礦山機電設備中變頻控制技術的應用探究

（山西神州煤業有限責任公司 山西 033000）

前言

如今，安全性能高的變頻調控技術已經逐漸被廣泛應用在礦山開采工作中，此類技術可結合礦山井下作業機電設備與電流強弱，形成在礦山機電設備運行中的一種綜合技術。眾所周知，礦山機電設備此類大型開采設備在運作中耗電量非常大，例如通風機、提升機等設備，合理運用變頻控制技術，可實現良好節能功效。降低企業生產成本。

1.概括變頻技術及其工作原理

變頻控制技術是多種微機處理技術配合電力電子技術、電氣傳動技術等組成的綜合應用技術，其主要工作原理為電壓的轉換以及調速，通過電子的傳動技術與危機處理技術相互結合，完成設備所需電能強弱的混合處理。在礦山機電設備運行中，利用電力半導體的通斷功能完成工頻電源與其他頻率電能的相互轉換功能。除此之外，變頻控制技術可實現交流電壓與直流電壓的交互功能，該技術通過將礦山設備中的交流電壓整理轉化成普通電壓，且為了在調速方式上降低損耗，將交流電壓作為驅動電能使用，最終實現無極調速。該技術可實現礦山機電設備整體性能的提高。該設備的具體應用原理如圖1所示。

圖1

2.探討礦山機電設備中變頻控制技術的應用

(1)變頻控制技術在提升裝置中的應用探究

提升機是礦井下開采作業中非常重要的裝置，其設備主要功能是輸送各類物質材料，提升機的原理，在當前發展中，常見調速原理是將電路中接入金屬電阻，通過鼓型控制器的作用切除電阻，最終實現調速效果[1]。此原理雖能實現提升機調速功能，但在調速過程中所產生的各種動力制定電流與低頻電流，對提升機的整體運作上也會產生不利效果。因此，要降低提升機運作中各種能效損耗，又能夠保證調速不受影響，需運用變頻控制技術，運用此技術的具體方法為在電控系統中編制相應程序設計，建設與繼電器的邏輯，完成梯形圖、控制電路圖的相互轉換[2]。此方法可有效的減少外部線路執行繼電器，避免故障發生。另一方面，影響提升機工作效率的主要原因是此類設備當前處于超負荷運行狀態，優化此狀態的主要方式為修改提升機內相關程序，增加制動力矩。可使提升設備的機器磨損程度降低，且減少機械時效故障，提高提升機的工作效能與使用壽命。

(2)變頻控制技術在運膠帶機中的應用探究

礦山設備中額定功率最大的設備為運膠帶機，此類設備的最大特點為高電能，其主要工作機理為，運用驅動輪轂，使具有特殊張力變形及較大摩擦力的皮帶運動在滾軸上，目前常用的運膠帶機運用空載啟動的運行模式，通過將電阻傳接在轉子上，目的是為了增加運膠帶機的傳輸效率[3]。但是在實際操作過程中，皮帶機啟動的一瞬間，會產生極大的電流及沖擊力，導致電機內部持續發熱的情況。另一方面，由于該機器的啟動時間較短，可降低皮帶的使用壽命或出現斷裂現象。以上問題可造成的直接后果為皮帶的維修次數增多，一定程度上加大了維修成本。因此，在運膠帶機的工作中運用變頻控制技術，首先，在一定程度上可以解決目前液力耦合器啟動時的技術難題，使該設備達到軟起軟停，增加皮帶使用壽命，增加其設備穩定性[4]。其次，在該設備實際工作中，變頻控制技術可參考實際負重情況，準確調整該設備運行頻率及輸出力矩。使該設備的電機在工作中保證恒頻恒速。如此可對運膠帶機的傳輸速度起到很大助推作用，且更加符合當今社會節能減排的發展觀。

(3)變頻控制技術在通風機中的應用探究

通風機在礦山開采生產過程中的主要作用是將礦井下的有害氣體排出并導入新鮮空氣，保證井下空氣環境良性循環。由于井下的空氣環境直接影響著礦井下工作人員的生命財產安全，故在工作中隨著礦井深度不斷增加，通風機的運行時間以及運行功率也會隨之加大，為保證井下“呼吸系統”的良性循環，通風機不斷加大的運行功率成為在礦井作業中目前急需解決的問題。為解決此問題，相關技術人員將變頻控制技術與當前通風機運行模式進行資源與技術整合，實現了通風機在工作中根據礦井深度改變所需要的實際風量大小，該設備的工作功率自動調節功能[5]。與此同時，通風機在工作中運用變頻控制技術，可成功實現通風機的變頻軟啟動功能，如此可有效減小啟動時電流對電網設備及礦井設備的沖擊，最終實現了對礦井機電設備與配電設備的良好保護作用。

(4)變頻控制技術在渣漿泵中的應用探究

渣漿泵作為我國礦工業領域中最廣泛使用的設備之一，主要的原理是依靠離心驅動力達到將電能轉化為介質的動能與勢能。該設備的主要特點為機械功率等級十分復雜且功率較大，在礦井下作業時，渣漿泵需要不斷運行，故需要消耗非常大的功率[6]。將變頻控制技術引入到渣漿泵中，可為礦山開采行業產生顯著效益，首先在礦井作業中可以對渣漿泵的加速模式進行優化，通過智能程序控制，提高運行中安全性，實現設備平穩平速運行，有效延長設備運行時間，減小機械損耗。

(5)變頻控制技術在井下絞車電控系統中的應用探究

如在井下作業中的電控系統以及保護系統中引進變頻調速技術，需要660V的輸入電源，50Hz的頻率，且輸出功率可調節在0-50MW之間，保證負15%至正10%的電壓變動范圍。對四象限運行中的負120%至正120%的額定負載，負載能力要強。在此系統中引入變頻控制技術后，首先可節省大量電能，實現發點回饋制動，智能程序可實現自動斷電，在出現過載、超速等故障時，可大幅度避免職工傷亡事故的發生[7]。其次可通過此技術在電控系統中安裝故障自斷系統，可實現故障發生時，可將故障名稱類型顯示在司機操作臺上，節省了故障排查時間及維修時間，提高設備運行效率。最后，要想實現絞車的軟件硬件雙重保護，可在深度指示器上安裝與之相匹配的傳感器，例如：上、下到位傳感器，過放傳感器、過卷傳感器等。并在程序內設定相應數值，一旦故障發生可第一時間發出信號。

(6)變頻控制技術在排水泵中的應用探究

排水泵的主要功能主要是排出在礦井開采中所產生的地下水，在礦井開采作業進行中，不同地區的以及不用深度的降水量也不盡相同，故而排水泵的排水標準也應該根據實際工作環境調整涌水量。在排水泵中運用變頻控制技術，可以具體測定和分析實際涌水量與設定涌水量數量，并在排水泵中安裝變頻器，一方面可有效調節電動機轉速，另一方面可控制排水泵的實際運行情況，該設計方式可使排水泵提高運行效率，同時可在一定程度上減少資源浪費。

3.礦山機電設備中變頻控制技術使用的未來發展趨勢

在我國經濟的不斷發展中，變頻控制技術的發展與應用價值有目共睹。該技術有效推動了礦業領域的發展，在眾多傳統煤礦機電設備中，都起到了有效的調節作用，增加了礦業作業中安全性，提高設備工作效率。隨著該設備的廣泛應用，人們已經逐漸意識到在煤礦開采行業中，變頻控制技術必不可少，且正逐漸被開發與完善，加之與數控技術相融合，對未來礦山機電設備的穩定性與生產效率提升具有非常大的促進作用。

4.結束語

隨著社會經濟的不斷發展，我國對礦業的開采產量需求也在不斷增高，所以我國的科研團隊也應不斷的優化與創新變頻控制技術，將此技術廣泛應用在大型機電設備領域中，在礦山開采領域中，結合不同設備的原理及使用說明，實現礦山機電設備的速度調試、效率提升等功能，最終最大限度實現技能降耗的目的，使礦山機電設備的安全性能得到有效保障，滿足經濟社會的發展需求。