變頻控制技術(shù)在礦山機(jī)電中的應(yīng)用探索

摘 要：文章主要就探索變頻控制技術(shù)在煤礦機(jī)電中的應(yīng)用，把提高礦業(yè)的工作效率作為基本出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：變頻控制技術(shù);煤礦機(jī)電;應(yīng)用;分析

我國(guó)目前發(fā)展的前提就是遵循可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，以低碳經(jīng)濟(jì)生活為前進(jìn)目標(biāo)，礦山開采企業(yè)更應(yīng)該積極順應(yīng)國(guó)家發(fā)展的主流，將變頻技術(shù)的使用價(jià)值充分體現(xiàn)出來。

1 簡(jiǎn)述變頻控制技術(shù)工作原理

變頻技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用中，主要就是把機(jī)電技術(shù)和對(duì)應(yīng)的強(qiáng)弱電技術(shù)有效結(jié)合在一起，在使用變頻控制技術(shù)時(shí)，借助電子半導(dǎo)體中的部分構(gòu)件，讓工頻電源轉(zhuǎn)化為其他工頻后，變成一種控制電能機(jī)電裝置。然而變頻控制技術(shù)的工作原理就是電流間相互轉(zhuǎn)換的過程，轉(zhuǎn)換后的直流電還可以通過逆變器對(duì)電壓進(jìn)行調(diào)整，合理調(diào)整后的電壓，可以為電動(dòng)機(jī)提供驅(qū)動(dòng)電源。對(duì)煤礦行業(yè)來講，他們工作的大部分時(shí)間是依靠電力設(shè)備完成的，而變頻控制技術(shù)可以控制設(shè)備的輸出，為設(shè)備創(chuàng)造出相對(duì)穩(wěn)定的工作環(huán)境，從而順應(yīng)時(shí)代的生產(chǎn)需求，使節(jié)能減排發(fā)揮出最大的效果[1]。

2 變頻控制技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的重要性

2.1 使資源的利用率得以提高

煤炭作為我國(guó)能源的一種，且不可再生，如今已大量投入到生產(chǎn)制造業(yè)中，如果不能高效的將其利用，那么就會(huì)阻礙社會(huì)經(jīng)濟(jì)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。因此，變頻控制技術(shù)的應(yīng)用很有必要，它可以合理調(diào)整設(shè)備的工作模式，比如說在一些煤層較薄弱的區(qū)域作業(yè)時(shí)，將開采的功率減小，選擇符合此區(qū)域的模式進(jìn)行工作，使空轉(zhuǎn)的情況降到最低，從而將資源的利用率提高。

2.2 使煤礦開采的成本降低

如今，各種先進(jìn)的開采技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，使煤礦業(yè)的工作效率大幅度提高，其中相當(dāng)一部分的企業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了智能化的生產(chǎn)階段。同時(shí)，企業(yè)們關(guān)注的重點(diǎn)就發(fā)生了轉(zhuǎn)移，開始在降低煤礦開采成本的范圍內(nèi)探索。此外，變頻控制技術(shù)還可以對(duì)復(fù)雜的煤礦區(qū)域進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，不僅能使開采的成本降低，還能將開采的任務(wù)順利完成，從而使企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中站穩(wěn)腳跟[2]。

3 變頻技術(shù)在煤礦機(jī)電工程中的具體應(yīng)用

3.1 在空氣壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中應(yīng)用

大多數(shù)的煤炭資源所處的位置都很險(xiǎn)峻，使開采工作的開展十分困難，同時(shí)在開采過程中還會(huì)遇到有害氣體和地下水的阻礙，且有害氣體隨時(shí)都可能會(huì)發(fā)生爆炸，從而威脅到工作人員的生命安全。因此，將空壓機(jī)引入煤礦開采中，可以為井底的工作人員提供新鮮空氣，為井下的設(shè)備提供風(fēng)能。但是，如果壓縮機(jī)工作一直都保持在高頻率的狀態(tài)中，那么機(jī)器發(fā)生故障的概率會(huì)相應(yīng)提高，同時(shí)會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成不小的壓力，以至于影響到其他設(shè)備的正常工作，倘若把變頻技術(shù)將空壓機(jī)有效結(jié)合在一起，不僅可以監(jiān)控煤礦的實(shí)時(shí)結(jié)構(gòu)，還可以保證整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率。比如在開采途中，遇到設(shè)備故障時(shí)，會(huì)選擇事先準(zhǔn)備好的機(jī)器進(jìn)行替換工作，從而忽略了空壓機(jī)的存在，造成了資源的浪費(fèi)，而變頻控制技術(shù)則可以很好的控制處于工作狀態(tài)的壓縮機(jī)，從而減少能源的消耗。

3.2 采煤機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用

采煤機(jī)是主要的煤炭開采設(shè)備，它對(duì)煤炭開采工作的質(zhì)量起著影響性的作用。每個(gè)機(jī)械設(shè)備都有規(guī)定的使用期限，倘若受到一些外在因素的影響以后，使用壽命還會(huì)變短。當(dāng)在井下作業(yè)時(shí)，機(jī)器出現(xiàn)故障后的維修工作也很艱難，這就嚴(yán)重阻礙了開采工作的進(jìn)度。根據(jù)長(zhǎng)期的工作經(jīng)驗(yàn)分析，高負(fù)荷的工作頻率使得機(jī)械設(shè)備的壽命明顯降低，而使用變頻控制技術(shù)就可以很好地解決這一類問題，結(jié)合當(dāng)?shù)氐拿簩咏Y(jié)構(gòu)，對(duì)設(shè)備的輸出功率進(jìn)行合理調(diào)控，不僅減少了故障的發(fā)生率，還可以保持運(yùn)行設(shè)備的穩(wěn)定。此外，變頻控制技術(shù)還簡(jiǎn)化了采煤設(shè)備的操作步驟，使設(shè)備的工作狀態(tài)更加的安全可靠。

3.3 皮帶裝置中應(yīng)用

皮帶裝置是煤炭開采的主要運(yùn)輸設(shè)備，它的工作原理就是通電以后，利用皮帶與齒輪間的摩擦作用，從而帶動(dòng)整個(gè)機(jī)器的運(yùn)行，要想使皮帶一直處于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)，對(duì)電的需求量就非常大，形成資源的浪費(fèi)。通常使用的都是利用液壓耦合裝置促進(jìn)設(shè)備正常工作，且會(huì)附加較多的電壓，為工作增加不少的安全隱患。如果可以使用變頻控制技術(shù)優(yōu)化裝置的工作狀態(tài)，在皮帶裝置正常工作的狀態(tài)下，引入軟啟動(dòng)模式，可以下降電路網(wǎng)的功能損耗，使節(jié)能減排的效果顯而易見。變頻控制技術(shù)還可在設(shè)備維護(hù)中，幫助其采集數(shù)據(jù)信息，利用傳感器進(jìn)度運(yùn)輸設(shè)備的工作情況，快速確定出要檢修的故障位置，提高檢修速度。另外，變頻控制技術(shù)還可以解決耦合器電機(jī)控制失靈的問題[3]。

3.4 提升機(jī)中的應(yīng)用

我國(guó)現(xiàn)階段采用的開采方式是垂直軸或者斜軸開采，但都必須依靠提升機(jī)來運(yùn)送貨物或人員，然后才可以繼續(xù)工作，現(xiàn)在淺層的煤礦資源已趨于枯竭，開采人員只能去危險(xiǎn)的深層開展工作，這就提高了對(duì)提升機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)性能的要求，該環(huán)節(jié)運(yùn)用提升機(jī)的優(yōu)勢(shì)在于可以科學(xué)合理的控制設(shè)備的運(yùn)行速度，在分析設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況以后，將對(duì)外輸出功率進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)還可以給設(shè)備設(shè)置關(guān)機(jī)時(shí)間，在每完成一項(xiàng)開采任務(wù)后，可以自行關(guān)機(jī)，這樣可以讓設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)更加的穩(wěn)定，有效降低輸出成本。

3.5 在通風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用

將變頻控制技術(shù)運(yùn)用在機(jī)電設(shè)備的通風(fēng)機(jī)中，可以把通風(fēng)機(jī)的工作效率提高，風(fēng)壓的增加是傳統(tǒng)通風(fēng)機(jī)中普遍存在的問題，致使通風(fēng)機(jī)的功率一直得不到有效利用，然而，變頻控制技術(shù)的引用，正好可以解決以往所有通風(fēng)機(jī)大面積存在的問題，不但能減少機(jī)電設(shè)備的維修頻率，節(jié)約維修所花費(fèi)的成本，還能使機(jī)械設(shè)備的使用壽命增長(zhǎng)。在使用通風(fēng)機(jī)時(shí)還會(huì)出現(xiàn)沖擊電網(wǎng)的現(xiàn)象，也可以利用變頻控制技術(shù)，控制電網(wǎng)的損壞程度，可以保證通風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。由此可見，變頻控制技術(shù)對(duì)通風(fēng)機(jī)的有效使用影響深遠(yuǎn)。

3.6 在流體負(fù)荷設(shè)備中的應(yīng)用

變頻控制技術(shù)主要就是調(diào)節(jié)流體符合風(fēng)機(jī)與泵的變頻速率。對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速更符合煤礦開采的特殊環(huán)境，風(fēng)機(jī)經(jīng)過改造以后，其轉(zhuǎn)速明顯下降，同時(shí)也使電機(jī)的實(shí)際輸出功率有所減小，節(jié)約了電費(fèi)方面的使用資金。變頻調(diào)速還運(yùn)用在煤礦區(qū)域的給水環(huán)節(jié)中，使得采礦控制技術(shù)操作更加的方便，控制好減速方面的工作，可以使抽水泵的工作步驟更加的穩(wěn)定，還能讓液位保持不變，從而減少泵空轉(zhuǎn)的時(shí)間，縮小頻繁啟停所帶來的能源消耗，還使機(jī)械設(shè)備的損耗也降到了最低點(diǎn)，保證了生產(chǎn)過程平穩(wěn)有序且安全的進(jìn)行下去。

3.7 安全防護(hù)中的應(yīng)用

在新時(shí)代信息技術(shù)高度發(fā)展的大背景下，煤礦開采的難度也日益增大，此時(shí)安全防護(hù)工作的重要作用不能忽視，煤礦企業(yè)也在努力尋找著保護(hù)開采人員生命安全的有效措施。其中變頻技術(shù)的就可以和現(xiàn)代的智能系統(tǒng)有效對(duì)接，同時(shí)，再借助先進(jìn)的信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將各個(gè)機(jī)械的工作狀態(tài)夠聯(lián)系在一起，以便很好的觀察井下作業(yè)的實(shí)時(shí)情況，降低設(shè)備在慣性影響下的啟停次數(shù)，從而使設(shè)備擁有更長(zhǎng)的使用時(shí)間，從而使得工作人員在安全的環(huán)境中進(jìn)行采礦工作。

4 變頻控制技術(shù)未來發(fā)展展望

在我國(guó)煤礦能源即將面臨危機(jī)的時(shí)候，變頻技術(shù)的出現(xiàn)剛剛好，并且的得到了企業(yè)的認(rèn)可，現(xiàn)在的變頻技術(shù)也在不斷的發(fā)展改變，煤礦設(shè)備方面已研究出了智能化的技術(shù)模塊，同時(shí)變頻技術(shù)的發(fā)展也帶動(dòng)了壓頻比控制技術(shù)的前進(jìn)。在實(shí)際應(yīng)用中使用最頻繁就屬轉(zhuǎn)矩變頻和矢量變頻控制技術(shù)，但是這依然是不夠的，還需要對(duì)此技術(shù)進(jìn)行更深入的探討，其中培養(yǎng)資深的變頻技術(shù)人員也包含在未來的研究范圍內(nèi)。

5 總結(jié)

綜上所述，在能源使用量呈下滑趨勢(shì)的今天，怎樣才可以將資源的利用率最大化成為了各行各業(yè)所關(guān)注的重要內(nèi)容。煤炭資源是我國(guó)一項(xiàng)重要的能源，一旦被挖掘用盡，就再無可利用的資源，因此，就需要將變頻控制技術(shù)發(fā)揮出最大的應(yīng)用效果，從而降低開采中的能源消耗，保持煤礦企業(yè)長(zhǎng)久穩(wěn)定的發(fā)展下去。

參考文獻(xiàn)：

[1]葛磊，盛文華，步明燕.變頻控制技術(shù)在煤礦機(jī)電中的應(yīng)用探析[J].中國(guó)戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2020（6）：103.

[2]李進(jìn).試論變頻控制技術(shù)在煤礦機(jī)電中的應(yīng)用[J].中國(guó)戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2019（48）：17.

[3]劉文財(cái).變頻控制技術(shù)在煤礦機(jī)電中的應(yīng)用[J].大科技，2019（3）：177-178.

作者簡(jiǎn)介：

王冬（1994- ），男，漢族，山西盂縣人，本科學(xué)歷，機(jī)電助理工程師，研究方向：礦井機(jī)電。