變頻技術(shù)在現(xiàn)代煤礦機(jī)電工程中的應(yīng)用探討

摘 要：近些年來，伴隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化的控制技術(shù)以及大功率的輸出技術(shù)等的迅猛發(fā)展，交流變頻控制技術(shù)作為一項(xiàng)技術(shù)先進(jìn)的突破性方向得到了高度的重視和應(yīng)用，而煤礦企業(yè)作為一個(gè)能耗大尤其是電能消耗巨大的傳統(tǒng)型企業(yè)來說，耗電的總和可以說占到了總耗能的60%以上，在這種背景下，變頻控制技術(shù)就得到了越來越多的重視和應(yīng)用。文章就從變頻控制技術(shù)的主要性能出發(fā)介紹了這項(xiàng)技術(shù)在煤礦機(jī)電工程中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：煤礦機(jī)電工程；變頻技術(shù)；機(jī)械設(shè)備

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.17.131

1 變頻調(diào)控技術(shù)

1.1 變頻調(diào)控技術(shù)應(yīng)用原理

作為一項(xiàng)全新的技術(shù)，變頻調(diào)控技術(shù)具有很強(qiáng)的調(diào)節(jié)性能，同時(shí)煤礦機(jī)電工程中使用變頻技術(shù)能夠提升設(shè)備的節(jié)能效果，特別是在配合泵類以及風(fēng)機(jī)等機(jī)電工程設(shè)備的時(shí)候節(jié)能效果最為突出。變頻技術(shù)的應(yīng)用主要是以現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)技術(shù)以及電力電子技術(shù)為基礎(chǔ)，同時(shí)還結(jié)合了傳統(tǒng)電機(jī)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，通過這三者的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)弱電的有機(jī)結(jié)合，將機(jī)電一體化充分的聯(lián)系成一體，所以說是現(xiàn)階段一種綜合性比較高的技術(shù)。

變頻調(diào)控技術(shù)的實(shí)質(zhì)就是利用電力中的半導(dǎo)體器件在通斷作用下就會(huì)把電源轉(zhuǎn)化成為另一種電能的控制裝置，這種技術(shù)的原理主要是通過整流橋把上面的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流的電壓，之后再經(jīng)過逆變轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成需要的頻率，而作為交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源的主要是可以調(diào)控的交流電壓，這種驅(qū)動(dòng)的電源能夠產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)在進(jìn)行調(diào)速過程中所需要的電壓以及電流，這是一種非常高效的變頻調(diào)速方法，這種變頻調(diào)控技術(shù)能夠適應(yīng)當(dāng)前世界能源危機(jī)主要是因?yàn)樗軌蚋鶕?jù)不同的情況變動(dòng)，進(jìn)而最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)平滑的速度增減，使得工作效率得到了很大的提高。

1.2 變頻調(diào)控技術(shù)的應(yīng)用

盡管變頻調(diào)控技術(shù)的應(yīng)用原理是各種技術(shù)的綜合應(yīng)用，但是這僅僅是理論上，只有進(jìn)行實(shí)踐性的應(yīng)用才能夠證明這種技術(shù)的優(yōu)越性，要將理論和實(shí)踐進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合。談及變頻調(diào)控技術(shù)在相關(guān)行業(yè)中的應(yīng)用，機(jī)電一體化的綜合在實(shí)際應(yīng)用的過程中也逐漸的得到發(fā)展和完善，可以說這種技術(shù)在理論和實(shí)踐上都在快速發(fā)展的過程中得到了不斷的升華發(fā)展，下面我們講一下這種技術(shù)的高效運(yùn)用。變頻調(diào)控技術(shù)在功率器相關(guān)配件方面，前后逐漸的經(jīng)過了GTR（有一些賽車中應(yīng)用）、IGBT等相應(yīng)更替，同時(shí)在這樣的基礎(chǔ)之上逐步的改善并發(fā)展成為了IPM；另一方面在變頻控制方面也得到了很大的發(fā)展和改進(jìn)，主要的控制方法是矢量和轉(zhuǎn)矩直接控制方法，這些方法都在實(shí)際的變頻控制器中得到了機(jī)器廣泛的應(yīng)用，同時(shí)也出現(xiàn)了一些新的研究方向，比如說人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法；同時(shí)伴隨著理論的不斷發(fā)展，變頻調(diào)控技術(shù)系統(tǒng)的集成化程度越來越高，起初是從單片的系統(tǒng)出發(fā)，進(jìn)而不斷的發(fā)展DPS、RISC、ASIC等；在變頻控制技術(shù)的應(yīng)用功能上面來講，功能應(yīng)用的綜合程度可以說是越來越高，起初只能夠完成基本的調(diào)速，但是隨著功能的不斷升級(jí)和運(yùn)用，逐漸的發(fā)展成了擁有內(nèi)置的可編程序以及通訊等功能的先進(jìn)技術(shù)。

2 變頻調(diào)控技術(shù)在煤礦機(jī)電工程中的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，作為傳統(tǒng)的開采行業(yè)，煤礦開采行業(yè)的發(fā)展尤其是機(jī)電工程必須跟上科技發(fā)展的步伐，所以要加快傳統(tǒng)機(jī)電設(shè)備技術(shù)更新。對于變頻調(diào)控技術(shù)的在煤礦行業(yè)的應(yīng)用首先從煤礦風(fēng)機(jī)設(shè)備入手，同時(shí)還介紹了這種技術(shù)在礦井提升機(jī)、井下絞車電控系統(tǒng)以及皮帶機(jī)等中的應(yīng)用，具體的應(yīng)用實(shí)踐如下：

2.1 在煤礦風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用

對于煤礦開采企業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)來說，機(jī)電工程通風(fēng)設(shè)備因?yàn)樽陨淼墓δ?，同時(shí)考慮到煤礦開采的特點(diǎn)，所以通風(fēng)設(shè)備在所有設(shè)備中所占據(jù)的位置非常重要，煤礦開采工作必須保證開采現(xiàn)場的空氣流通，所以在開采的過程中需要通風(fēng)設(shè)備始終保持工作狀態(tài)，但是隨著煤礦開采深度的不斷增加，煤礦開采對于風(fēng)壓的要求逐漸增加，所以需要逐漸的調(diào)整通風(fēng)設(shè)備的功率。所以總的來說，一方面通風(fēng)設(shè)備需要根據(jù)煤礦開采深度增加而做出相應(yīng)的變動(dòng)，另一方面在啟動(dòng)的過程中，啟動(dòng)電流需求比較大，而是用變頻調(diào)控技術(shù)能夠有效的控制通風(fēng)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，適應(yīng)不同開采深度的要求，同時(shí)還能夠通過較少能耗來提升通風(fēng)設(shè)備的壽命。

現(xiàn)階段科學(xué)技術(shù)發(fā)展速度非?？?，煤礦開發(fā)行業(yè)中礦井通風(fēng)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)方案有著很大的差異，不同的生產(chǎn)時(shí)期，對于煤礦風(fēng)機(jī)的更換方式有很大的不同，所以實(shí)際操作過程中難度系數(shù)比較高。同時(shí)在進(jìn)行風(fēng)機(jī)更換的過程中，傳統(tǒng)的煤礦風(fēng)機(jī)一般都需要進(jìn)行短暫的擱置，所以會(huì)導(dǎo)致資源過度浪費(fèi)，同時(shí)在擱置的過程中會(huì)影響設(shè)備的利用效率。而變頻技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效的改善傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)的這種運(yùn)行狀況，變頻調(diào)控技術(shù)和傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)的組合能夠避免出現(xiàn)重復(fù)性的更替作業(yè)，同時(shí)還能夠有效的解決煤礦開采過程的礦井通風(fēng)問題，例如如果使用傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)進(jìn)行開礦作業(yè)，整個(gè)作業(yè)施工過程可能需要更換很多臺(tái)風(fēng)機(jī)，更換風(fēng)機(jī)的過程不僅會(huì)浪費(fèi)大量的時(shí)間和資源，同時(shí)還會(huì)影響開礦過程中礦井的通風(fēng)，但是變頻技術(shù)的使用，可以保證在煤礦開采過程中只需要一臺(tái)風(fēng)機(jī)就能夠滿足開礦需求以及礦井通風(fēng)需求，設(shè)備效率以及煤礦挖掘效率都有很大的提升。

2.2 變頻技術(shù)在空氣壓縮機(jī)中的應(yīng)用

變頻調(diào)控技術(shù)操作控制的精度相對較高，同時(shí)容易操作，維護(hù)過程也比較簡便，傳統(tǒng)煤礦開采中使用空氣壓縮機(jī)，一般情況下對于礦井壓力的控制需要通過兩點(diǎn)控制模式來實(shí)現(xiàn)，所以壓縮設(shè)備交流電動(dòng)機(jī)始終都要保持工頻運(yùn)行的狀態(tài)，在空氣壓縮機(jī)長期運(yùn)行的過程中，如果氣缸的壓力達(dá)到了預(yù)先設(shè)定的壓力值，那么空壓機(jī)的進(jìn)氣閥就會(huì)自動(dòng)的關(guān)閉，這個(gè)時(shí)候壓縮機(jī)將不會(huì)再產(chǎn)生壓縮氣體，直到壓力下降到和預(yù)先設(shè)定壓力值相同的位置，壓縮機(jī)才會(huì)自行的加載產(chǎn)生壓縮氣體，但是在實(shí)際的煤礦開采過程中，實(shí)際需要的壓縮氣體量和壓縮機(jī)產(chǎn)生的壓縮氣體是不可能實(shí)現(xiàn)完全一致的，所以在實(shí)際的開采過程中，壓縮機(jī)勢必會(huì)不間斷在自動(dòng)加載和停止運(yùn)行之間轉(zhuǎn)換，但是使用變頻技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)電動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)調(diào)速，能夠有效的控制電極的用氣量大小，通過對用氣量大小的有效調(diào)節(jié)，能夠讓空氣壓縮機(jī)自動(dòng)調(diào)控設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)速度，在壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中始終保持恒定的公供氣壓力，減少空氣壓縮機(jī)加載和卸載的頻率，提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)效率。

2.3 變頻控制技術(shù)在采煤機(jī)中的應(yīng)用

變頻太空就似乎在采煤機(jī)中的應(yīng)用有兩種系統(tǒng)，分別是機(jī)載系統(tǒng)

（下轉(zhuǎn)第146頁）（上接第150頁）

和非機(jī)載系統(tǒng)。在實(shí)際的交流電牽引控制系統(tǒng)中，如果將變頻調(diào)控裝置安裝在采煤機(jī)上就稱作是機(jī)載系統(tǒng)，如果將變頻調(diào)控裝置和牽引變壓器同時(shí)安裝在順槽內(nèi)，然后使用電纜和采煤機(jī)相互連接，這種被稱作是非機(jī)載系統(tǒng)，因?yàn)闄C(jī)載系統(tǒng)沒有牽引電纜，主要是通過相對靜止的短電纜將變頻器輸出功率傳送到牽引電機(jī)上面，所以整體上傳輸效率會(huì)比非機(jī)載系統(tǒng)更高，能夠?qū)⒆冾l控制器的電氣性能充分的發(fā)揮出來，同時(shí)變頻調(diào)控器顯示屏安裝在采煤機(jī)上方便實(shí)時(shí)觀察，能夠更好的控制采煤機(jī)運(yùn)作。

3 結(jié)論

文章我們重點(diǎn)介紹了變頻調(diào)控技術(shù)在煤礦機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用，主要介紹了變頻技術(shù)在風(fēng)機(jī)、采煤機(jī)、空氣壓縮機(jī)以及皮帶機(jī)械中的應(yīng)用，可以看出變頻調(diào)控技術(shù)的應(yīng)用能夠更好的優(yōu)化這些設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)為煤礦開采效率的提升有很大的幫助。相信這種技術(shù)的應(yīng)用能夠不斷地推動(dòng)煤礦行業(yè)的發(fā)展。

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