變頻調速技術在礦山運輸中的應用研究

楊曉光

摘 要：在礦山運輸過程中，包括皮帶提升機運輸和絞車運輸都存在著能耗高的問題，這嚴重影響著礦山企業(yè)的經濟利益，制約了礦山企業(yè)的發(fā)展。本論文分析了變頻調速技術的基本原理，對其應用優(yōu)點做了詳細的闡述，并對其在運輸中的應用方案做了詳細的介紹，以供同行參考。

關鍵詞：變頻調速技術；提升機；礦山運輸；應用研究

中圖分類號：TP872 文獻標識碼：A

能源是社會發(fā)展的基石，隨著不可再生能源的枯竭，節(jié)能降耗已成為企業(yè)最重要的任務。當前變頻調速技術可以起到工業(yè)生產當中的節(jié)能作業(yè)，降低企業(yè)的生產成本，已在各專業(yè)領域得到了廣泛的應用。在礦山企業(yè)的運輸系統當中，變頻調速技術更是起到了關鍵作用。論文就變頻調速技術的優(yōu)勢做了詳細地闡述，對變頻調速技術在礦山運輸提升機系統中的應用做了詳細地研究。

1.變頻調速技術的基本原理分析

當前我國礦山行業(yè)中基本上采用的交流電牽引采集技術，其中變頻調速設備當中都為異步電機理論原理，其轉速的計算公式為，n=60f（1-S）/P。公式當中的n是電機的標準轉速，單位為r/min；f是機電的定子頻率，單位為Hz；P表示電機定子的繞組極對數。由公式可以看出，只有當電機轉速同工作電源輸入頻率者有正線性關系時，就是變頻調速技術所期盼的方向，這時能認定對交流電機的要求就趨向于連續(xù)平滑大范圍調速性能，通過持續(xù)平滑調速來改善電源頻率，這樣就可以實現其變頻調速的性能，以上就是當前我國變頻調速技術應用的基本原理。

2.變頻調速技術在運輸提升機中的優(yōu)勢分析

變頻調速設備在當前應用比較廣泛，其主要在于它的使用存在著很多的優(yōu)點。具體在以下幾點：

（1）變頻調速技術可以調整電機的加減速時間，優(yōu)化系統的啟動與停止，確保速度變化與運行的穩(wěn)定性，從整體上來看就是提高了提升機系統運行效率。

（2）變頻調速技術在裝備的過程當中容易調試，后期的維修過程也非常簡單。礦山運輸當中，不同的階段和地點提升機的工作狀態(tài)不同。在安裝變頻調速裝置時，我們只需要根據現場工況來接線就可以，然后再設定相關的參數。

（3）變頻調速技術實行矢量控制的閉環(huán)方式，以額定轉矩輸出提升機的運行，來實現零速抱閘運行。可以輕松地實現全速控制，避免抱閘閉合帶來的不利影響，從而影響設備的使用。

3.變頻調速技術在礦山提升機的應用

3.1 礦山提升機的控制系統

礦山提升機運輸系統包括傳動系統、附屬系統、制動系統和操縱系統四大部分，具體情況如下所述。

（1）PLC系統。提升機系統當中有區(qū)別于其他的系統，當前采用雙PLC工作模式，主機一臺用于正常的工作，副機用于備用。假定工作PLC系統出現故障無法正常工作時，系統將會自動實行切換到備用PLC，保障整個系統的正常工作。應用PLC系統自身的高度集成，就能夠整合主滾筒軸、電動機軸、軸編碼器、天輪等參數，同時對提升器的運行速度、運行位置等進行監(jiān)視，保障運行。

（2）信號控制。在礦山運輸現場，可以將提升系統中的狀態(tài)運行參數、故障保護信號、指示操作信號等，引入主控單元中，將數據參數、信號等與操作系統內容進行閉鎖或邏輯運算，最終輸出相應的控制指令。當系統發(fā)現異常信號時，就會根據相應的邏輯運算來進行分析，看是否發(fā)生了故障，系統能夠接收到的相應信號得到相應的結論，然后就會按程度進行相應的處置措施，發(fā)生故障就會在機位中顯示不同的故障類型，還可以發(fā)生相應的聲控報警。另外還有著監(jiān)視監(jiān)控系統能查看相應的信號，正常運行時相應的信號可以看到，也可以顯示出現故障時運行的各項參數。這樣就大大方便了相關維修技術人員根據數據進行故障的判定，可以及時的進行維修，保障系統的運轉。

3.2 運輸系統中提升機變頻調速技術的具體方案

（1）轉子回路調速系統。在系統加速過程中，每個交流接觸器實現吸合作用，轉子的網路電阻有所降低，以此保持加速力的平均值穩(wěn)定性。若要實現提升機的低速度運行，需要在轉子中串入相應的大電阻。一般可以將低頻電源施加到定子繞組用來改善減速段的負力狀況，這種辦法叫做實行動力制動。當提升機的電動機處于工作時間時，方案會存在以下幾點問題：①觸點控制問題。大容量開關的應用使得系統維護難度增加了，降低了運行的可靠性；②開關有級調速問題，系統的加速度無法精準控制，所以就會導致調速不準；③運行的工作效率偏低，低速運會導致電阻消耗過高，不利于能量的利用效率；④耗費的功率為輸出功率的1/3，機械特性偏軟。此調速方案具有投資少，操作比較簡單，容易上手等優(yōu)點，在小的礦山運輸系統中應用較多。

（2）模糊控制系統。控制提升機轉速過程中可采取二維輸入變量的方式。通過PLC系統的采樣功能，獲得精確的被控量，接相應程序與之進行定制對比，獲得誤差信號及誤差變化率等參數。將誤差信號以及誤差變化率的精確量轉化為模糊量，再通過模糊推理理論，獲得模糊控制量，實行解模糊處理，最終獲得控制信號，通過信號傳輸進行對象控制。模糊控制系統是屬于非線性控制，它的工作工作范圍和適用范圍都非常大，應用面非常廣，缺點在于應用的處理信息簡單，精度比較小。

結語

當前我國能源法已將變頻調速技術列為節(jié)能技術加以全面推廣，特別是在礦山等相關的能源需求大的行業(yè)。在礦山運輸系統當中應用變頻器的設備不僅僅起到節(jié)約能耗的作用，還可以維護設備的安全性，具有高度，高質量的優(yōu)勢，這對提高企業(yè)的工作效率起到了積極的作用。變頻調速技術對推動我國礦山相關行業(yè)的發(fā)展起到了積極的作用。

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