变频控制技术在矿山机电设备中的具体应用

变频控制技术在矿山机电设备中的具体应用

杨卫东

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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。

参考文献

[1]卞泽宇,乔芳.自动化技术在矿山机电控制中的实际应用研究[J].机械管理开发,2023,38(11):264-265+268.

[2]黄粒,付智博.基于大数据的矿山机电设备智能监控系统应用体现[J].数字通信世界,2023,(11):88-90.

[3]唐伦.矿山机电一体化对提高采矿效率的影响研究[J].中国金属通报,2023,(10):23-25.

[4]王云龙.浅谈金属矿山机电运输设备安全管理及技术保障措施[J].中国设备工程,2023,(19):89-91.

[5]霍建良.基于智能化矿山的煤矿机电设备安全技术管理措施研究[J].中国设备工程,2023,(18):28-30.