礦山機電設備變頻控制技術原理淺析
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摘要：隨著科技的發(fā)展，許多領域都會廣泛運用變頻控制技術，尤其是礦產(chǎn)業(yè)，會將它運用到礦井的各種操作中，其優(yōu)勢顯著，現(xiàn)已成為礦山機電設備中不可缺少的一種技術。這種技術具有穩(wěn)定、綜合的特點，運用在礦山開采中能有效提升開采的效率、質(zhì)量，也能充分展現(xiàn)礦山機電設備的工作效能。本文就此展開研究，首先，分析礦山機電設備中變頻控制技術應用的意義；其次，分析這一技術的工作原理和未來發(fā)展方向；最后，分析礦山機電設備變頻控制技術的具體應用，以便為其他研究提供一些參考。
關鍵詞：礦山機電設備；變頻控制技術；原理；運用
礦山機電設備在礦山開采中具有重要作用，但也會產(chǎn)生大量能源消耗，如何減少這些能源消耗是采礦行業(yè)需關注的問題。在此背景下，可將變頻控制技術運用其中，這能有效減少能源的消耗，還能在一定程度上保護周圍的環(huán)境，實現(xiàn)良好的節(jié)能功效。
1礦山機電設備中變頻控制技術應用的意義
變頻控制技術是一種綜合應用技術，它基于電氣傳動技術、電力電子技術，能夠轉化變頻控制的工頻信號，有效控制交電流。當前我國許多學者研究了變頻控制技術在礦山機電設備中運用的可行性，證實了它有著許多的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在以下的方面：（1）在作業(yè)狀態(tài)上，當前變頻控制技術較為成熟，運用到礦山機電設備中會降低故障發(fā)生的頻率，能有效保障各項控制功能的運行，讓設備有著更穩(wěn)定的作業(yè)狀態(tài)。（2）在生產(chǎn)效益上，變頻控制技術具有綜合性，其系統(tǒng)包括啟動控制、自動化控制、速度調(diào)節(jié)等，將它運用到礦山機電設備中，設備的運行會更加靈活，這能有效減少人力資源的數(shù)量，讓礦山企業(yè)得以降低成本。同時，如果機電設備不在運行的狀態(tài)，這一技術的應用可讓它進入低功率狀態(tài)，如此能更好地控制成本。（3）在環(huán)保方面，礦山開采運用機電設備不僅會消耗大量能量，還會產(chǎn)生大量煙氣，出現(xiàn)環(huán)境污染問題，變頻控制技術應用到其中能改善這一情況，有助于控制能源消耗、減少機電設備的磨損，減少污染氣體的排放，能在很大程度上保護環(huán)境。
2礦山機電設備變頻控制技術的工作原理和未來發(fā)展方向
2.1變頻控制的基礎原理
變頻控制其模式是交流電與直流電互相轉化，基本原理是在電能不變的情況下，對電流頻率進行改變，以便控制電機運行和轉速。變頻控制基本原理包括整流原理和逆變原理的內(nèi)容；逆變原理是為了改變電壓，技術人員會構建一個橋式逆變電路，對電路中的開關開合進行控制，當電壓到達一定程度后，電流頻率會發(fā)生改變，實現(xiàn)逆流。整流的基本原理是為了改變電流頻率，利用整流電路中的開合開關，讓交流電轉化為直流電，如此便能實現(xiàn)整流。
2.2變頻控制技術的工作原理
在機電設備中，變頻控制技術與電機傳動技術、微機技術有密切的關系，在實際的運作中，能夠?qū)婋娙蹼娂夹g與機電技術融合，形成電子技術，這一技術具有綜合性。變頻控制技術會借助電子半導體轉化工頻電源，將電源轉化為其他工作頻率，如此機電裝備便形成了，其目的是對電量進行控制。變頻控制技術能夠有效梳理工頻交流電壓，將其轉化為直流電壓，在調(diào)整電壓時，會運用逆變量裝置，實現(xiàn)合理調(diào)節(jié)電壓目的，讓電動機有更多的電源。變頻控制技術運用無極調(diào)速變頻控制機電設備，讓不必要的能耗得以有效降低，逆變器在機電設備變頻控制中起到重要作用，可將變頻控制技術引入到設備的操作流程中，可讓變頻控制有技術的支撐，如此人員能夠發(fā)現(xiàn)此操作中存在的問題，會采取措施解決問題。通過上述闡述可知，要運用變頻控制技術，可在電源系統(tǒng)中設置一個識別裝備，此裝備中要有工頻信號和逆變器，如此便有效控制礦山作業(yè)中復雜的機電設備，能實現(xiàn)提升作業(yè)水平，降低能源消耗等目標。
2.3未來發(fā)展方向
當前，世界能源供給不能滿足人類發(fā)展的需求，面臨短缺的問題，在這一背景下，變頻控制技術應運而生，在各行各業(yè)中被廣泛使用，將它運用到礦山機電設備中具有重要的意義，因為這一技術已有了改進，具有智能化，它能促進壓頻控制技術的發(fā)展。這項技術的發(fā)展前景廣闊，許多研究者進行了深入研究，將它與人工智能、自動化控制結合起來，讓其不斷發(fā)展創(chuàng)新，這能有效提升調(diào)速集成化水平，也會完善變頻控制技術的功能，實現(xiàn)理想的調(diào)頻控制效果，還能實現(xiàn)參數(shù)識別、編程等功能。
3礦山機電設備變頻控制技術的具體應用
3.1在皮帶設備中的應用
皮帶設備在礦山機電設備的作用是傳送物料，礦山的開礦區(qū)域有很大的規(guī)模，傳送有著很遠的路程，這會給皮帶系統(tǒng)帶來很大的損耗。礦山作業(yè)應用的皮帶設備具有較大的功率，在啟動時會產(chǎn)生強大的電流，很容易出現(xiàn)斷裂的現(xiàn)象。根據(jù)這一情況，應用變頻控制技術能利用布拉格波長采集皮帶設備故障的信息，直接處理這一故障。工作人員想要變頻控制皮帶設備，讓其具有穩(wěn)定性，可調(diào)節(jié)布拉格波長，實現(xiàn)穩(wěn)定作業(yè)的目標。皮帶設備中運用變頻控制技術，還能最大程度上降低皮帶設備出現(xiàn)故障的頻率，可對皮帶設備運行的狀態(tài)進行實時控制，當發(fā)現(xiàn)問題時及時解決，延長皮帶設備的使用壽命。變頻控制技術應用到皮帶設備中，能夠進行技術化處理、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)采集這三方面的工作，變頻控制技術的核心功能便是技術化處理，作用在于智能分析數(shù)據(jù)，對皮帶設備可能出現(xiàn)故障的位置、時間進行預測，通過技術解決出現(xiàn)的故障問題，讓皮帶設備得以正常運轉，人員也可對皮帶的負載情況進行實時觀察，調(diào)整輸出頻率，這不僅能夠節(jié)約資源，還能保障礦井工作的安全性。
3.2在提升設備中的應用
在礦井開采作業(yè)中，提升機是必不可少的，它是一種非常重要的裝置，其作用是對各種物質(zhì)材料進行運輸。當前，礦井提升機的基本原理是將金屬電阻接入到電路中，再利用接觸器來切斷電阻，實現(xiàn)調(diào)速的目標。雖然這種方式有一定的優(yōu)點，但也存在許多問題，如調(diào)速精度不高、調(diào)速的范圍小等，還會對提升機的運輸效果產(chǎn)生不利的影響。由此，想要讓提升機的運作效率提升，抱枕調(diào)速，將變頻控制技術運用到其中是必要的，這一技術能夠有效解決上述的問題，能更好提升設備的運行效率，讓設備在安全、穩(wěn)定的狀態(tài)下進行調(diào)速。這里的調(diào)速指的是調(diào)節(jié)電器控制，而不是調(diào)節(jié)機械控制，如此提升機在礦山作業(yè)中的磨損和沖擊力會大大降低，這能讓設備的使用壽命得以延長。變頻控制技術還有其他的特點，如回饋制動，當提升機沒有開展作業(yè)時，電動機會產(chǎn)生再生能源，此時能源會傳輸?shù)诫娋W(wǎng)，這能實現(xiàn)節(jié)能的目標。人員可用變頻控制技術編寫程序，減少直行繼電器的數(shù)量，如此能優(yōu)化礦山生產(chǎn)的成本，能讓采礦企業(yè)獲得更多的經(jīng)濟效益。當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，人員可通過編程器或顯示屏來檢查，這檢查方式簡單有效，可進行大力推廣。
3.3在通風設備中的應用
變頻控制技術運用到通風設備中具有重要的意義，通風設備用在礦山開采中，能保持井下空氣的流通，排出有害氣體，讓礦工呼吸到新鮮的空氣，保證他們的生命安全，展現(xiàn)“呼吸”的價值。當前，一些采礦企業(yè)為了開采到更多的礦石，會加大開采的深度，這對通風機有著更高的要求，功率要強大，能滿足礦井開采的實際需求。針對這一點，可將變頻控制技術運用到通風機中，它能根據(jù)風量調(diào)節(jié)通風機的功率，讓其保持在合理的范圍內(nèi)，節(jié)約電能，延長通風機使用壽命。在通風設備中運用變頻控制技術也能讓設備中的電流得以有效降低，更好保護礦井設備和其他配套設施，如此，采礦企業(yè)便不必將大量的資金投入到設備維修中，能有效地減少生產(chǎn)的成本。
3.4在采礦機中的運用
礦山開采作業(yè)離不開采礦機，它有著復雜的作業(yè)環(huán)境、惡劣的工作條件，這些因素會影響到采礦機設備，會影響設備的使用效率和壽命。變頻控制技術運用到采礦機中，可實現(xiàn)自動化的控制，工作人員可運用電子設備，如電腦、手機實時調(diào)節(jié)控制采礦機采礦石的進度，如此采礦人員便不必在這種惡劣的環(huán)境中進行采礦作業(yè)，能有效提升采礦的質(zhì)量。變頻技術運用到采礦機中還有著許多的優(yōu)點，在以往，電氣設備的啟動會產(chǎn)生瞬間大電流，會對設備造成損傷，運用變頻控制技術能夠避免這一問題，人員可通過此技術獲取穩(wěn)定的電流，這樣也能有效控制、調(diào)節(jié)采礦機運行的速度，讓采礦企業(yè)獲得更多的經(jīng)濟效益。變頻控制技術能控制機器運行的牽引速度，這樣能減少能源的消耗量，節(jié)約能源，還能保證礦山開采作業(yè)的效果。
3.5在井下絞車電控制系統(tǒng)中的應用
絞車電控制系統(tǒng)在實際運用中需注意一系列的問題，如要注重輸出電源、電壓、輸出的頻率、頻率變動的幅度，這些都要滿足相應的規(guī)定，同時，實際采礦工作還需具備自動轉距提升功能，以免影響其他設備的作。在低頻運作過程中，絞車電設備很容易出現(xiàn)持續(xù)發(fā)熱的情況，將變頻控制技術運用到其中，會配以冷卻的設備，這能讓絞車電控制體系有更好的運行狀態(tài)。當前自動化水平不斷提升，絞車機電設備也可引入多種自動化技術，如PLC，實現(xiàn)這一目標，可將電氣自動化技術與變頻控制技術結合起來，共同運用到絞車機電設備中，智能程序可實行自動斷電，以免設備出現(xiàn)多種故障，如超速、過載的步伐，有效保證礦工的安全。人員還可在電控系統(tǒng)中安裝變頻控制技術，當發(fā)生故障時，操作臺上會顯示故障的類型、名稱，技術人員可減少排查和維修的時間，讓這一設備的運行效率得以大大提升。在絞車機電設備中運用這一技術還能雙重保護絞車的軟硬件設備，深度指示器在程序內(nèi)設定相應的數(shù)值，如此當設備出現(xiàn)故障時，可在第一時間發(fā)出報警信號，提醒工作人員來解決。
3.6在井下水泵中的應用
井下水泵在礦井中起到的是排水的作用，礦井在建設時受季節(jié)、富水區(qū)域的影響，涌水量是不同的，這會影響井下水泵的排水作業(yè)，在此背景下，工作人員需正確了解用水量和水泵類型的關系，這會加大工作的難度。變頻控制技術應用到水泵中可改造和升級電機設備，因為礦井的排水量與電機有著密切的關系，可根據(jù)排水量對電機的運轉速度、功率進行相應調(diào)整，讓礦井的實際排水需求得以滿足，這樣不僅能夠延長水泵使用的期限，還能實現(xiàn)節(jié)約能耗的目標。還可將變頻控制技術用于離心泵中，用于礦山的給水、給液，這能夠靈活控制抽水泵，讓它不必過度增速、減速，有正常的啟動、停止，讓系統(tǒng)操控的靈敏度得以有效提升。變頻控制技術的應用，還能讓離心泵的機械沖擊得以明顯降低，讓產(chǎn)品的應用年限得以延長，如此離心泵的磨損程度也會降低，能避免出現(xiàn)反復啟停、增速減速的情況。主排水泵操作系統(tǒng)可分成兩種，一種是遠程操縱，一種是就地操作，這一系統(tǒng)的驅(qū)動設備大多屬于后者，它能直接操控泵機的電動閘開關，讓設備在遠程狀態(tài)下便可被控制，在控制電動閘開關時，工作人員可通過井上上機監(jiān)測系統(tǒng)，還可通過遠程連鎖智能操控，如此能讓裝備檢測取得良好的效果。
3.7在渣漿泵中的應用
在礦工業(yè)領域中，渣漿泵使用的頻率最為廣泛，它的工作原理借助離心驅(qū)動力，將電能轉化為智能，其特點是功率大、等級復雜，長期運行還會造成磨損的情況。在渣泵機中運用變頻控制技術，可有效改善這一情況，能優(yōu)化渣漿泵加速模式，并對程序進行智能控制，讓這一設備在運行中有著更高的安全性、平穩(wěn)性，有效減少機械的損耗，大大延長運行的時間。
4結語
綜上所述，采礦業(yè)是我國的重要產(chǎn)業(yè)之一，在不斷發(fā)展的同時，對機電設備性能的要求不斷提升，為了降低消耗、調(diào)節(jié)功能、保護環(huán)境，可將變頻控制技術應用到礦業(yè)開采機的各個工作環(huán)節(jié)中，保障礦山機電設備的安全運行，提升采礦的效率，促進我國采礦業(yè)的發(fā)展。實現(xiàn)這一目標，需要礦業(yè)工作者對這一技術有正確的認識，能夠充分應用，積極引進，充分展現(xiàn)它的作用。
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作者:葛均超 單位:臨沂礦業(yè)集團有限責任公司
