煤礦機(jī)電設(shè)備存在的問題及變頻控制技術(shù)的應(yīng)用

趙純寶

摘 要：在我國(guó)的煤礦生產(chǎn)過程中，機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用以及管理非常重要。在機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用過程中，雖然有效的提升了我國(guó)煤礦企業(yè)的生產(chǎn)質(zhì)量和效率，但是在實(shí)際的工作中還是存在一定的問題。在煤礦生產(chǎn)過程中，機(jī)電設(shè)備普遍都在應(yīng)用變頻控制技術(shù)進(jìn)行設(shè)備的自動(dòng)化控制。文章主要針對(duì)這兩個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)的闡述。

關(guān)鍵詞：煤礦機(jī)電設(shè)備；變頻控制技術(shù)；問題；節(jié)能；應(yīng)用原理

中圖分類號(hào)：TD679 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）19-0165-02

Abstract： In the process of coal mine production in China， the application and management of electromechanical equipment is very important. In the application of mechanical and electrical equipment， although effectively improve the production quality and efficiency of coal mining enterprises in China， there are still some problems in the actual work. In the coal mine production process， the electromechanical equipment generally applies the frequency conversion control technology to carry on the automatic control of the equipment. The article mainly aims at these two aspects to carry on the detailed elaboration.

Keywords： coal mine electromechanical equipment； frequency conversion control technology； problem； energy saving； application principle

綜述

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷提升和發(fā)展，我國(guó)的煤礦行業(yè)在發(fā)展的過程中也在不斷地應(yīng)用科學(xué)技術(shù)發(fā)展帶來的成果和突破。目前我國(guó)的計(jì)算機(jī)電機(jī)技術(shù) ，自動(dòng)化控制技術(shù)以及電子信息技術(shù)，大功率輸送技術(shù)不斷的發(fā)展和成熟，在很大程度上提升了煤礦行業(yè)生產(chǎn)過程中的電子自動(dòng)化應(yīng)用。在這一過程中煤礦機(jī)電設(shè)備中的變頻控制技術(shù)得到了非常大的發(fā)展和滲透。在當(dāng)今節(jié)約以及節(jié)能政策不斷落實(shí)的情況下，電子變頻自動(dòng)化控制技術(shù)更是得到了廣泛的應(yīng)用，同時(shí)取得了非常滿意的效果。在煤礦生產(chǎn)的過程中，大功率的生產(chǎn)機(jī)電設(shè)備應(yīng)用得非常廣泛，這也就決定了煤礦開采生產(chǎn)過程中的能耗過大問題的存在，這樣的情況對(duì)于我國(guó)的能源節(jié)約以及環(huán)境保護(hù)非常的不利，給我國(guó)的能源供給以及環(huán)境保護(hù)都帶來了非常大的壓力，尤其是在煤礦通風(fēng)，煤礦生產(chǎn)提升以及煤礦壓氣的應(yīng)用設(shè)備中，這一情況更加的突出。在應(yīng)用這些煤礦設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)的過程中，很多的電能都有很大程度上的浪費(fèi)。為了有效的改善這一問題，我國(guó)的煤礦行業(yè)引進(jìn)了電子自動(dòng)化技術(shù)，尤其是變頻自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用，在很大的程度上解決了煤礦機(jī)電設(shè)備的能耗問題，給煤礦生產(chǎn)過程中的節(jié)能提供了很大的支持，隨著我國(guó)煤礦行業(yè)的不斷發(fā)展和提升，煤礦機(jī)電設(shè)備的變頻控制技術(shù)更是得到了廣泛的應(yīng)用，根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用效果來分析，效果非常的突出，有效的達(dá)到了我們預(yù)期的設(shè)想效果。

1 在煤礦機(jī)電設(shè)備應(yīng)用的過程中變頻控制技術(shù)的主要原理以及具體的發(fā)展

在目前煤礦開采過程中，機(jī)電設(shè)備應(yīng)用的變頻控制技術(shù)主要包含了三種技術(shù)，首先是電力電子技術(shù)，其次是微機(jī)技術(shù)，最后是點(diǎn)擊傳動(dòng)技術(shù)。上述三種技術(shù)的有效綜合應(yīng)用就構(gòu)成了我國(guó)煤礦機(jī)電設(shè)備中變頻控制技術(shù)。變頻控制技術(shù)在應(yīng)用上就是有效的結(jié)合機(jī)電以及強(qiáng)電弱電的相關(guān)技術(shù)形成 的一種較為綜合的電子技術(shù)。變頻控制技術(shù)其技術(shù)要點(diǎn)就是充分利用了電子半導(dǎo)體的相關(guān)部件有效的將工頻電源轉(zhuǎn)化成為其他工作頻率的工作電源的一種電能控制機(jī)電裝置。變頻控制技術(shù)的主要原理就是通過有效的梳理將工頻交流電壓有效的轉(zhuǎn)化成為直流電壓，然后通過相應(yīng)的逆變器裝置改變?cè)械念l率和電壓。這樣可調(diào)節(jié)的電壓就能夠作為電動(dòng)機(jī)的實(shí)際驅(qū)動(dòng)電源來進(jìn)行工作驅(qū)動(dòng)，讓電動(dòng)機(jī)接收到的無(wú)極調(diào)速電流以及電壓。變頻調(diào)速控制技術(shù)能夠有效的實(shí)現(xiàn)無(wú)附加損耗調(diào)速，是目前煤礦機(jī)電設(shè)備的主要調(diào)速方式之一。在實(shí)際的應(yīng)用過程中變頻調(diào)速控制技術(shù)能夠有效的根據(jù)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際負(fù)載進(jìn)行自動(dòng)并且平滑的增速或者是減速操作，這樣能夠在很大程度上提升電動(dòng)機(jī)的工作效率，進(jìn)而提升機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行效率。變頻控制技術(shù)是在世界范圍內(nèi)能源供給出現(xiàn)危機(jī)的情況下出現(xiàn)和應(yīng)用的，隨著礦山大型設(shè)備不斷的更換變頻控制技術(shù)，目前已經(jīng)逐漸的發(fā)展成為智能化的控制技術(shù)模塊。在變頻控制技術(shù)發(fā)展的過程中，壓頻比的控制技術(shù)在很大程度上得到了改善和發(fā)展。在實(shí)際的應(yīng)用過程中轉(zhuǎn)矩變頻控制以及矢量變頻控制是目前應(yīng)用非常廣泛的變頻控制技術(shù)。在此基礎(chǔ)上我們還有非常多的新的研究方向，例如人工神經(jīng)智能網(wǎng)絡(luò)以及模糊自動(dòng)化智能控制技術(shù)等等都是我們變頻控制技術(shù)的未來發(fā)展方向。隨著變頻控制技術(shù)的不斷創(chuàng)新，調(diào)速集成化程度也在不斷的提升，在功能上不僅僅能夠有效的完成最基本的調(diào)速控制功能，同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)通信功能，可編程功能和參數(shù)識(shí)別功能等等。

2在煤礦機(jī)電設(shè)備應(yīng)用的過程中變頻控制技術(shù)的主要應(yīng)用

2.1變頻控制技術(shù)在我國(guó)煤礦機(jī)電提升設(shè)備中的主要應(yīng)用

在煤礦生產(chǎn)的過程中，提升機(jī)電設(shè)備最主要的用途就是要安全地進(jìn)行煤礦開采物料的運(yùn)輸以及煤礦工作人員的輸送。由于這一原因?qū)е铝嗣旱V中的提升設(shè)備非常重要。在傳統(tǒng)形式上的煤礦提升設(shè)備中，傳統(tǒng)型的提升設(shè)備將金屬電阻通過一定的方式接入到電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子內(nèi)部的電路中，然后通過鼓型的電氣控制裝置以及接觸器來對(duì)電阻進(jìn)行切斷，通過這種方式來進(jìn)行提升設(shè)備的速度調(diào)節(jié)。在這種傳統(tǒng)的速度調(diào)節(jié)方式中，最大的問題在于其電能消耗過大，同時(shí)其散熱性能也較差。同時(shí)由于使用電阻進(jìn)行速度調(diào)節(jié)，限制了速度調(diào)節(jié)的有效范圍，造成了速度調(diào)節(jié)過程中的低精度問題。在提升設(shè)備需要降低速度或者是需要進(jìn)行下運(yùn)的時(shí)候，我們需要采用制動(dòng)電源或者是低頻電源進(jìn)行速度的控制，這樣在很大程度上造成了提升設(shè)備的受損問題，同時(shí)消耗了巨大的電能。最主要的是安全性能沒有得到充分的保障。在很大程度上降低了提升設(shè)備的運(yùn)行效率。根據(jù)這一問題，我們?cè)谀壳暗奶嵘O(shè)備應(yīng)用中開始應(yīng)用變頻調(diào)速控制技術(shù)來進(jìn)行速度的調(diào)節(jié)，在這一應(yīng)用過程中不僅僅有效的進(jìn)行了速度的調(diào)節(jié)，保障了安全性能，同時(shí)還在節(jié)能方面得到了有效的體現(xiàn)。

2.2 變頻控制技術(shù)在我國(guó)煤礦機(jī)電皮帶機(jī)設(shè)備中的主要應(yīng)用

通常情況下，在煤礦開采的過程中，皮帶機(jī)設(shè)備的電機(jī)功率相較于提升機(jī)設(shè)備更大，皮帶機(jī)設(shè)備是通過電動(dòng)機(jī)的繞組進(jìn)行降壓?jiǎn)?dòng)之后進(jìn)行工作頻率運(yùn)轉(zhuǎn)的，然后通過液力耦合器的作用實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。皮帶機(jī)的工作原理就是通過驅(qū)動(dòng)的作用，依靠一定的牽引力的作用實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。在皮帶機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，轉(zhuǎn)子通過串聯(lián)電阻的作用能夠有效的對(duì)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行改善同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)皮帶機(jī)的降壓?jiǎn)?dòng)。但是在皮帶機(jī)啟動(dòng)的過程中還是會(huì)出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)電流過大的問題，這樣就非常容易造成電壓的不穩(wěn)定，出現(xiàn)劇烈的波動(dòng)，同時(shí)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)內(nèi)部出現(xiàn)機(jī)械式的沖擊，出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)發(fā)熱的情況。由于電動(dòng)機(jī)具有較短的啟動(dòng)時(shí)間，這樣就對(duì)皮帶機(jī)的膠帶的性能提出了更高的要求。液力耦合器在啟動(dòng)的過程中也會(huì)出現(xiàn)油溫升高以及部件磨損的情況，這樣就給皮帶機(jī)的運(yùn)行維護(hù)造成了困難，加大了維護(hù)的成本支出。但是在皮帶機(jī)采用變頻調(diào)速控制技術(shù)之后，實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)設(shè)備的軟啟動(dòng)，同時(shí)，保障了皮帶機(jī)的穩(wěn)定高效運(yùn)轉(zhuǎn)。應(yīng)用變頻調(diào)速控制技術(shù)之后，我們可以通過皮帶機(jī)的載荷情況來進(jìn)行傳動(dòng)力矩以及輸出頻率的調(diào)整，這樣能夠從根本上改變傳統(tǒng)形式上衡頻工作的運(yùn)行模式，在很大程度上降低了皮帶機(jī)運(yùn)行過程中的電能消耗。在皮帶機(jī)運(yùn)行的過程中，系統(tǒng)的功率因數(shù)能夠達(dá)到百分之九十以上，這樣就提升了皮帶機(jī)的運(yùn)行效率。尤其是在變頻控制技術(shù)中的高壓變頻控制技術(shù)，能夠進(jìn)一步的進(jìn)行皮帶機(jī)能量的反饋，進(jìn)一步的節(jié)約了皮帶機(jī)的運(yùn)行電能消耗，也降低了皮帶機(jī)的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用支出，具有非常明顯的運(yùn)行效果。

2.3 變頻控制技術(shù)在我國(guó)煤礦機(jī)電通風(fēng)設(shè)備中的主要應(yīng)用

在礦山生產(chǎn)的過程中，通風(fēng)是非常重要的一項(xiàng)工作內(nèi)容，因此通風(fēng)設(shè)備在煤礦生產(chǎn)過程中必不可少。作為煤礦的通風(fēng)主要設(shè)備，通風(fēng)機(jī)設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間非常長(zhǎng)，隨著煤礦開采挖掘進(jìn)度的不斷進(jìn)行，煤礦井下的風(fēng)壓會(huì)不斷的增加，這樣就需要通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行功率不斷的增大。因此通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行功率是煤礦生產(chǎn)過程中的重要問題之一。但是在采用了變頻調(diào)速控制技術(shù)之后，我們可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際風(fēng)量需求，進(jìn)行通風(fēng)機(jī)的速度調(diào)整，有效的降低了通風(fēng)機(jī)的電能消耗。通過通風(fēng)機(jī)變頻控制系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠有效的實(shí)現(xiàn)通風(fēng)機(jī)的變頻軟啟動(dòng)，避免通風(fēng)機(jī)在啟動(dòng)的過程中出現(xiàn)嚴(yán)重的電流沖擊，有效的保護(hù)了通風(fēng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置，保障了通風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定，可靠運(yùn)行。避免形成風(fēng)阻，讓通風(fēng)機(jī)更加順暢的運(yùn)行。

2.4 變頻控制技術(shù)在我國(guó)煤礦機(jī)電井下絞車設(shè)備中的主要應(yīng)用

在電控系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)中采用變頻調(diào)速技術(shù)，其中有一些具體細(xì)節(jié)，輸入電源660V，頻率大小為50Hz，輸出功率可在0-50之間調(diào)節(jié)，電壓變動(dòng)范圍必須保持在負(fù)15%到正10%，頻率變動(dòng)的范圍保持在負(fù)2.5%到正2.5%，過載能力要強(qiáng)，在負(fù)載變化負(fù)120%到正120%額定負(fù)載中符合四象限運(yùn)行要求。有自動(dòng)轉(zhuǎn)矩提升功能，在低頻運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，能準(zhǔn)確保證全部額定轉(zhuǎn)矩，保護(hù)好各個(gè)元件過熱現(xiàn)象?？扉_門方式應(yīng)用于控制箱當(dāng)中，電氣控制應(yīng)用雙PLC全數(shù)字控制系統(tǒng)，做好絞車提升控制與數(shù)字監(jiān)控，并且在PLC發(fā)生故障時(shí)能及時(shí)完成臨時(shí)提升。在控制系統(tǒng)中配置正常操作，設(shè)置各種保護(hù)設(shè)備，其中過卷裝置、限速裝置和加速功能保護(hù)成為相互獨(dú)立的雙線模式。同時(shí)還是需要有保護(hù)試驗(yàn)的功能。

3 結(jié)束語(yǔ)

在我國(guó)的煤礦行業(yè)不斷發(fā)展的過程中，機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用和變頻控制技術(shù)的應(yīng)用在很大程度上推動(dòng)了煤礦行業(yè)的發(fā)展和提升。尤其是變頻控制技術(shù)的應(yīng)用，在機(jī)電設(shè)備的可靠性，機(jī)電設(shè)備的安全性上都有很大的保障。在變頻控制技術(shù)應(yīng)用的過程中，其速度可調(diào)性能，工作效率高的特點(diǎn)，簡(jiǎn)單操作的特點(diǎn)，占據(jù)空間小的特點(diǎn)，拆卸方便的特點(diǎn)都在煤礦機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)應(yīng)用的過程中得到了充分的體現(xiàn)，尤其是其節(jié)能性更是優(yōu)化了煤礦生產(chǎn)過程中的能源利用率。有效的帶動(dòng)了煤礦生產(chǎn)效率的提升。相信隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷深入發(fā)展，變頻控制技術(shù)還會(huì)得到進(jìn)一步的優(yōu)化和提升，這樣就會(huì)讓變頻控制技術(shù)在我國(guó)的煤礦生產(chǎn)過程中更加有效的應(yīng)用，取得更加顯著的效果。

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