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摘要:从前矿山企业主要为人工生产模式,生产效率低且安全风险大,影响了行业的现代化。当前技术进步的过程中,越来越多的矿山企业尝试机械化作业,内部配备的各种机电设备,使生产作业中不同设备可发挥其功能优势,在相互配合中完成了生产任务。在此基础上,本文对机电设备的变频控制技术进行了相关的分析和总结,对实际工作具有一定的指导意义。
关键词:矿山机电设备;变频控制技术;应用
引言
现阶段,采矿业向机械制造转变,各种矿山企业都配备了各种机电设备,在提高生产安全性、效率和效益方面具有极好的优势。一些矿山企业在机电设备中采用变频控制技术,提高了设备的运行效率,降低了能耗,未来受影响的人员需要继续学习变频技术,以达到能量转换的目标。但很多矿山企业机电设备的运行能耗较高,不符合节能目标。为发挥机电设备的功能、性能等优势,为矿山企业创造更大的经济、社会效益,各企业需合理引入变频控制技术,用于控制机电设备的运行,提高机电设备运行安全性、可靠性。
1变频控制技术的应用优势
矿山企业内机电设备的类型繁多,每种设备都有其特殊的运行特点及功能优势,以这些为基准合理应用变频控制技术,能发挥变频调节的优势,具体表现在以下方面:(1)生产效益。变频控制技术下机电设备可灵活、高效运行,该技术兼具速度调节、自动化控制、远程控制功能,这些功能特点下可由自动化模块完成,很多部分不再需要人工完成,节约了这部分的人工费用;系统不工作时机电设备处于低功率状态,能耗偏低,也有助于控制成本,为矿山企业创造更大的生产效益,使企业有更大的利润空间。(2)作业状态。技术稳步发展的过程中,变频控制技术取得了显著成就,进入了相对成熟的发展阶段,这一技术下增强了机电设备的运行可靠性,降低设备故障,使各种机电设备保持最佳运行状态。(3)节能降耗。变频控制的灵活性高,控制模块能在设备运行中依据状态、参数等信息自动调节,降低设备运行中的能耗,实现节能目标。
2变频控制基础原理
目前变频控制技术有两种模式:将直流电转化为不同频率的交流电、将交流电转化为直流电,最后再转化为不同频率的交流电。实际的生产生活中无论选用哪一变频控制模式,都能达到高效、精准控制,其技术特点决定了其在很多领域都有较大的应用潜力。变频控制的原理为:电能固定,调节电流频率,最终改变电机转速,达到对电机的精确化、自动化控制。变频控制期间逆变方式原理为:参考傅里叶级数公式,电压变化时基波幅值有一定波动,而此幅值为决定电流频率的关键因素,在这些关系下建立桥式逆变电路,合理调节电路的开关闭合,使电压达到标准,使电压调节期间基波幅值有所改变,通过电流频率的调节达到逆变目标。如实际的工作中存在交流电向直流电转化过程,变频控制基本原理中不仅涉及逆变内容,还存在整流原理。整流原理为:在整流电路下完成开关开合,调整电流频率,使交流电转为直流电,达到整流目标。
3矿山机电设备中的变频控制技术
3.1提升机设备
矿山企业的生产作业中涉及多种机电设备,提升机设备仅为其中的一种。根据矿山生产作业特点,提升机可为物料、人员的运输提供便捷,从运输方面可保障安全性。具体应用中,保持金属电阻器、电动机转子电路之间的可靠连接,再配备鼓型控制器或者接触器,关闭电阻以调节速度。传统的提升机在工作中如进入减速段或者为下降状态,需动力制动直流电源或者低频电源,操作不当可能损坏设备,且设备运行中的能耗较高,安全风险大,既不利于实现矿山企业的安全生产目标,也无法为企业创造更大的经济效益。而在现阶段的条件下,将变频控制技术应用于提升机设备中,就是在提升驱动系统内采用变频技术,达到无级、平稳加减速,优化设备功能,提升设备性能。将变频控制技术应用于提升机设备时,其技术优势表现为:(1)借助编程器实现编程,由逻辑方式实现电子控制系统中的逻辑关系,将调控电路图转换到梯形图;(2)外部线路控制的继电器数量较少,可增强安全性与可靠性,降低故障率,后续的维护工作量少;(3)显示屏操作、编程器的相互结合下能检测系统故障;(4)控制精度显著提高,扩展性增大,如需更改系统中的个别参数,只需要修改部分程序即可实现,硬件接线解除相对便捷;(5)如提升机在负力状态,电动机形成的再生能量能被反馈给电网,节约了电力消耗。
3.2皮带机
矿山生产作业中皮带机也为比较常见的机电设备,在此设备运行中功率略高于提升机,通过绕线电机,经转子绕组降压启动工频巡行,由液力耦合器切换到皮带机。操作过程中驱动轮毅的作用突出,在一定的摩擦力下能牵动皮带,而皮带在张力变形、摩擦力作用下,可依据规定在滚轴上转动。在此过程中,转子串联电阻下的转矩较大,机电设备兼具减压、空载启动功能,但一些情况下的启动电流往往超出了正常值,增大了电网电压风险,不稳定电压对电机内部的冲击较大,电机散热不佳,个别零部件损坏严重。由于启动时间短,皮带机运行过程中出现皮带断裂、老化故障的概率较高,为提高皮带机运行的可靠性,对皮带性能的要求较高,皮带的坚固性要好,一旦有破损或者其他问题,需立即更换。液力耦合器工作中,随着其工作时间的延长,内部油温明显增大,易引起其他故障,后续处理故障的难度大、成本高,还可能伴随环境污染、能耗浪费问题。而在当下,在皮带机中应用变频控制技术,可创新软启动、软停止模式,大大增强皮带机的运行效率。利用变频控制改造了皮带机系统后,皮带机运行中的输出频率、转矩均由调节负载来实现,改动电机前为工频恒速运行模式,而改造后的变频调速控制,能耗低,皮带机功率因数基本在90%以上。
3.3通风机
由于矿山生产作业条件的复杂性,为满足高效、安全生产的目标,矿山企业必须配备通风机来实现通风目标,以创造良好的作业条件。结合矿山企业的生产特点,通风机保持长时间、高强度运行状态。开采作业中,需通风系统提供更多风力,通风机风压增大的过程中其功率、能耗都显著增大,如缺乏有效控制,无法实现矿山企业的节能目标。因此,现阶段的矿井作业中有关人员必须密切关注通风机的功率大小。市场上的部分通风机中采用了变频控制技术,当矿井作业中配备这类通风机时,系统可根据巷道的风量需求实现调速,控制效率高且能保障设备的高效运转。通风机中如调整变频器,可实现变频软启动,大大减小电流在设备的冲击,启动与停止控制更便捷。一般情况下,如在通风机中配备变频控制部分,可大大降低通风机的运行速度、工作强度,使设备长时间维持在最佳状态,降低故障频次。另外,为保障电动机的转速相同,正常情况下2台电动机的工作频率应一致,否则,可能产生风阻影响通风机风险运行。
4结语
变频控制是当下矿山领域关注的重点技术,此技术在现阶段有所发展,但同样存在一定的问题。各矿山企业需立足自身情况,将变频控制技术应用于机电设备中,发挥技术优势,形成全新的控制模式。未来相关人员还需持续研究变频控制技术,以保持技术的先进性。
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