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（鶴慶北衙礦業(yè)有限公司，云南 大理 671507）

伴隨著我國我經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，電力傳動(dòng)技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用到了很多現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)工作當(dāng)中。特別是礦山行業(yè)，很多工作步驟都在積極應(yīng)用電力傳動(dòng)技術(shù)，包括提升礦井、通風(fēng)工作、開采工作等，如圖1所示。礦山電力傳動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)非常多，全自動(dòng)化體系能夠提升整個(gè)工程的效率，加強(qiáng)工程的安全性，進(jìn)而增加公司的收益。

在整個(gè)礦山采集工作當(dāng)中，皮帶機(jī)的作用至關(guān)重要，直接關(guān)系到整個(gè)公司的工作效率和實(shí)際收益。這種設(shè)備的體積較大，是礦山采集工作中不可缺少的設(shè)備。工作人員在設(shè)計(jì)皮帶機(jī)的長(zhǎng)膠帶運(yùn)輸時(shí)，一定要按照要求設(shè)置力矩圖和速度圖，保證其良好的運(yùn)行狀態(tài)[1]。

圖1 露天礦山地質(zhì)結(jié)構(gòu)分布情況

另外，設(shè)計(jì)工作者要根據(jù)露天礦山的實(shí)際應(yīng)用要求，調(diào)整皮帶機(jī)的整個(gè)工作狀態(tài)，使其能夠精準(zhǔn)進(jìn)行效應(yīng)的工作。由此可見，礦山公司想要提高工作的安全性和可靠性，就必須加大研究力度，研發(fā)出更完美的高效節(jié)能技術(shù)，打造和要求的礦山傳動(dòng)電力系統(tǒng)。

1 簡(jiǎn)要分析礦山電氣傳動(dòng)系統(tǒng)研究發(fā)展過程

早在上個(gè)世紀(jì)五六十年代,交流傳動(dòng)的系統(tǒng)已經(jīng)被應(yīng)用到了我國礦山大公寓傳動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)中。大家都知道，交流傳動(dòng)的優(yōu)勢(shì)有很多，包括操作簡(jiǎn)便、體積較小、容易維修、節(jié)約資金等。但交流傳動(dòng)系統(tǒng)也有很多劣勢(shì)，像電氣調(diào)速的功能較差，應(yīng)用時(shí)需要額外的外力制動(dòng)，在一定程度上會(huì)降低工作效率。

到了70年代，礦井建設(shè)的范圍越來越廣，挖掘的深度也逐漸增大，傳送所用的皮帶逐漸增長(zhǎng)，以前所應(yīng)用的交流傳動(dòng)設(shè)施并不符合該階段的礦山采集要求。正因?yàn)槟菚r(shí)工作人員掌控交流電機(jī)能力較差，所以經(jīng)常應(yīng)用直流傳動(dòng)裝置，在一定程度上提高大型礦井工作效率礦山地區(qū)的大功率直流傳動(dòng)體系就是應(yīng)用晶閘管變流器-電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)方式,該設(shè)備的工作運(yùn)行速度較快、平穩(wěn)性較強(qiáng)，能夠保證視線雙向流動(dòng)模式。

直到后來，德國F.Blaschke提出了交流電機(jī)磁場(chǎng)定向(矢量控制)理論，推動(dòng)了交流電機(jī)的發(fā)展和進(jìn)步。伴隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，相關(guān)工作者在該理論的基礎(chǔ)上不斷提升工作水平，積極應(yīng)用交流傳動(dòng)系統(tǒng)，推動(dòng)礦山行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步[2]。

2 著重分析背靠背中點(diǎn)箝位型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下的變頻調(diào)速系統(tǒng)

就目前礦石行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀來看，應(yīng)用礦山大功率傳動(dòng)設(shè)備時(shí)選擇背靠背中點(diǎn)箝位型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是最恰當(dāng)?shù)?。在所有功率較大的傳動(dòng)設(shè)施當(dāng)中，其功率變換裝置和電機(jī)的整體布局要求都非常高。想要在確保其高速運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上，必須應(yīng)用高性能矢量控制算法，提升工作效率，滿足工程建設(shè)的實(shí)際需要。

2.1 分析轉(zhuǎn)子雙饋?zhàn)冾l調(diào)速系統(tǒng)

目前來講，礦井中經(jīng)常會(huì)應(yīng)用“繞線電機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻”調(diào)速系統(tǒng)，但工作過程中會(huì)出現(xiàn)很多問題?；谶@一現(xiàn)狀，某公司相關(guān)工作者就該問題進(jìn)行了改造工作，開始應(yīng)用轉(zhuǎn)子雙饋?zhàn)冾l調(diào)速系統(tǒng)。雙三電平轉(zhuǎn)子雙饋?zhàn)冾l調(diào)速系統(tǒng)實(shí)際上就是中點(diǎn)箝位三電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的創(chuàng)新型的高效率的變頻調(diào)速系統(tǒng)，如圖2所示。其原理也非常簡(jiǎn)單，其中的高壓電網(wǎng)和電動(dòng)機(jī)定子測(cè)是直接連接到一起的，主要是利用功率的變化來進(jìn)行調(diào)控，實(shí)現(xiàn)調(diào)速的要求。

圖2 轉(zhuǎn)子雙饋?zhàn)冾l調(diào)速系統(tǒng)

在礦石工作當(dāng)中一直會(huì)用到大功率調(diào)速設(shè)施，該設(shè)施直接關(guān)系到整個(gè)工作的正常運(yùn)行，如果系統(tǒng)出現(xiàn)問題，那么就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)工作處于停滯狀態(tài)，大大減少公司的實(shí)際收益，由此可見，從事礦山開發(fā)等工作的公司，必須要重視調(diào)控系統(tǒng)的把控問題。而“轉(zhuǎn)子變頻雙饋調(diào)速系統(tǒng)"作用是非常大，礦石類公司可以根據(jù)實(shí)際情況選用這種調(diào)速系統(tǒng)，不但能夠最大程度的減少消耗，提高資源能源的使用效率，還能夠保證這種系統(tǒng)屬于冗余系統(tǒng)，隨時(shí)都能投入到工作當(dāng)中。這種備用調(diào)速系統(tǒng)，不但可以保證工作的順利進(jìn)行，提升工作的整體效率，還能夠盡可能的提升公司的收益，推動(dòng)公司的建設(shè)和發(fā)展。

2.2 分析電勵(lì)磁同步機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)

電勵(lì)磁同步機(jī)變頻調(diào)控系統(tǒng)和以前的低速直驅(qū)直流傳動(dòng)系統(tǒng)比較而言，同步機(jī)的效率大大提升，有時(shí)能夠達(dá)到96%以上。而且，交流同步電機(jī)的體積比較小，過載能力比較強(qiáng)，既方便運(yùn)輸又方便維修和保護(hù)，應(yīng)用起來比較方便高效。如果是應(yīng)用一些礦井上的新型設(shè)施，工作人員最好要選擇低速同步機(jī)直驅(qū)方案，有效提高工作成效。

另外，和以前應(yīng)用的變頻方式比較而言，背靠背中點(diǎn)箝位型三電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的節(jié)能環(huán)保效果更高，除了保持其自帶優(yōu)勢(shì)之外，還能夠在一定程度上減少諧波電流，不斷降低拖動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)速度，進(jìn)而有效解決電機(jī)運(yùn)行期間的發(fā)熱問題，并把系統(tǒng)運(yùn)行的噪音壓制到最小。主回路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是“背靠背”的雙三電平交-直-交電路，在網(wǎng)側(cè)應(yīng)用三電平全控整流結(jié)構(gòu)，不斷調(diào)整直流側(cè)電壓和網(wǎng)側(cè)的功率數(shù)值，不斷調(diào)節(jié)中間直流環(huán)節(jié)的應(yīng)用模式，建設(shè)完整的體系，提升調(diào)控電流大小的成效。

2.3 分析鼠籠電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)

實(shí)際上，礦井作業(yè)中需要進(jìn)行很多爆破工作，所以對(duì)周圍的環(huán)境要求是非常高的。在一些暗立井或者暗斜井中，必須應(yīng)用一些功率比較小的防爆破變頻調(diào)速系統(tǒng)。back-to-back雙三電平鼠籠電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)相對(duì)其他系統(tǒng)來說是非常不錯(cuò)的選擇。第一，就其整體結(jié)構(gòu)而言，鼠籠電機(jī)顧名思義為籠形結(jié)構(gòu),不但可以防止能夠異步電機(jī)繞組出現(xiàn)一些危害，還能夠有效提升系統(tǒng)的安全性。另外，這種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)是完全閉合的結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生的噪音相對(duì)來說比較小，而且還能夠抵抗潮濕環(huán)境和過量粉塵，在較差的環(huán)境當(dāng)中也沒有什么影響。正因?yàn)槭蠡\電機(jī)的面積比較小，所以消耗的電壓功率都非常少，在一定程度上減少了很多成本。

在實(shí)際應(yīng)用這種系統(tǒng)時(shí)，以前的傳感器在環(huán)境較差的煤礦井下進(jìn)行工作時(shí)會(huì)出現(xiàn)很多問題，工作運(yùn)行需要較長(zhǎng)傳感器接線，所以無形當(dāng)中存在很多潛在危害。鼠籠電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)屬于全閉合型結(jié)構(gòu)，能夠有效提升系統(tǒng)運(yùn)行效率，盡可能的減少系統(tǒng)出現(xiàn)故障的頻率。與此同時(shí)，這種體系選擇的是軟硬件雙重保護(hù)+雙PLC冗余控制方式，能夠進(jìn)行自我維護(hù)和保護(hù)，有效提升整個(gè)系統(tǒng)的安全性。

3 概述礦山電氣裝備信息集成和網(wǎng)絡(luò)化故障診斷技術(shù)的應(yīng)用方案

3.1 分析礦山電氣裝備數(shù)字化信息集成系統(tǒng)

就社會(huì)發(fā)展的現(xiàn)狀而言，礦山公司在建設(shè)過程中，想要跟上時(shí)代發(fā)展的步伐，就必須要推動(dòng)電器裝備系統(tǒng)朝著信息化，數(shù)字化方向發(fā)展，這是該行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。電氣裝備信息集成是需要依靠計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的，該項(xiàng)工作對(duì)整個(gè)工藝能力、設(shè)備品質(zhì)和管理方案的要求都非常高。每一個(gè)體系當(dāng)中管理模式都是一樣的，由裝備層、監(jiān)管層和信息層組成，負(fù)責(zé)傳輸和分享相關(guān)的信息，需要利用管理信息體系軟件的自我調(diào)整功能，將所有信息整合到一起，確保管理信息系統(tǒng)和監(jiān)管系統(tǒng)完美融合到一起。此類集成過程是將管理和監(jiān)控體系融合到一起的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，需要利用新時(shí)期高端網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作和監(jiān)控模式，提升公司運(yùn)行效率。

3.2 研究礦山電氣裝備智能故障診斷技術(shù)

正因?yàn)榈V山電氣裝備越來越復(fù)雜，所以對(duì)智能故障診斷技術(shù)的要求也越來越高，需要其具備超好的反應(yīng)速度和診斷水平。由此可見，工作人員需要積極應(yīng)用綜合診斷模式，根據(jù)實(shí)際情況，將所有診斷方法巧妙融合到一起，使整個(gè)診斷系統(tǒng)適用于不同的工作環(huán)境和工作環(huán)節(jié)。而且，工作人員必須主動(dòng)學(xué)習(xí)診斷技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容，不斷改進(jìn)檢修機(jī)器的系統(tǒng)，使機(jī)器始終主動(dòng)更新升級(jí)并及時(shí)發(fā)現(xiàn)解決自身問題，提升自身的綜合能力。另外，將非實(shí)時(shí)診斷轉(zhuǎn)變成實(shí)時(shí)診斷。實(shí)時(shí)診斷顧名思義就是設(shè)備一直處在一種能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)診斷問題的狀態(tài)當(dāng)中，診斷的速率越高，越可以節(jié)約系統(tǒng)分析決策問題的時(shí)間，使整個(gè)機(jī)械設(shè)備能夠在最短的時(shí)間內(nèi)找到問題并解決問題，不斷提升工作效率。

4 結(jié)語

通過分析不同類型的變頻器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),重點(diǎn)闡述了特殊應(yīng)用場(chǎng)合下滿足高可靠性、優(yōu)良動(dòng)態(tài)性能、智能自診斷等技術(shù)特征的大功率中高壓變頻器。此外,根據(jù)主余．要研究對(duì)象包括鼠籠電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)、雙饋轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速系統(tǒng)以及電勵(lì)磁同步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)，基于該三大變頻系統(tǒng)著重介紹了雙三電平拓?fù)涞淖冾l調(diào)速系統(tǒng)。同時(shí)分析了中小功率鼠籠電機(jī)雙三電平變頻調(diào)速系統(tǒng)在煤礦井下防爆環(huán)境應(yīng)用時(shí)的特有優(yōu)越性,分析了其取代傳統(tǒng)礦井提升中直流調(diào)速系統(tǒng)和交-交變頻調(diào)速系統(tǒng)、成為一種最適宜于該領(lǐng)域應(yīng)用的理想調(diào)速系統(tǒng)的成因,并為傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速系統(tǒng)的改造引入新型的轉(zhuǎn)子雙饋?zhàn)冾l調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了分析。最后,對(duì)礦山電氣裝備信息集成與網(wǎng)絡(luò)化故障診斷技術(shù)進(jìn)行了展望[3,4]。

總而言之，伴隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代礦山電氣傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用價(jià)值越來越高，具有不可估量的發(fā)展前景，相關(guān)工作者必須積極探索有效的傳動(dòng)系統(tǒng)，結(jié)合新時(shí)期對(duì)環(huán)保的實(shí)際要求，打造節(jié)能環(huán)保技術(shù)，推動(dòng)礦山行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。