力能源的不必要消耗，導(dǎo)致設(shè)備損壞，導(dǎo)致設(shè)備運行安全水平不足。

在提升設(shè)備中采用變頻控制技術(shù)時，可以很好地對上述問題加以解決，確保提升設(shè)備運行狀態(tài)能夠始終保持穩(wěn)定，并進(jìn)行速度調(diào)整。而在這一過程中，對于設(shè)備運行速度的調(diào)節(jié)主要采用電氣控制調(diào)節(jié)，而非傳統(tǒng)的機械調(diào)節(jié)方式，從而這種方式的應(yīng)用，減少提升設(shè)備實際運行過程中所產(chǎn)生的沖擊與摩擦，使設(shè)備使用壽命有效延長。同時，變頻控制技術(shù)的應(yīng)用，可實現(xiàn)有效的回饋制動效果，一旦提升設(shè)備處于負(fù)力運行狀態(tài)，電動機會進(jìn)一步生成再生能量，向電網(wǎng)進(jìn)行傳輸，以減少電力能源的使用與消耗。另外，變頻控制技術(shù)的應(yīng)用，還可以通過編程與電控等方式，實現(xiàn)繼電器邏輯關(guān)系的調(diào)整，減少設(shè)備運行失誤情況，減少設(shè)備運行成本投入，對煤礦開采經(jīng)濟效益加以保障。

2.3 通風(fēng)設(shè)備中的變頻控制技術(shù)應(yīng)用

在礦山開采過程中，對于通風(fēng)設(shè)備加以應(yīng)用極為必要，通過通風(fēng)設(shè)備以實現(xiàn)礦井空氣流通，排出有害氣體，進(jìn)行通風(fēng)換氣，因此可以認(rèn)為，通風(fēng)設(shè)備的運行直接關(guān)系到井下礦工的生命財產(chǎn)安全，在煤炭資源生長的整體過程中起到極為重要的作用。就目前而言，隨著煤炭開采深度日益加深，礦井通風(fēng)設(shè)備也需要具備更高的性能與較大的功率，為更深層次的井下作業(yè)提供保證。為了更好地發(fā)揮通風(fēng)設(shè)備的應(yīng)有效果，可將變頻控制技術(shù)應(yīng)用于通風(fēng)設(shè)備當(dāng)中，根據(jù)具體通風(fēng)需求進(jìn)行通風(fēng)設(shè)備運行功率的有效調(diào)節(jié)，減少電力能源的消耗與浪費，保證通風(fēng)設(shè)備運行的穩(wěn)定性與安全性。另外，在通風(fēng)設(shè)備運行中，采用變頻控制技術(shù)，還可以很好地減少設(shè)備啟動電流，減少礦井設(shè)備所面臨的沖擊，實現(xiàn)有效的設(shè)備保護，確保設(shè)備使用壽命得以延長，減少設(shè)備維護與管理工作的投入。另外，還可將變頻控制技術(shù)應(yīng)用于絞車設(shè)備當(dāng)中，完善設(shè)備控制效果，通過變頻控制技術(shù)與PLC技術(shù)的相互結(jié)合，保證設(shè)備安全。

3 結(jié)語

在煤礦開采過程中，對于機電設(shè)備的合理應(yīng)用，應(yīng)結(jié)合變頻控制技術(shù)以保證其設(shè)備應(yīng)用效果。為實現(xiàn)技術(shù)目標(biāo)，可在運輸設(shè)備、提升設(shè)備與通風(fēng)設(shè)備中合理利用變頻控制技術(shù)，有效減少電力損耗，節(jié)約能源資源，實現(xiàn)對于電機轉(zhuǎn)速的有效控制，保證技術(shù)運用效果，為更深層次的井下作業(yè)提供保證。

參考文獻(xiàn)

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