试析矿山机电设备中变频控制技术的应用探究

发表时间:2018/10/8   来源:《新材料.新装饰》2018年5月下   作者:王晶
[导读] 中国在最几年来科学技术快速进步,出现了经济发展与能源消耗不成比例的现象。能源的大量消耗导致短缺,经济发展速度快,能源供不应求,这就必然会影响经济的可持续发展。能源问题是关乎到国民经济发展的大问题,特别是高新技术应用广泛的今天,就更需要对能源节约高度重视。要提高矿山机电设备的利用效率,采用变频控制技术是非常必要的,不仅可以改善矿山机电设备的运行状况,还可以对能源消耗有效控制,提高企业的经济效益。本论
(河北建投小额贷款股份有限公司,河北省 石家庄市 050000)
摘要:中国在最几年来科学技术快速进步,出现了经济发展与能源消耗不成比例的现象。能源的大量消耗导致短缺,经济发展速度快,能源供不应求,这就必然会影响经济的可持续发展。能源问题是关乎到国民经济发展的大问题,特别是高新技术应用广泛的今天,就更需要对能源节约高度重视。要提高矿山机电设备的利用效率,采用变频控制技术是非常必要的,不仅可以改善矿山机电设备的运行状况,还可以对能源消耗有效控制,提高企业的经济效益。本论文针对矿山机电设备中变频控制技术的应用展开研究。
关键词:矿山;机电设备;变频控制技术
 
        1变频技术简介
        煤机电设备生产中需要满负荷工作数十个,甚至数百个小时。为同时兼顾节约资源与矿山开发的需求,就必须推动变频技术的应用。事实上变频技术是技术的总称,主要包括下述几种技术:电力电子、计算机以及电机传动,这些技术与机械设备、强弱电技术有机整合到一起,便成为了综合性很强的全新技术。变频技术工作原理为工频信号在通过半导体后,变回形成其他级别的频率。之后利用其他设备转化工频交流电,将其变成直流电,利用逆变器实现电压、电流的控制与调节。这便是机电设备无极调速的原理。此外煤机电设备变频技术所用的为电流频率与电机转速同比增长,利用电流频率控制电机转速,进而达到电机稳定运行、电机转速有效控制的目的。变频电路主要包括控制、逆变、直流、整流多个部分,各个部分互相影响,在共同的作用下实现电机整体控制,提高电机效率,降低能源损耗。
        2变频技术原理
        矿山机电变频技术有着很强的综合性特征,包括信息化、电机传动、电力电子与计算机都是矿山机电变频技术的核心内容。在多年的研究与发展作用下,变频技术如今已经呈现出这样几种特征:首先工频电信号能够在通过半导体的过程中,转化为其他种类、频率信号。其次,已转化工频交流电在这一过程中被转化成直流电。最后,借助于逆变器可以实现调节与控制机电设备电压、电流的目的,进而确保机电设备时刻保持在无极调速状态。为使机电设备转速可以得到有效控制,就必须采取变频技术,在降低能源消耗的基础上,提高机电设备的工作效率和自动化水平。
        3变频节能技术在矿山机电设备中的应用
        3.1在矿井提升机中的应用分析
        提升机在矿井中的主要作用是对施工人员、施工材料进行安全的输送,在矿山生产中具有决定性的地位。一般传统的方法是先将金属电阻器连接到电机转子电路的内部,再利用接触器、鼓控制器将电阻器切断,进而达到调速的目的。不可避免地会产生一些问题,比如过度消耗电阻、散热不好等。因为电阻调速的速度范围太小,这就造成了精确度不够的现象。在进行分散、减速的工况下,应当具备相应的低频电源或者动力制动直流电源,这就非常容易导致设备损坏,并造成巨大的电能浪费。此时,矿井生产安全性遭到质疑,这就会影响矿井生产以及经济效益。将变频节能这一技术应用于矿井提升机中,可以从根本上避免很多问题,达到无极平稳的减速、加速,提高系统性能,加强保护,其优势有:第一,制动、速度是用过电气进行控制的,降低了冲击与机械磨损,增加设备使用时间;第二,回馈制动,如果提升机是在负力状态下,那么电机会将产生的再生能量直接反馈给电网,这样不仅节省了电能,还增加制动力矩,提高绞车安全性;第三,对精确度的控制较高,并且其可扩展性能非常好,通过修改内部程序能够对系统的功能参数进行相应的调节,这样就不用更改硬件接线,便可以实施柔性控制。
        3.2变频节能技术在铜矿井下通风系统的应用
        在工频情况下,大电机频繁启动和停止是非常困难的,同时会导致电能的损失和电流冲击,对电动机安全、使用寿命造成不利影响。

变频器可对风机频率进行调节,进而调节风机运行功率,减小不必要的功率损耗。此外,可减小电动机发生故障的频率,增加电动机使用时间,减小电网的无功功率的损失以及对容量的要求。为了发挥变频器支持井下风机的功能,科学地利用风机的变频调速,需要采用适合矿井通风机井下调速的节能控制系统。因为矿井下空气流量不断变化,所以不适合使用闭环控制。一般传感器等反馈设施很难使用保护设施,再加上矿井下灰尘多、比较潮湿,所以传感器极易受到放炮等影响,因此,可使用开环控制。
        3.3变频控制技术在通风机中的应用
        皮带机也是矿山设备消耗功率巨大的设备。皮带机通过绕线电机经过转子绕组,保障机器工频与机器正常运行。皮带机工作原理为利用轮毂转动摩擦力,使皮带变形,带动皮带运动。皮带机工作方法通常都是空载启动,之后在皮带转子处接入串接电阻,保障皮带传输和工作质量。对皮带机来说,皮带机启动时的瞬间电流非常巨大,因此很有可能会在较大冲击力的影响下,使皮带机电机内部出现持续发热问题。除此之外,短暂的启动时间同样会让皮带短时间内便出现断裂与老化的问题。液力偶合器会使得电机内部出现油液温度上升以及零部件磨损。这些问题都会增加机电设备的维修成本降低皮带机的运作效率。液力偶合器启动时有着许多技术性问题较难克服,所以必须将变频技术渗透于皮带机当中,实现软起软停,保障皮带机稳定性和持久性。除此以外,变频技术在皮带机的应用,还能够结合皮带机的实际负荷情况,准确调整皮带机的输出、力矩以及频率,使电机以恒频恒速状态下运行。在节省电能的同时,提高了皮带机的工作效率。最后变频器还能够结合皮带机的工作能力制定准确、详尽的反馈机制。进而减少皮带机运作时对于电能的损耗和浪费,降低皮带机系统设备的维护费用。当然它所带来的环保影响也是值得我们高度关注的。
        3.4变频控制技术在通风机中的应用
        随着开挖不断加深,风压井继续增加,风机要求的功率增加。然而,风机功率已成为矿山开发的一个重要问题。矿井通风设备采用变频调速后,可根据巷道的风量要求调整速度,避免功耗,具有非常明显的效果。通过改造逆变器,风机能够进行变频软启动,避免了启动电流造成的不良影响,并且不会影响到设备,也可以随意启动和停止。在大多数情况下,通风机运行速率比较小,所以减小了通风机工作量,延长其使用时间,降低不必要的检修。
        3.5在流体负荷设备中的应用
        变频节能技术在流载设备中的应用主要体现在风机和泵的变频调速中。变频调速技术在风机中的应用不断增加,同时也针对铜矿环境设计出专门的变频调速装置。在风机改造后,实际转速比改进前的最小速度降低了很多。电机的实际输出功率是在前导器半关闭时的高1/3风量与风压,更适合于矿井的特点,每年可节省大量的电力。该变频调速在采区供水和液压泵中灵活应用,降低了设备的机械影响,提高了工艺系统控制的灵活性,促进产品质量的增加。可以控制泵的平稳启动和停止,及时加速和减速。它保证了井下液位的恒定水平,减少了泵的空闲时间所带来的大量的能量消耗,同时也减少了机械设备不必要的损耗,从而确保了生产的安全高效运行。
        结语
        综上所述,矿山企业所使用的各种设备存在能源消耗量高的问题,导致企业的运行成本过高,也没有达到节能减排的要求。矿山机电设备的运行中,要提高设备的运行效率,采用变频控制技术是非常必要的,可以根据工作需要调整能源供应,不仅降低了能源消耗,而且机电设备的运行效率也会有所提高。矿山企业将机电设备与变频控制技术有效结合,对矿山行业的可持续发展可以起到一定的促进作用。
参考文献
[1]马宗华.试析矿山机电设备中变频控制技术的应用探究[J/OL].世界有色金属,2018(06):34+36
[2]李平生.变频控制技术在矿山机电设备中的应用[J].内蒙古煤炭经济,2017(23):38+43.
 
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