礦山機(jī)電設(shè)備變頻控制技術(shù)原理及應(yīng)用研究

葛均超

（臨沂礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，山東 臨沂 276017）

礦山機(jī)電設(shè)備在礦山開采中具有重要作用，但也會產(chǎn)生大量能源消耗，如何減少這些能源消耗是采礦行業(yè)需關(guān)注的問題。在此背景下，可將變頻控制技術(shù)運(yùn)用其中，這能有效減少能源的消耗，還能在一定程度上保護(hù)周圍的環(huán)境，實現(xiàn)良好的節(jié)能功效。

1 礦山機(jī)電設(shè)備中變頻控制技術(shù)應(yīng)用的意義

變頻控制技術(shù)是一種綜合應(yīng)用技術(shù)，它基于電氣傳動技術(shù)、電力電子技術(shù)，能夠轉(zhuǎn)化變頻控制的工頻信號，有效控制交電流。當(dāng)前我國許多學(xué)者研究了變頻控制技術(shù)在礦山機(jī)電設(shè)備中運(yùn)用的可行性，證實了它有著許多的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在以下的方面：（1）在作業(yè)狀態(tài)上，當(dāng)前變頻控制技術(shù)較為成熟，運(yùn)用到礦山機(jī)電設(shè)備中會降低故障發(fā)生的頻率，能有效保障各項控制功能的運(yùn)行，讓設(shè)備有著更穩(wěn)定的作業(yè)狀態(tài)。（2）在生產(chǎn)效益上，變頻控制技術(shù)具有綜合性，其系統(tǒng)包括啟動控制、自動化控制、速度調(diào)節(jié)等，將它運(yùn)用到礦山機(jī)電設(shè)備中，設(shè)備的運(yùn)行會更加靈活，這能有效減少人力資源的數(shù)量，讓礦山企業(yè)得以降低成本。同時，如果機(jī)電設(shè)備不在運(yùn)行的狀態(tài)，這一技術(shù)的應(yīng)用可讓它進(jìn)入低功率狀態(tài)，如此能更好地控制成本。（3）在環(huán)保方面，礦山開采運(yùn)用機(jī)電設(shè)備不僅會消耗大量能量，還會產(chǎn)生大量煙氣，出現(xiàn)環(huán)境污染問題，變頻控制技術(shù)應(yīng)用到其中能改善這一情況，有助于控制能源消耗、減少機(jī)電設(shè)備的磨損，減少污染氣體的排放，能在很大程度上保護(hù)環(huán)境。

2 礦山機(jī)電設(shè)備變頻控制技術(shù)的工作原理和未來發(fā)展方向

2.1 變頻控制的基礎(chǔ)原理

變頻控制其模式是交流電與直流電互相轉(zhuǎn)化，基本原理是在電能不變的情況下，對電流頻率進(jìn)行改變，以便控制電機(jī)運(yùn)行和轉(zhuǎn)速。變頻控制基本原理包括整流原理和逆變原理的內(nèi)容；逆變原理是為了改變電壓，技術(shù)人員會構(gòu)建一個橋式逆變電路，對電路中的開關(guān)開合進(jìn)行控制，當(dāng)電壓到達(dá)一定程度后，電流頻率會發(fā)生改變，實現(xiàn)逆流。整流的基本原理是為了改變電流頻率，利用整流電路中的開合開關(guān)，讓交流電轉(zhuǎn)化為直流電，如此便能實現(xiàn)整流。

2.2 變頻控制技術(shù)的工作原理

在機(jī)電設(shè)備中，變頻控制技術(shù)與電機(jī)傳動技術(shù)、微機(jī)技術(shù)有密切的關(guān)系，在實際的運(yùn)作中，能夠?qū)?qiáng)電弱電技術(shù)與機(jī)電技術(shù)融合，形成電子技術(shù)，這一技術(shù)具有綜合性。變頻控制技術(shù)會借助電子半導(dǎo)體轉(zhuǎn)化工頻電源，將電源轉(zhuǎn)化為其他工作頻率，如此機(jī)電裝備便形成了，其目的是對電量進(jìn)行控制。變頻控制技術(shù)能夠有效梳理工頻交流電壓，將其轉(zhuǎn)化為直流電壓，在調(diào)整電壓時，會運(yùn)用逆變量裝置，實現(xiàn)合理調(diào)節(jié)電壓目的，讓電動機(jī)有更多的電源。變頻控制技術(shù)運(yùn)用無極調(diào)速變頻控制機(jī)電設(shè)備，讓不必要的能耗得以有效降低，逆變器在機(jī)電設(shè)備變頻控制中起到重要作用，可將變頻控制技術(shù)引入到設(shè)備的操作流程中，可讓變頻控制有技術(shù)的支撐，如此人員能夠發(fā)現(xiàn)此操作中存在的問題，會采取措施解決問題。通過上述闡述可知，要運(yùn)用變頻控制技術(shù)，可在電源系統(tǒng)中設(shè)置一個識別裝備，此裝備中要有工頻信號和逆變器，如此便有效控制礦山作業(yè)中復(fù)雜的機(jī)電設(shè)備，能實現(xiàn)提升作業(yè)水平，降低能源消耗等目標(biāo)。

2.3 未來發(fā)展方向

當(dāng)前，世界能源供給不能滿足人類發(fā)展的需求，面臨短缺的問題，在這一背景下，變頻控制技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，在各行各業(yè)中被廣泛使用，將它運(yùn)用到礦山機(jī)電設(shè)備中具有重要的意義，因為這一技術(shù)已有了改進(jìn)，具有智能化，它能促進(jìn)壓頻控制技術(shù)的發(fā)展。這項技術(shù)的發(fā)展前景廣闊，許多研究者進(jìn)行了深入研究，將它與人工智能、自動化控制結(jié)合起來，讓其不斷發(fā)展創(chuàng)新，這能有效提升調(diào)速集成化水平，也會完善變頻控制技術(shù)的功能，實現(xiàn)理想的調(diào)頻控制效果，還能實現(xiàn)參數(shù)識別、編程等功能。

3 礦山機(jī)電設(shè)備變頻控制技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 在皮帶設(shè)備中的應(yīng)用

皮帶設(shè)備在礦山機(jī)電設(shè)備的作用是傳送物料，礦山的開礦區(qū)域有很大的規(guī)模，傳送有著很遠(yuǎn)的路程，這會給皮帶系統(tǒng)帶來很大的損耗。礦山作業(yè)應(yīng)用的皮帶設(shè)備具有較大的功率，在啟動時會產(chǎn)生強(qiáng)大的電流，很容易出現(xiàn)斷裂的現(xiàn)象。根據(jù)這一情況，應(yīng)用變頻控制技術(shù)能利用布拉格波長采集皮帶設(shè)備故障的信息，直接處理這一故障。工作人員想要變頻控制皮帶設(shè)備，讓其具有穩(wěn)定性，可調(diào)節(jié)布拉格波長，實現(xiàn)穩(wěn)定作業(yè)的目標(biāo)。皮帶設(shè)備中運(yùn)用變頻控制技術(shù)，還能最大程度上降低皮帶設(shè)備出現(xiàn)故障的頻率，可對皮帶設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)進(jìn)行實時控制，當(dāng)發(fā)現(xiàn)問題時及時解決，延長皮帶設(shè)備的使用壽命。

變頻控制技術(shù)應(yīng)用到皮帶設(shè)備中，能夠進(jìn)行技術(shù)化處理、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)采集這三方面的工作，變頻控制技術(shù)的核心功能便是技術(shù)化處理，作用在于智能分析數(shù)據(jù)，對皮帶設(shè)備可能出現(xiàn)故障的位置、時間進(jìn)行預(yù)測，通過技術(shù)解決出現(xiàn)的故障問題，讓皮帶設(shè)備得以正常運(yùn)轉(zhuǎn)，人員也可對皮帶的負(fù)載情況進(jìn)行實時觀察，調(diào)整輸出頻率，這不僅能夠節(jié)約資源，還能保障礦井工作的安全性。

3.2 在提升設(shè)備中的應(yīng)用

在礦井開采作業(yè)中，提升機(jī)是必不可少的，它是一種非常重要的裝置，其作用是對各種物質(zhì)材料進(jìn)行運(yùn)輸。當(dāng)前，礦井提升機(jī)的基本原理是將金屬電阻接入到電路中，再利用接觸器來切斷電阻，實現(xiàn)調(diào)速的目標(biāo)。雖然這種方式有一定的優(yōu)點(diǎn)，但也存在許多問題，如調(diào)速精度不高、調(diào)速的范圍小等，還會對提升機(jī)的運(yùn)輸效果產(chǎn)生不利的影響。由此，想要讓提升機(jī)的運(yùn)作效率提升，抱枕調(diào)速，將變頻控制技術(shù)運(yùn)用到其中是必要的，這一技術(shù)能夠有效解決上述的問題，能更好提升設(shè)備的運(yùn)行效率，讓設(shè)備在安全、穩(wěn)定的狀態(tài)下進(jìn)行調(diào)速。這里的調(diào)速指的是調(diào)節(jié)電器控制，而不是調(diào)節(jié)機(jī)械控制，如此提升機(jī)在礦山作業(yè)中的磨損和沖擊力會大大降低，這能讓設(shè)備的使用壽命得以延長。變頻控制技術(shù)還有其他的特點(diǎn)，如回饋制動，當(dāng)提升機(jī)沒有開展作業(yè)時，電動機(jī)會產(chǎn)生再生能源，此時能源會傳輸?shù)诫娋W(wǎng)，這能實現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。人員可用變頻控制技術(shù)編寫程序，減少直行繼電器的數(shù)量，如此能優(yōu)化礦山生產(chǎn)的成本，能讓采礦企業(yè)獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，人員可通過編程器或顯示屏來檢查，這檢查方式簡單有效，可進(jìn)行大力推廣。

3.3 在通風(fēng)設(shè)備中的應(yīng)用

變頻控制技術(shù)運(yùn)用到通風(fēng)設(shè)備中具有重要的意義，通風(fēng)設(shè)備用在礦山開采中，能保持井下空氣的流通，排出有害氣體，讓礦工呼吸到新鮮的空氣，保證他們的生命安全，展現(xiàn)“呼吸”的價值。當(dāng)前，一些采礦企業(yè)為了開采到更多的礦石，會加大開采的深度，這對通風(fēng)機(jī)有著更高的要求，功率要強(qiáng)大，能滿足礦井開采的實際需求。針對這一點(diǎn)，可將變頻控制技術(shù)運(yùn)用到通風(fēng)機(jī)中，它能根據(jù)風(fēng)量調(diào)節(jié)通風(fēng)機(jī)的功率，讓其保持在合理的范圍內(nèi)，節(jié)約電能，延長通風(fēng)機(jī)使用壽命。在通風(fēng)設(shè)備中運(yùn)用變頻控制技術(shù)也能讓設(shè)備中的電流得以有效降低，更好保護(hù)礦井設(shè)備和其他配套設(shè)施，如此，采礦企業(yè)便不必將大量的資金投入到設(shè)備維修中，能有效地減少生產(chǎn)的成本。

3.4 在采礦機(jī)中的運(yùn)用

礦山開采作業(yè)離不開采礦機(jī)，它有著復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境、惡劣的工作條件，這些因素會影響到采礦機(jī)設(shè)備，會影響設(shè)備的使用效率和壽命。變頻控制技術(shù)運(yùn)用到采礦機(jī)中，可實現(xiàn)自動化的控制，工作人員可運(yùn)用電子設(shè)備，如電腦、手機(jī)實時調(diào)節(jié)控制采礦機(jī)采礦石的進(jìn)度，如此采礦人員便不必在這種惡劣的環(huán)境中進(jìn)行采礦作業(yè)，能有效提升采礦的質(zhì)量。變頻技術(shù)運(yùn)用到采礦機(jī)中還有著許多的優(yōu)點(diǎn)，在以往，電氣設(shè)備的啟動會產(chǎn)生瞬間大電流，會對設(shè)備造成損傷，運(yùn)用變頻控制技術(shù)能夠避免這一問題，人員可通過此技術(shù)獲取穩(wěn)定的電流，這樣也能有效控制、調(diào)節(jié)采礦機(jī)運(yùn)行的速度，讓采礦企業(yè)獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益。變頻控制技術(shù)能控制機(jī)器運(yùn)行的牽引速度，這樣能減少能源的消耗量，節(jié)約能源，還能保證礦山開采作業(yè)的效果。

3.5 在井下絞車電控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

絞車電控制系統(tǒng)在實際運(yùn)用中需注意一系列的問題，如要注重輸出電源、電壓、輸出的頻率、頻率變動的幅度，這些都要滿足相應(yīng)的規(guī)定，同時，實際采礦工作還需具備自動轉(zhuǎn)距提升功能，以免影響其他設(shè)備的作。在低頻運(yùn)作過程中，絞車電設(shè)備很容易出現(xiàn)持續(xù)發(fā)熱的情況，將變頻控制技術(shù)運(yùn)用到其中，會配以冷卻的設(shè)備，這能讓絞車電控制體系有更好的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)前自動化水平不斷提升，絞車機(jī)電設(shè)備也可引入多種自動化技術(shù)，如PLC，實現(xiàn)這一目標(biāo)，可將電氣自動化技術(shù)與變頻控制技術(shù)結(jié)合起來，共同運(yùn)用到絞車機(jī)電設(shè)備中，智能程序可實行自動斷電，以免設(shè)備出現(xiàn)多種故障，如超速、過載的步伐，有效保證礦工的安全。人員還可在電控系統(tǒng)中安裝變頻控制技術(shù)，當(dāng)發(fā)生故障時，操作臺上會顯示故障的類型、名稱，技術(shù)人員可減少排查和維修的時間，讓這一設(shè)備的運(yùn)行效率得以大大提升。在絞車機(jī)電設(shè)備中運(yùn)用這一技術(shù)還能雙重保護(hù)絞車的軟硬件設(shè)備，深度指示器在程序內(nèi)設(shè)定相應(yīng)的數(shù)值，如此當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時，可在第一時間發(fā)出報警信號，提醒工作人員來解決。

3.6 在井下水泵中的應(yīng)用

井下水泵在礦井中起到的是排水的作用，礦井在建設(shè)時受季節(jié)、富水區(qū)域的影響，涌水量是不同的，這會影響井下水泵的排水作業(yè)，在此背景下，工作人員需正確了解用水量和水泵類型的關(guān)系，這會加大工作的難度。變頻控制技術(shù)應(yīng)用到水泵中可改造和升級電機(jī)設(shè)備，因為礦井的排水量與電機(jī)有著密切的關(guān)系，可根據(jù)排水量對電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度、功率進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，讓礦井的實際排水需求得以滿足，這樣不僅能夠延長水泵使用的期限，還能實現(xiàn)節(jié)約能耗的目標(biāo)。還可將變頻控制技術(shù)用于離心泵中，用于礦山的給水、給液，這能夠靈活控制抽水泵，讓它不必過度增速、減速，有正常的啟動、停止，讓系統(tǒng)操控的靈敏度得以有效提升。變頻控制技術(shù)的應(yīng)用，還能讓離心泵的機(jī)械沖擊得以明顯降低，讓產(chǎn)品的應(yīng)用年限得以延長，如此離心泵的磨損程度也會降低，能避免出現(xiàn)反復(fù)啟停、增速減速的情況。主排水泵操作系統(tǒng)可分成兩種，一種是遠(yuǎn)程操縱，一種是就地操作，這一系統(tǒng)的驅(qū)動設(shè)備大多屬于后者，它能直接操控泵機(jī)的電動閘開關(guān)，讓設(shè)備在遠(yuǎn)程狀態(tài)下便可被控制，在控制電動閘開關(guān)時，工作人員可通過井上上機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)，還可通過遠(yuǎn)程連鎖智能操控，如此能讓裝備檢測取得良好的效果。

3.7 在渣漿泵中的應(yīng)用

在礦工業(yè)領(lǐng)域中，渣漿泵使用的頻率最為廣泛，它的工作原理借助離心驅(qū)動力，將電能轉(zhuǎn)化為智能，其特點(diǎn)是功率大、等級復(fù)雜，長期運(yùn)行還會造成磨損的情況。在渣泵機(jī)中運(yùn)用變頻控制技術(shù)，可有效改善這一情況，能優(yōu)化渣漿泵加速模式，并對程序進(jìn)行智能控制，讓這一設(shè)備在運(yùn)行中有著更高的安全性、平穩(wěn)性，有效減少機(jī)械的損耗，大大延長運(yùn)行的時間。

4 結(jié)語

綜上所述，采礦業(yè)是我國的重要產(chǎn)業(yè)之一，在不斷發(fā)展的同時，對機(jī)電設(shè)備性能的要求不斷提升，為了降低消耗、調(diào)節(jié)功能、保護(hù)環(huán)境，可將變頻控制技術(shù)應(yīng)用到礦業(yè)開采機(jī)的各個工作環(huán)節(jié)中，保障礦山機(jī)電設(shè)備的安全運(yùn)行，提升采礦的效率，促進(jìn)我國采礦業(yè)的發(fā)展。實現(xiàn)這一目標(biāo)，需要礦業(yè)工作者對這一技術(shù)有正確的認(rèn)識，能夠充分應(yīng)用，積極引進(jìn)，充分展現(xiàn)它的作用。