試析礦山機電設備中變頻控制技術的應用探究

林健

摘 要：礦山作業開采過程中，礦山的機電設備消耗能源量巨大。這種產出與消耗不成比例的問題，已經引起了人們的高度重視。對此我國于近些年投入了大量精力用于開發變頻技術，并將這種技術逐步的推廣到了我國的礦山行業與機電生產行業。通過變頻技術的應用，機電設備功耗得到了有效控制，進而大大延長了機電設備的使用壽命。可以說機電設備變頻技術的運用標志著我國正朝向機電設備現代化方向發展。

關鍵詞：礦山機電設備；變頻技術；控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.18.060

0 前言

變頻技術是一種可以控制能源消耗的有效技術，變頻技術的利用可以大大改觀目前礦山設備生產能源浪費巨大的問題，在降低能源消耗的同時，延長了機電設備的使用壽命。除此之外，變頻技術還能夠減少機電設備應用生產中對周遭環境的影響，所以這項技術如今已經成為國家大力推廣的技術，并逐步滲透到礦山生產當中。

1 變頻技術簡介

煤機電設備生產中需要滿負荷工作數十個，甚至數百個小時。為同時兼顧節約資源與礦山開發的需求，就必須推動變頻技術的應用。變頻技術能夠減少設備過剩力矩。事實上變頻技術是技術的總稱，主要包括下述幾種技術：電力電子、計算機以及電機傳動，這些技術與機械設備、強弱電技術有機整合到一起，便成為了綜合性很強的全新技術。變頻技術工作原理為工頻信號在通過半導體后，變回形成其他級別的頻率。之后利用其他設備轉化工頻交流電，將其變成直流電，利用逆變器實現電壓、電流的控制與調節。這便是機電設備無極調速的原理。此外煤機電設備變頻技術所用的為電流頻率與電機轉速同比增長，利用電流頻率控制電機轉速，進而達到電機穩定運行、電機轉速有效控制的目的。變頻電路主要包括控制、逆變、直流、整流多個部分，各個部分互相影響，在共同的作用下實現電機整體控制，提高電機效率，降低能源損耗。

2 變頻技術原理

礦山機電變頻技術有著很強的綜合性特征，包括信息化、電機傳動、電力電子與計算機都是礦山機電變頻技術的核心內容。在多年的研究與發展作用下，變頻技術如今已經呈現出這樣幾種特征：首先工頻電信號能夠在通過半導體的過程中，轉化為其他種類、頻率信號。其次，已轉化工頻交流電在這一過程中被轉化成直流電[1]。最后，借助于逆變器可以實現調節與控制機電設備電壓、電流的目的，進而確保機電設備時刻保持在無極調速狀態。為使機電設備轉速可以得到有效控制，就必須采取變頻技術，在降低能源消耗的基礎上，提高煤機電設備的工作效率和自動化水平。

3 礦山機電設備中的變頻控制技術運用

3.1 提升機

礦井提升機最大的作用是將人員與生產物料送入礦井，因此提升機一直以來就是礦井生產中最為重要的角色之一。提升機使用時將金屬電阻接入電動機轉子電路[2]。讓電路通過接觸器或控制器實現阻值調節的目的。不過這一過程中會消耗大量的電阻，且電阻散熱能力較差。在提升與減速的過程中，往往需要非常龐大的動能制動直流電源。所以在使用過程中提升機與有關設備很有可能會出現受損問題，造成更多電力資源的無故浪費，影響機電設備使用安全。這種問題如今已經成為困擾礦山安全生產的頭等問題，是限制礦山經濟轉化率的重要原因。

根據這一問題得出，礦山及系統必須采用變頻技術，盡可能消除變頻機自身劣勢，使提升機能夠實現無極平穩的調速。提升機應用變頻技術主要有下述幾點優勢：第一點，能夠使用編程器編程提升機操作程序，快速、高效的解決電控系統中繼器操作設計，大大提高梯形圖與操控電路轉化率。第二點，借助于變頻技術，提升機所需外部電路繼電器數量將會大大降低，因此出現繼電器故障的幾率也相對較低，減少了維修時間以及對生產的影響。第三點，當系統出現問題，操作人員只需要檢查編程器以及觸碰顯示板就能夠了解設備故障原因。第四點，變頻技術有著很強的精密性控制能力，且擴展性極強。操作時技術人員只需要對程序進行適當更改就能夠完成提升機工作模式的轉換，而不是像過去一樣必須更換機電硬件設備。第五點，假使提升機必須保持滿負荷狀態生產，那么機電設備的再生能量能夠直接送入電網，節省電能損耗，增加制動力矩，進而提高絞車安全系數。

3.2 皮帶機

皮帶機也是礦山設備消耗功率巨大的設備。皮帶機通過繞線電機經過轉子繞組，保障機器工頻與機器正常運行[3]。皮帶機工作原理為利用輪轂轉動摩擦力，使皮帶變形，帶動皮帶運動。皮帶機工作方法通常都是空載啟動，之后再皮帶轉子處接入串接電阻，保障皮帶傳輸和工作質量。對皮帶機來說，皮帶機啟動時的瞬間電流非常巨大，因此很有可能會在較大沖擊力的影響下，使皮帶機電機內部出現持續發熱問題。除此之外，短暫的啟動時間同樣會讓皮帶短時間內便出現斷裂與老化的問題。液力偶合器會使得電機內部出現油液溫度上升以及零部件磨損。這些問題都會增加機電設備的維修成本降低皮帶機的運作效率。

液力偶合器啟動時有著許多技術性問題較難克服，所以必須將變頻技術滲透于皮帶機當中，實現軟起軟停，保障皮帶機穩定性和持久性。除此以外，變頻技術在皮帶機的應用，還能夠結合皮帶機的實際負荷情況，準確調整皮帶機的輸出、力矩以及頻率，使電機以恒頻恒速狀態下運行。在節省電能的同時，提高了皮帶機的工作效率。最后變頻器還能夠結合皮帶機的工作能力制定準確、詳盡的反饋機制。進而減少皮帶機運作時對于電能的損耗和浪費，降低皮帶機系統設備的維護費用。當然它所帶來的環保影響也是值得我們高度關注的。

4 結語

變頻技術這種先進的智控技術，能夠有效的提高礦山機電設備生產與加工的效率。此外在變頻技術的影響下，煤企生產成本也將大大降低，進而實現了由傳統生產向現代化生產模式與理念的轉變。大力推廣變頻技術如今已經成為每一個煤企的工作基本準則，是現代化煤企行業的生產衡量標準。煤企必須予以變頻技術高度的重視，才能夠推動我國煤炭產量的再一次提高。

參考文獻：

[1]馬宗華.試析礦山機電設備中變頻控制技術的應用探究[J/OL].世界有色金屬，2018（06）：34+36

[2]李平生.變頻控制技術在礦山機電設備中的應用[J].內蒙古煤炭經濟，2017（23）：38+43.

[3]施毅.變頻控制技術在礦山機電設備中的應用[J].通訊世界，2016

（05）：255-256.