礦山機電設備變頻控制技術的運用

徐 亮

（山西汾西正令煤業有限公司， 山西 孝義 032300）

1 變頻控制技術運用原理與發展

交流變頻調速技術是電子技術和電力技術的結合，是點擊傳動技術以及微機技術的全面性的使用集合。它是一種綜合技術，將機電與強電和弱電集合在一起。其核心是將利用電力半導體器件的開關功能將工頻電源轉換成其他工頻電源的控制器件，其基本工作方法是協調利用將工頻交流電壓和直流電壓之間相互轉換，然后通過逆變器轉換成頻率。交流電壓用作交流電動機的驅動能量，使電動機獲得無級調速的電壓和電流，是一種無額外損失的高效的調速方法。變頻調速技術通過了解電機負向運行的轉變實現自動，平穩的加減速，大大提高了工作效率。因此，該技術在能源危機中產生并不斷發展。隨后，在功率設備上更換了GTR 和IGBT，同時開發了智能功率模塊。在控制技術上，壓頻比的控制方法得到了很大的提升。在實際的變頻器中，矢量控制和直接轉矩控制方法已近得到推廣，同時，還開發了新的模糊自動控制，人工神經網絡新的研究方向。速度控制系統變得越來越集成，從而形成了簡化的指令集計算機，數字信號處理器，先進的專用集成電路等形式的單片機。特別是隨著變頻器的不斷集成，不僅在功能上完成了基本的速度控制功能，通過內置設備提供了諸如參數識別，通訊和可編程等功能。

2 礦上機電設施變頻控制技術運用

2.1 提升機設備中的應用

在礦山中，提升機的存在的意義是負責物料和人員的安全運輸，并在礦山生產中發揮關鍵作用。一般方法是先通過金屬電阻器與電動機的轉子電路相連接，然后使用鼓型控制器或接觸器關閉電阻對速度進行調節。并且，存在諸如電阻消耗過多等情況。當需要減速段和處于下降時，動力制動直流電源以及低頻電源都是必須的，這較易造成設備損壞，大量的電能浪費也會產生，并且安全性也存在諸多問題。此時，這將對礦山安全生產和經濟運行的效率產生影響。將變頻控制技術添加到礦山提升驅動系統中，也對于出現的問題進行預測，實現了無級，平穩的加減速和系統各個方面的性能的提升，各個方面的保護也提升了?？偟膬烖c如下：

1）可以通過編程器命令進行編程，電子控制系統中的繼電器關系得以邏輯的方式實現，并且將實現調控電路圖轉換到梯形圖。

2）當減少了外部線路控制的繼電器使用數量，實際空間和故障都減少了，基本不需要進行維護。

3）可以通過顯示屏操作和編程器來直接簡易的檢測系統的內部故障。檢測機械和電氣故障也可一同進行。

4）控制精度和擴展性增加，系統功能參數的更改可以通過修改內部程序實現，硬件接線解除能夠真正的靈活控制。

5）提升機處于負力情況下，電動機產生的再生能量被反饋到電網，從而大大節省了能量。同時，制動扭矩增加，絞車下的安全性得到了提升。

6）不通過機械來實現速度和制動。卻可通過電氣控制來削弱系統影響，機械磨損得到降低，設備壽命得到延長。

2.2 皮帶機中的應用

皮帶機的功率大于提升機功率，通過然繞線電機并且經轉子繞組降壓啟動后工頻巡行經液力耦合器切換到皮帶機。它的操作方法是通過驅動輪轂,通過摩擦力牽動皮帶，皮帶通過其獨特的張力變形以及摩擦力在滾軸上面轉動。其中，轉子串聯電阻提高了轉矩，提升了減壓和空載啟動的能力，然而啟動電流仍過大，易造成電網電壓的不穩定，電機內部機械沖擊，散熱情況較差。因為啟動時間不足，導致皮帶斷裂和老化嚴重，因此皮帶必須足夠堅固。當液力偶合器工作時，內部油溫升高，磨削部件的情況嚴重等，維護難度和成本提升，對環境產生污染，功率平均和同步變得困難。皮帶機使用變頻技術實現軟啟動和軟停止，皮帶機的工作性能得到穩定。改造后，系統根據負載的變動來調節輸出頻率和轉矩，改變電動機以前的工頻恒速運行方式，節省了功耗。在此過程中，系統功率因數達到90%以上，工作效率提升。高壓變頻器利用了皮帶機的能量的反饋機制，減少了能源消耗和其他設備的維護成本，節省了資金，提高了環保性。

2.3 通風機中的運用

在礦井的主要設備中，在礦物生產中通風機起著重要的作用。作為重要通風設備，它運行時間久，在礦井中被稱為“呼叫系統”。隨著采礦和挖掘工作的進展，風壓持續增大，其所需的功率也在增加。所以，在礦井下作業是通風機的功率也是重要問題。采用設備進行變頻調速后的礦井通風機，通過巷道風量需求的預測進行調速，減少了能耗，實際效果也非常的好。由于在修改變頻器后的通風機即可實現變頻軟啟動，因此，電流的沖擊減弱，減少了對電網設備的影響，并且可以隨時啟動和停止。多數情況下，通風機的運行速度較低，這使通風機工作強度降低，從而可以延長通風機的使用年限，減少了維護的次數。同時，為了保證相同的電動機轉速，在正常情況下，要求2 臺電動機的工作頻率盡可能一致，以避免形成風阻并影響風扇的正常運行。

2.4 井下絞車電控制系統中的應用

在電控系統與保護系統中運用變頻調速技術，有些需要注意下具體細節，輸入電源為660 V，頻率大小是50 Hz，輸出功率的調節需要在0~50 W 這個范圍內，電壓變動也一定在負15%到正10%這個范圍內，而頻率的調控在負2.5%到正2.5%這個范圍內，過載能力需強，在負載變化中最低負120%，最高是正120%的額定負載，這就達到了四象限運轉的基本條件。有自動轉矩提高功能，當低頻運轉時，可以確保整體額定轉矩, 也可以保護好每個元件過熱狀況。應用在控制箱中的快開門方式，電氣控制使用雙PLC 全數字控制系統，硬件電路互相榮譽做好絞車提升以及數字這兩個部分的監控，同時當PLC 發生故障時可以做到技術完成臨時提升這一點。當控制系統中配置正常且穩健操作時，設定好每個保護設備，面對過卷裝與限速兩個裝置，以及加速功能保護時需作為獨立存在的雙線模式。而且這一樣需在有保護試驗功能寫的基礎上進行。無發出信號便不可以啟動車,發出信號時間間隔要超過30 d，的確，聲光信號以及控制制回路這兩方面都具備具閉鎖這個功能。

3 結語

由于國內采礦業逐漸快速發展，機電設備便面臨著許多難題?？墒亲冾l技術的問世，便促使設備更安全,同時其擁有速度可調，以及節能降耗許多在內的優點，這便提高了采礦業的生產效率。