矿山机电设备中变频控制技术的应用探究

（山西神州煤业有限责任公司 山西 033000）

前言

如今，安全性能高的变频调控技术已经逐渐被广泛应用在矿山开采工作中，此类技术可结合矿山井下作业机电设备与电流强弱，形成在矿山机电设备运行中的一种综合技术。众所周知，矿山机电设备此类大型开采设备在运作中耗电量非常大，例如通风机、提升机等设备，合理运用变频控制技术，可实现良好节能功效。降低企业生产成本。

1.概括变频技术及其工作原理

变频控制技术是多种微机处理技术配合电力电子技术、电气传动技术等组成的综合应用技术，其主要工作原理为电压的转换以及调速，通过电子的传动技术与危机处理技术相互结合，完成设备所需电能强弱的混合处理。在矿山机电设备运行中，利用电力半导体的通断功能完成工频电源与其他频率电能的相互转换功能。除此之外，变频控制技术可实现交流电压与直流电压的交互功能，该技术通过将矿山设备中的交流电压整理转化成普通电压，且为了在调速方式上降低损耗，将交流电压作为驱动电能使用，最终实现无极调速。该技术可实现矿山机电设备整体性能的提高。该设备的具体应用原理如图1所示。

图1

2.探讨矿山机电设备中变频控制技术的应用

(1)变频控制技术在提升装置中的应用探究

提升机是矿井下开采作业中非常重要的装置，其设备主要功能是输送各类物质材料，提升机的原理，在当前发展中，常见调速原理是将电路中接入金属电阻，通过鼓型控制器的作用切除电阻，最终实现调速效果[1]。此原理虽能实现提升机调速功能，但在调速过程中所产生的各种动力制定电流与低频电流，对提升机的整体运作上也会产生不利效果。因此，要降低提升机运作中各种能效损耗，又能够保证调速不受影响，需运用变频控制技术，运用此技术的具体方法为在电控系统中编制相应程序设计，建设与继电器的逻辑，完成梯形图、控制电路图的相互转换[2]。此方法可有效的减少外部线路执行继电器，避免故障发生。另一方面，影响提升机工作效率的主要原因是此类设备当前处于超负荷运行状态，优化此状态的主要方式为修改提升机内相关程序，增加制动力矩。可使提升设备的机器磨损程度降低，且减少机械时效故障，提高提升机的工作效能与使用寿命。

(2)变频控制技术在运胶带机中的应用探究

矿山设备中额定功率最大的设备为运胶带机，此类设备的最大特点为高电能，其主要工作机理为，运用驱动轮毂，使具有特殊张力变形及较大摩擦力的皮带运动在滚轴上，目前常用的运胶带机运用空载启动的运行模式，通过将电阻传接在转子上，目的是为了增加运胶带机的传输效率[3]。但是在实际操作过程中，皮带机启动的一瞬间，会产生极大的电流及冲击力，导致电机内部持续发热的情况。另一方面，由于该机器的启动时间较短，可降低皮带的使用寿命或出现断裂现象。以上问题可造成的直接后果为皮带的维修次数增多，一定程度上加大了维修成本。因此，在运胶带机的工作中运用变频控制技术，首先，在一定程度上可以解决目前液力耦合器启动时的技术难题，使该设备达到软起软停，增加皮带使用寿命，增加其设备稳定性[4]。其次，在该设备实际工作中，变频控制技术可参考实际负重情况，准确调整该设备运行频率及输出力矩。使该设备的电机在工作中保证恒频恒速。如此可对运胶带机的传输速度起到很大助推作用，且更加符合当今社会节能减排的发展观。

(3)变频控制技术在通风机中的应用探究

通风机在矿山开采生产过程中的主要作用是将矿井下的有害气体排出并导入新鲜空气，保证井下空气环境良性循环。由于井下的空气环境直接影响着矿井下工作人员的生命财产安全，故在工作中随着矿井深度不断增加，通风机的运行时间以及运行功率也会随之加大，为保证井下“呼吸系统”的良性循环，通风机不断加大的运行功率成为在矿井作业中目前急需解决的问题。为解决此问题，相关技术人员将变频控制技术与当前通风机运行模式进行资源与技术整合，实现了通风机在工作中根据矿井深度改变所需要的实际风量大小，该设备的工作功率自动调节功能[5]。与此同时，通风机在工作中运用变频控制技术，可成功实现通风机的变频软启动功能，如此可有效减小启动时电流对电网设备及矿井设备的冲击，最终实现了对矿井机电设备与配电设备的良好保护作用。

(4)变频控制技术在渣浆泵中的应用探究

渣浆泵作为我国矿工业领域中最广泛使用的设备之一，主要的原理是依靠离心驱动力达到将电能转化为介质的动能与势能。该设备的主要特点为机械功率等级十分复杂且功率较大，在矿井下作业时，渣浆泵需要不断运行，故需要消耗非常大的功率[6]。将变频控制技术引入到渣浆泵中，可为矿山开采行业产生显著效益，首先在矿井作业中可以对渣浆泵的加速模式进行优化，通过智能程序控制，提高运行中安全性，实现设备平稳平速运行，有效延长设备运行时间，减小机械损耗。

(5)变频控制技术在井下绞车电控系统中的应用探究

如在井下作业中的电控系统以及保护系统中引进变频调速技术，需要660V的输入电源，50Hz的频率，且输出功率可调节在0-50MW之间，保证负15%至正10%的电压变动范围。对四象限运行中的负120%至正120%的额定负载，负载能力要强。在此系统中引入变频控制技术后，首先可节省大量电能，实现发点回馈制动，智能程序可实现自动断电，在出现过载、超速等故障时，可大幅度避免职工伤亡事故的发生[7]。其次可通过此技术在电控系统中安装故障自断系统，可实现故障发生时，可将故障名称类型显示在司机操作台上，节省了故障排查时间及维修时间，提高设备运行效率。最后，要想实现绞车的软件硬件双重保护，可在深度指示器上安装与之相匹配的传感器，例如：上、下到位传感器，过放传感器、过卷传感器等。并在程序内设定相应数值，一旦故障发生可第一时间发出信号。

(6)变频控制技术在排水泵中的应用探究

排水泵的主要功能主要是排出在矿井开采中所产生的地下水，在矿井开采作业进行中，不同地区的以及不用深度的降水量也不尽相同，故而排水泵的排水标准也应该根据实际工作环境调整涌水量。在排水泵中运用变频控制技术，可以具体测定和分析实际涌水量与设定涌水量数量，并在排水泵中安装变频器，一方面可有效调节电动机转速，另一方面可控制排水泵的实际运行情况，该设计方式可使排水泵提高运行效率，同时可在一定程度上减少资源浪费。

3.矿山机电设备中变频控制技术使用的未来发展趋势

在我国经济的不断发展中，变频控制技术的发展与应用价值有目共睹。该技术有效推动了矿业领域的发展，在众多传统煤矿机电设备中，都起到了有效的调节作用，增加了矿业作业中安全性，提高设备工作效率。随着该设备的广泛应用，人们已经逐渐意识到在煤矿开采行业中，变频控制技术必不可少，且正逐渐被开发与完善，加之与数控技术相融合，对未来矿山机电设备的稳定性与生产效率提升具有非常大的促进作用。

4.结束语

随着社会经济的不断发展，我国对矿业的开采产量需求也在不断增高，所以我国的科研团队也应不断的优化与创新变频控制技术，将此技术广泛应用在大型机电设备领域中，在矿山开采领域中，结合不同设备的原理及使用说明，实现矿山机电设备的速度调试、效率提升等功能，最终最大限度实现技能降耗的目的，使矿山机电设备的安全性能得到有效保障，满足经济社会的发展需求。