变频节能技术在矿山机电设备中的应用

变频节能技术在矿山机电设备中的应用

于廉清、孙少龙

长城汽车股份有限公司天津哈弗分公司 天津市 300462

摘要：随着我国经济的快速发展，自动化控制技术、计算机网络技术等各种高新技术都取得了极大的进步。其中，变频控制技术作为一种新型技术，具有较强的可调节性，已经广泛应用于各行各业，尤其是在采矿业中，其优势更为凸显。将变频控制技术应用于矿山生产中，可以减少对能源消耗，同时也为矿井的可持续发展奠定发了基础。 

　 矿山机电设备的应用中对电力能源的消耗量比较大，这就需要将节能的技术与之紧密的结合起来，才能从整体上提升机电设备的运行效率，节约电力能源。在当前的节能减排的理念进一步深化下，矿山机电设备对变频节能技术的应用的需求也进一步加大，发挥变频节能技术的应用作用就显得比较关键。  　　关键词：矿山;机电设备;变频控制技术;原理;应用 

　1变频控制技术简介及其工作原理  　　一般来说，在进行矿山开发时不需要使煤矿机电设备长时间高负荷工作，要注意节约资源，将变频控制技术应用在矿山开采中可以满足以上需求，从而避免煤矿机电设备产生过剩力矩。变频控制技术包括计算机技术、电力电子技术、电机传动技术，在工作过程中将机械设备和强弱电技术相结合就形成了一种综合性较强的新型技术。变频控制技术的工作原理其实就是使交流电先通过半导体，然后变为其它频率，接着再利用相关设备将交流电转化为直流电，最后再利用逆变器实现对电流和电压的调节和控制。通过上述过程就可以完成机电设备的无极调速。这种调速方式可以极大地减少损耗，节约资源的同时也减少了工作过程中对周围环境造成的影响。此外，变频技术在矿山机电设备中的应用主要是利用了电流频率和电机转速之间的同比增长关系，因此，变频调速技术可以根据实际的工作量对速度进行改变，在工作负荷高时提升工作速度，在工作负荷较低时减小工作速度，通过上述方式，电流频率对电机实际转速形成控制，进而实现对矿山机电设备的有效控制。变频技术中的电路有四个部分： 整流、直流、控制、逆变，这几个部分相互作用、相辅相成，一起完成对矿山机电设备的控制。变频技术可以保证机电设备的有效运行，控制设备运行的速度，提高设备运转效率，节约能源，在矿山开采行业具有极大的应用前景。近年来，研究人员还研究出了模糊自动化控制、人工神经网络等技术，在这些新型技术下，变频控制调控系统集成化的程度也有了显著的提高，一些新的控制系统例如高级专用集成电路也逐渐被应用到矿山开采中。随着变频器的不断发展和优化，一些新的新的功能也在原本的调速功能上发展起来。例如编程、通信等等，这为变频控制技术在矿山机电设备中的进一步应用奠定了基础。  　　 2 变频节能技术的应用  　　 2.1 应用在矿井提升机中  　　施工人员及材料的输送主要是靠提升机完成的，决定了矿山的安全生产。进行调速的传统方法是在电机转子电路内部连接金属电阻器，然后切断电阻器，这一过程有些问题是难以避免的，例如对电阻的消耗太大，不能较好的散热等问题。另外，调速的精度不足，主要原因是电阻进行调速时速度范围较小。在进行分散或者在减速时，需要具备符合要求的低频电源或者动力制动直流电源，浪费了大量的电能，且设备极容易受到损坏。最终会影响煤矿的安全生产并降低经济效益。  　　为了避免这些问题的影响，在矿井提升机中引入了变频节能技术，使得系统性能更加完备，在加、减速过程中更加平稳，增强了保护作用，优势主要体现在：首先，使用过电气对制动和速度进行控制，对机械的磨损和冲击在很大程度上降低，从而延长了设备的使用寿命;其次，当提升机处于负力工作的状态时，产生的再生能量会通过电机直接反馈到电网，制动力矩增大，保证了绞车在工作过程中的安全，而且节省电能;最后，引入该技术以后，在控制精确度方面有了很大的提高，并具有很好的可扩展性，系统内部的功能参数可以通过修改内部程序来进行调节，减少了硬件接线的过程，实现了柔性控制。  　　 2.2 在铜矿井下通风系统中应用变频节能技术  　　井下大电机在工频条件下很难频繁的启动或者停止，并且在启动或者停止的过程中会极大的消耗电能，还会产生电流冲击，直接影响了电动机的安全使用以及使用时间的长短。引入变频技术以后，可以通过变频器调节风机频率，进而对运行功率进行调节，可以使额外的功率损耗降至最低。除此之外，电动机的故障频率降低，使用时间增加，电网的电能损耗减少，对容量的要求降低。变频器同样可以对风机进行变频调速，但是需要选择适合的节能控制系统来实现通风机调速。由于井下进行通风时气流流量变化、灰尘多以及空气湿度大等环境条件的限制，再加上一般传感器難以保护设施，因此选用开环控制。  　　 2.3 在通风机中应用变频控制技术  　　随着矿井进一步向深处开挖，风井增加，从而要求增加风机的以满足实际的生产需要。这已经称为了开发矿山所面临的一个重要问题。将变频调速引入矿井的通风设备中，可以实现速度的自动调整，这一过程主要根据巷道风量的实际要求进行，在很大成功上减少了功耗，效果显著。通风机还可以通过逆变器的作用进行变频软启动，这样就能够免受启动过程中启动电流的影响，设备不会因此受到影响并且可以随意的启动和停止。井下通风机在多数条件下具有较小的运行速率，该技术的引入，通风机的工作量降低，使用时间更长，检修频率降低。  　　 2.4 在流体负荷设备中应用变频节能技术  　　流载设备中的风机和泵的速度需要调节，可以使用变频节能技术来实现。近年来，风机中越来越多的应用变频调速技术用来控制风速，并且还可以针对不同的矿井环境设计不同的变频调速装置。在风机引入该技术以后，可以实现实际最小转速的降低。增加了电机的输出功率，更符合矿井的要求，降低了电力损耗，节省了电能。另外，应用于液压泵中，可以降低对设备造成的机械影响，使得系统控制更加灵活。对于泵的起动或者停止过程也可以进行平稳的控制，使得泵在空闲时不再消耗大量电能，减少了损耗，使得生产过程达到安全高效。  　　 2.5 在电控绞车系统中应用变频控制技术  　　变频控制技术应用于电控系统时，必须具有连续的特点，而且要实行可调节。此外，需要对电压波动进行控制，并保护元件免受过热和欠压的影响;提高低频条件下自动转矩的运转能力。  　　　3结束语  　　综上所述，变频控制技术作为一种新型的技术手段，可以广泛应用于矿山作业中的机电设备、提升设备、通风设备等等，不仅可以延长设备的使用寿命，降低企业的生产成本，还可以提高设备运行的稳定性，保障设备的安全运行，提高煤矿机电设备加工和生产的效率，推动传统机械作业方式的改变。虽然当前变频控制技术已经广泛应用于煤矿行业中，但是要想进一步提高生产水平，还要加强对变频控制技术的研究，推动变频控制技术在矿山机电设备中的进一步使用，才能提高我国煤矿生产效率。  　　参考文献  　　[1]付勇强.煤矿机电设备中变频技术的应用[J].机械管理开发，2017，32（12）：176-177.  　　[2]富杰，牟英新.煤矿机电设备中变频器控制技术的应用分析[J].内蒙古煤炭经济，2017（24）：31.  　　[3]张立文.变频节能技术在煤矿机电设备的应用探析[J].中国设备工程，2017（24）：213-215.  　　[4]李平生.变频控制技术在矿山机电设备中的应用[J].内蒙古煤炭经济，2017（23）：38+43.  　　[5]焦鹏超.浅谈煤矿机电设备中变频技术的应用[J].智能城市，2017，3（10）：123.