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      煤礦機電設(shè)備變頻控制技術(shù)研究

      2019-11-27 06:02:20張錕鵬
      中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2019年19期
      關(guān)鍵詞:煤礦開采機電設(shè)備

      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)

      [1]藍(lán)學(xué),胡亮亮,黃德位.礦山機電設(shè)備變頻控制技術(shù)原理及應(yīng)用研究[J].科技風(fēng),2019(13):159-160.

      [2]趙純寶.煤礦機電設(shè)備存在的問題及變頻控制技術(shù)的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2018(19):165-166.

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