胡永遷 牛玉西

摘 要：煤礦生產(chǎn)是一種典型的大能耗生產(chǎn)過(guò)程，能耗所帶來(lái)的費(fèi)用一直是煤礦生產(chǎn)成本的重要構(gòu)成部分，因此實(shí)現(xiàn)能耗的有效降低對(duì)于煤礦生產(chǎn)的持續(xù)開(kāi)展和效益提升具有意義重大。變頻技術(shù)在煤礦礦區(qū)地面和井下的提升、通風(fēng)、采煤、運(yùn)輸、選煤等各種礦山設(shè)備控制系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用，具有明顯的節(jié)能效果和優(yōu)越的調(diào)節(jié)性能。本文首先闡述了變頻控制技術(shù)的基本原理，并在此基礎(chǔ)上，對(duì)礦山機(jī)電設(shè)備變頻控制技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了分析與研究。

關(guān)鍵詞：礦山機(jī)電設(shè)備;變頻控制技術(shù);工作原理

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，變頻控制技術(shù)的發(fā)展也日新月異。礦山機(jī)電設(shè)備變頻控制作為一種綜合性的技術(shù)應(yīng)用手段，能全面提升礦山的開(kāi)采質(zhì)量和效率，在提高工作效能上具有很大的作用。尤其是現(xiàn)代信息技術(shù)手段，包括自動(dòng)化控制技術(shù)、大功率輸出技術(shù)的迅速發(fā)展，更好的促進(jìn)了礦山機(jī)電設(shè)備變頻控制技術(shù)的發(fā)展。通過(guò)了解礦山機(jī)電設(shè)備變頻控制技術(shù)的原理，可以全面掌握變頻控制技術(shù)在礦山機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用模式，從而更好的服務(wù)礦山的技術(shù)開(kāi)采。

1 變頻控制技術(shù)工作原理

一般來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行礦山開(kāi)發(fā)時(shí)不需要使煤礦機(jī)電設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)荷工作，要注意節(jié)約資源，將變頻控制技術(shù)應(yīng)用在礦山開(kāi)采中可以滿足以上需求，從而避免煤礦機(jī)電設(shè)備產(chǎn)生過(guò)剩力矩。變頻控制技術(shù)包括計(jì)算機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)、電機(jī)傳動(dòng)技術(shù)，在工作過(guò)程中將機(jī)械設(shè)備和強(qiáng)弱電技術(shù)相結(jié)合就形成了一種綜合性較強(qiáng)的新型技術(shù)。變頻控制技術(shù)的工作原理其實(shí)就是使交流電先通過(guò)半導(dǎo)體，然后變?yōu)槠渌l率，接著再利用相關(guān)設(shè)備將交流電轉(zhuǎn)化為直流電，最后再利用逆變器實(shí)現(xiàn)對(duì)電流和電壓的調(diào)節(jié)和控制。通過(guò)上述過(guò)程就可以完成機(jī)電設(shè)備的無(wú)極調(diào)速。這種調(diào)速方式可以極大地減少損耗，節(jié)約資源的同時(shí)也減少了工作過(guò)程中對(duì)周圍環(huán)境造成的影響。

此外，變頻技術(shù)在礦山機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用主要是利用了電流頻率和電機(jī)轉(zhuǎn)速之間的同比增長(zhǎng)關(guān)系，因此，變頻調(diào)速技術(shù)可以根據(jù)實(shí)際的工作量對(duì)速度進(jìn)行改變，在工作負(fù)荷高時(shí)提升工作速度，在工作負(fù)荷較低時(shí)減小工作速度，通過(guò)上述方式，電流頻率對(duì)電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速形成控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山機(jī)電設(shè)備的有效控制。變頻技術(shù)中的電路有四個(gè)部分： 整流、直流、控制、逆流，這幾個(gè)部分相互作用、相輔相成，一起完成對(duì)礦山機(jī)電設(shè)備的控制。變頻技術(shù)可以保證機(jī)電設(shè)備的有效運(yùn)行，控制設(shè)備運(yùn)行的速度，提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)效率，節(jié)約能源，在礦山開(kāi)采行業(yè)具有極大的應(yīng)用前景。

近年來(lái)，研究人員還研究出了模糊自動(dòng)化控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，在這些新型技術(shù)下，變頻控制調(diào)控系統(tǒng)集成化的程度也有了顯著的提高，一些新的控制系統(tǒng)例如高級(jí)專用集成電路也逐漸被應(yīng)用到礦山開(kāi)采中。隨著變頻器的不斷發(fā)展和優(yōu)化，一些新的功能也在原本的調(diào)速功能上發(fā)展起來(lái)。例如編程、通信等等，這為變頻控制技術(shù)在礦山機(jī)電設(shè)備中的進(jìn)一步應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

2 礦山機(jī)電設(shè)備變頻控制技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技進(jìn)步，各類新技術(shù)的應(yīng)用促進(jìn)了各行業(yè)的發(fā)展。在采礦業(yè)中，變頻控制技術(shù)在礦山機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用，延長(zhǎng)了機(jī)電設(shè)備使用壽命，減少了能源消耗，促進(jìn)了礦山開(kāi)采的進(jìn)步。

2.1 變頻控制技術(shù)在傳送以及升降設(shè)備中的應(yīng)用

在礦山作業(yè)中，機(jī)電設(shè)備是必不可少的，而機(jī)電設(shè)備中有超過(guò)一半的機(jī)器都是用來(lái)對(duì)礦石、原料、工人以及其他設(shè)備等進(jìn)行傳送或者是升降的。所以，傳送以及升降設(shè)備是礦山產(chǎn)業(yè)中必不可少的組成部分。在傳統(tǒng)手段中，對(duì)升降機(jī)進(jìn)行調(diào)速的控制。主要是利用電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路中進(jìn)行金屬電阻的嵌入，通過(guò)鼓形控制器或接觸器對(duì)電阻進(jìn)行切斷，實(shí)現(xiàn)調(diào)速的目的。但是在實(shí)際應(yīng)用中，電阻消耗的能源大。并且會(huì)產(chǎn)生很高的熱量，體現(xiàn)出機(jī)電設(shè)備散熱性比較差。再加上對(duì)電阻調(diào)速的范圍是有限的，精確度不高，在進(jìn)行升降活動(dòng)減速運(yùn)行的時(shí)候。容易對(duì)設(shè)備造成損毀，且消耗大量的電能，造成浪費(fèi)。

變頻技術(shù)應(yīng)用在礦山設(shè)備中的升降機(jī)電路中，就能夠更加方便快速的實(shí)現(xiàn)升降機(jī)的變速效果，并且調(diào)速系統(tǒng)中的穩(wěn)定性能也得到了進(jìn)一步的加強(qiáng)利用變頻控制技術(shù)對(duì)后臺(tái)的程序編譯器進(jìn)行控制，就能夠?qū)﹄娍叵到y(tǒng)中的繼電邏輯的預(yù)編譯進(jìn)行編輯和完成，保證控制電路能夠進(jìn)行快速的轉(zhuǎn)變。而因?yàn)榭刂齐娐分械睦^電器變少了，發(fā)生故障的概率也降到最低，減少了對(duì)設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)工作。且利用更加智能化的人機(jī)交互界面，更能夠方便快捷的及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，提高了故障處理的效率。利用設(shè)備內(nèi)置的控制程序，能夠?qū)﹄娐愤M(jìn)行升級(jí)，不需要更換系統(tǒng)內(nèi)部的各種硬件，真正實(shí)現(xiàn)了對(duì)設(shè)備的柔性控制。而在電路中裝置一定的反饋電力設(shè)備，更能夠節(jié)約資源，降低能耗。電氣設(shè)備的電子化，與傳統(tǒng)的機(jī)械化設(shè)備相比較而言，在一定程度上降低了對(duì)設(shè)備的損耗，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。

2.2 變頻控制技術(shù)在通風(fēng)設(shè)備中的應(yīng)用

除了提升機(jī)和皮帶設(shè)備，變頻控制技術(shù)還可以應(yīng)用在通風(fēng)設(shè)備中。在礦井開(kāi)采中，通風(fēng)機(jī)的主要功能就是使井下的空氣流通，將有害的氣體排出，通風(fēng)換氣，這和礦工的生命息息相關(guān)，所以說(shuō)通風(fēng)機(jī)在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中具有極其重要的作用。當(dāng)前，礦井開(kāi)采的深度不斷加深，這就要求通風(fēng)機(jī)具有較大的功率，這種需求對(duì)于井下作業(yè)進(jìn)一步的深入具有重要的影響，將變頻技術(shù)應(yīng)用到通風(fēng)機(jī)中，可以有效滿足上述需求。在實(shí)際的工作當(dāng)中，變頻控制技術(shù)可以根據(jù)實(shí)際需求的風(fēng)量來(lái)對(duì)通風(fēng)機(jī)的功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，避免對(duì)電能的浪費(fèi)，保證通風(fēng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。

此外，變頻控制技術(shù)應(yīng)用到通風(fēng)設(shè)備中還可以有效降低設(shè)備的啟動(dòng)電流，減少對(duì)礦井設(shè)備的沖擊，對(duì)相關(guān)設(shè)備起到保護(hù)作用，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，同時(shí)減少企業(yè)對(duì)設(shè)備維護(hù)方面的投入，提高工作效率。

2.3 變頻控制技術(shù)在采掘設(shè)備中的應(yīng)用

礦山的采掘設(shè)備都是大功率的設(shè)備，所以，其變頻調(diào)速的系統(tǒng)中，已經(jīng)從原有的一對(duì)多的控制方式，發(fā)展成為現(xiàn)在的一對(duì)一的方式，當(dāng)前變頻控制技術(shù)的發(fā)展情況來(lái)看，交流變頻調(diào)速的技術(shù)已經(jīng)在礦山采掘設(shè)備中得到了很好的應(yīng)用，尤其是在采煤機(jī)中的應(yīng)用，如能量回饋型的四象限運(yùn)行交流變頻控制技術(shù)，能夠在提前設(shè)置的額定轉(zhuǎn)速的前提下，達(dá)到固定轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)的目的，并且能夠?qū)Τ鲱~定轉(zhuǎn)述的功率調(diào)節(jié)和變頻器之間的控制和轉(zhuǎn)矩之間進(jìn)行控制，該項(xiàng)技術(shù)的最大的優(yōu)勢(shì)就是能夠?qū)⒅苿?dòng)力矩進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)，還能夠保證牽引的速度處于穩(wěn)定的狀態(tài)內(nèi)，防止礦山機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)下滑、跑車的問(wèn)題簡(jiǎn)單的設(shè)備結(jié)構(gòu)和簡(jiǎn)單的操作，更能夠讓其與現(xiàn)實(shí)中復(fù)雜的環(huán)境相適應(yīng)。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)電設(shè)備變頻技術(shù)也得到了迅猛發(fā)展。變頻技術(shù)因其卓越的調(diào)節(jié)和控制性能，被廣泛應(yīng)用于我國(guó)礦井生產(chǎn)和建設(shè)中的采礦、通風(fēng)、提升、選擇和運(yùn)輸?shù)雀鞣N礦山機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)當(dāng)中，不僅改善了礦區(qū)的生產(chǎn)環(huán)境，并使煤礦企業(yè)取得了良好的節(jié)能效果。為此，必須全面了解變頻控制技術(shù)的工作原理，只有這樣才能將其更好地運(yùn)用到各個(gè)設(shè)備當(dāng)中，才能更好地發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)作用，更好地為煤礦事業(yè)服務(wù)。

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