變頻調(diào)速技術(shù)在礦山運(yùn)輸中的應(yīng)用研究

楊曉光

摘 要：在礦山運(yùn)輸過程中，包括皮帶提升機(jī)運(yùn)輸和絞車運(yùn)輸都存在著能耗高的問題，這嚴(yán)重影響著礦山企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益，制約了礦山企業(yè)的發(fā)展。本論文分析了變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理，對其應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)做了詳細(xì)的闡述，并對其在運(yùn)輸中的應(yīng)用方案做了詳細(xì)的介紹，以供同行參考。

關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速技術(shù)；提升機(jī)；礦山運(yùn)輸；應(yīng)用研究

中圖分類號：TP872 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

能源是社會發(fā)展的基石，隨著不可再生能源的枯竭，節(jié)能降耗已成為企業(yè)最重要的任務(wù)。當(dāng)前變頻調(diào)速技術(shù)可以起到工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中的節(jié)能作業(yè)，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，已在各專業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在礦山企業(yè)的運(yùn)輸系統(tǒng)當(dāng)中，變頻調(diào)速技術(shù)更是起到了關(guān)鍵作用。論文就變頻調(diào)速技術(shù)的優(yōu)勢做了詳細(xì)地闡述，對變頻調(diào)速技術(shù)在礦山運(yùn)輸提升機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用做了詳細(xì)地研究。

1.變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理分析

當(dāng)前我國礦山行業(yè)中基本上采用的交流電牽引采集技術(shù)，其中變頻調(diào)速設(shè)備當(dāng)中都為異步電機(jī)理論原理，其轉(zhuǎn)速的計(jì)算公式為，n=60f（1-S）/P。公式當(dāng)中的n是電機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速，單位為r/min；f是機(jī)電的定子頻率，單位為Hz；P表示電機(jī)定子的繞組極對數(shù)。由公式可以看出，只有當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速同工作電源輸入頻率者有正線性關(guān)系時(shí)，就是變頻調(diào)速技術(shù)所期盼的方向，這時(shí)能認(rèn)定對交流電機(jī)的要求就趨向于連續(xù)平滑大范圍調(diào)速性能，通過持續(xù)平滑調(diào)速來改善電源頻率，這樣就可以實(shí)現(xiàn)其變頻調(diào)速的性能，以上就是當(dāng)前我國變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用的基本原理。

2.變頻調(diào)速技術(shù)在運(yùn)輸提升機(jī)中的優(yōu)勢分析

變頻調(diào)速設(shè)備在當(dāng)前應(yīng)用比較廣泛，其主要在于它的使用存在著很多的優(yōu)點(diǎn)。具體在以下幾點(diǎn)：

（1）變頻調(diào)速技術(shù)可以調(diào)整電機(jī)的加減速時(shí)間，優(yōu)化系統(tǒng)的啟動與停止，確保速度變化與運(yùn)行的穩(wěn)定性，從整體上來看就是提高了提升機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行效率。

（2）變頻調(diào)速技術(shù)在裝備的過程當(dāng)中容易調(diào)試，后期的維修過程也非常簡單。礦山運(yùn)輸當(dāng)中，不同的階段和地點(diǎn)提升機(jī)的工作狀態(tài)不同。在安裝變頻調(diào)速裝置時(shí)，我們只需要根據(jù)現(xiàn)場工況來接線就可以，然后再設(shè)定相關(guān)的參數(shù)。

（3）變頻調(diào)速技術(shù)實(shí)行矢量控制的閉環(huán)方式，以額定轉(zhuǎn)矩輸出提升機(jī)的運(yùn)行，來實(shí)現(xiàn)零速抱閘運(yùn)行。可以輕松地實(shí)現(xiàn)全速控制，避免抱閘閉合帶來的不利影響，從而影響設(shè)備的使用。

3.變頻調(diào)速技術(shù)在礦山提升機(jī)的應(yīng)用

3.1 礦山提升機(jī)的控制系統(tǒng)

礦山提升機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)包括傳動系統(tǒng)、附屬系統(tǒng)、制動系統(tǒng)和操縱系統(tǒng)四大部分，具體情況如下所述。

（1）PLC系統(tǒng)。提升機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中有區(qū)別于其他的系統(tǒng)，當(dāng)前采用雙PLC工作模式，主機(jī)一臺用于正常的工作，副機(jī)用于備用。假定工作PLC系統(tǒng)出現(xiàn)故障無法正常工作時(shí)，系統(tǒng)將會自動實(shí)行切換到備用PLC，保障整個(gè)系統(tǒng)的正常工作。應(yīng)用PLC系統(tǒng)自身的高度集成，就能夠整合主滾筒軸、電動機(jī)軸、軸編碼器、天輪等參數(shù)，同時(shí)對提升器的運(yùn)行速度、運(yùn)行位置等進(jìn)行監(jiān)視，保障運(yùn)行。

（2）信號控制。在礦山運(yùn)輸現(xiàn)場，可以將提升系統(tǒng)中的狀態(tài)運(yùn)行參數(shù)、故障保護(hù)信號、指示操作信號等，引入主控單元中，將數(shù)據(jù)參數(shù)、信號等與操作系統(tǒng)內(nèi)容進(jìn)行閉鎖或邏輯運(yùn)算，最終輸出相應(yīng)的控制指令。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)異常信號時(shí)，就會根據(jù)相應(yīng)的邏輯運(yùn)算來進(jìn)行分析，看是否發(fā)生了故障，系統(tǒng)能夠接收到的相應(yīng)信號得到相應(yīng)的結(jié)論，然后就會按程度進(jìn)行相應(yīng)的處置措施，發(fā)生故障就會在機(jī)位中顯示不同的故障類型，還可以發(fā)生相應(yīng)的聲控報(bào)警。另外還有著監(jiān)視監(jiān)控系統(tǒng)能查看相應(yīng)的信號，正常運(yùn)行時(shí)相應(yīng)的信號可以看到，也可以顯示出現(xiàn)故障時(shí)運(yùn)行的各項(xiàng)參數(shù)。這樣就大大方便了相關(guān)維修技術(shù)人員根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行故障的判定，可以及時(shí)的進(jìn)行維修，保障系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.2 運(yùn)輸系統(tǒng)中提升機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)的具體方案

（1）轉(zhuǎn)子回路調(diào)速系統(tǒng)。在系統(tǒng)加速過程中，每個(gè)交流接觸器實(shí)現(xiàn)吸合作用，轉(zhuǎn)子的網(wǎng)路電阻有所降低，以此保持加速力的平均值穩(wěn)定性。若要實(shí)現(xiàn)提升機(jī)的低速度運(yùn)行，需要在轉(zhuǎn)子中串入相應(yīng)的大電阻。一般可以將低頻電源施加到定子繞組用來改善減速段的負(fù)力狀況，這種辦法叫做實(shí)行動力制動。當(dāng)提升機(jī)的電動機(jī)處于工作時(shí)間時(shí)，方案會存在以下幾點(diǎn)問題：①觸點(diǎn)控制問題。大容量開關(guān)的應(yīng)用使得系統(tǒng)維護(hù)難度增加了，降低了運(yùn)行的可靠性；②開關(guān)有級調(diào)速問題，系統(tǒng)的加速度無法精準(zhǔn)控制，所以就會導(dǎo)致調(diào)速不準(zhǔn)；③運(yùn)行的工作效率偏低，低速運(yùn)會導(dǎo)致電阻消耗過高，不利于能量的利用效率；④耗費(fèi)的功率為輸出功率的1/3，機(jī)械特性偏軟。此調(diào)速方案具有投資少，操作比較簡單，容易上手等優(yōu)點(diǎn)，在小的礦山運(yùn)輸系統(tǒng)中應(yīng)用較多。

（2）模糊控制系統(tǒng)。控制提升機(jī)轉(zhuǎn)速過程中可采取二維輸入變量的方式。通過PLC系統(tǒng)的采樣功能，獲得精確的被控量，接相應(yīng)程序與之進(jìn)行定制對比，獲得誤差信號及誤差變化率等參數(shù)。將誤差信號以及誤差變化率的精確量轉(zhuǎn)化為模糊量，再通過模糊推理理論，獲得模糊控制量，實(shí)行解模糊處理，最終獲得控制信號，通過信號傳輸進(jìn)行對象控制。模糊控制系統(tǒng)是屬于非線性控制，它的工作工作范圍和適用范圍都非常大，應(yīng)用面非常廣，缺點(diǎn)在于應(yīng)用的處理信息簡單，精度比較小。

結(jié)語

當(dāng)前我國能源法已將變頻調(diào)速技術(shù)列為節(jié)能技術(shù)加以全面推廣，特別是在礦山等相關(guān)的能源需求大的行業(yè)。在礦山運(yùn)輸系統(tǒng)當(dāng)中應(yīng)用變頻器的設(shè)備不僅僅起到節(jié)約能耗的作用，還可以維護(hù)設(shè)備的安全性，具有高度，高質(zhì)量的優(yōu)勢，這對提高企業(yè)的工作效率起到了積極的作用。變頻調(diào)速技術(shù)對推動我國礦山相關(guān)行業(yè)的發(fā)展起到了積極的作用。

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