矿山机电设备变频控制技术原理及应用研究

葛均超

（临沂矿业集团有限责任公司，山东 临沂 276017）

矿山机电设备在矿山开采中具有重要作用，但也会产生大量能源消耗，如何减少这些能源消耗是采矿行业需关注的问题。在此背景下，可将变频控制技术运用其中，这能有效减少能源的消耗，还能在一定程度上保护周围的环境，实现良好的节能功效。

1 矿山机电设备中变频控制技术应用的意义

变频控制技术是一种综合应用技术，它基于电气传动技术、电力电子技术，能够转化变频控制的工频信号，有效控制交电流。当前我国许多学者研究了变频控制技术在矿山机电设备中运用的可行性，证实了它有着许多的优势，主要体现在以下的方面：（1）在作业状态上，当前变频控制技术较为成熟，运用到矿山机电设备中会降低故障发生的频率，能有效保障各项控制功能的运行，让设备有着更稳定的作业状态。（2）在生产效益上，变频控制技术具有综合性，其系统包括启动控制、自动化控制、速度调节等，将它运用到矿山机电设备中，设备的运行会更加灵活，这能有效减少人力资源的数量，让矿山企业得以降低成本。同时，如果机电设备不在运行的状态，这一技术的应用可让它进入低功率状态，如此能更好地控制成本。（3）在环保方面，矿山开采运用机电设备不仅会消耗大量能量，还会产生大量烟气，出现环境污染问题，变频控制技术应用到其中能改善这一情况，有助于控制能源消耗、减少机电设备的磨损，减少污染气体的排放，能在很大程度上保护环境。

2 矿山机电设备变频控制技术的工作原理和未来发展方向

2.1 变频控制的基础原理

变频控制其模式是交流电与直流电互相转化，基本原理是在电能不变的情况下，对电流频率进行改变，以便控制电机运行和转速。变频控制基本原理包括整流原理和逆变原理的内容；逆变原理是为了改变电压，技术人员会构建一个桥式逆变电路，对电路中的开关开合进行控制，当电压到达一定程度后，电流频率会发生改变，实现逆流。整流的基本原理是为了改变电流频率，利用整流电路中的开合开关，让交流电转化为直流电，如此便能实现整流。

2.2 变频控制技术的工作原理

在机电设备中，变频控制技术与电机传动技术、微机技术有密切的关系，在实际的运作中，能够将强电弱电技术与机电技术融合，形成电子技术，这一技术具有综合性。变频控制技术会借助电子半导体转化工频电源，将电源转化为其他工作频率，如此机电装备便形成了，其目的是对电量进行控制。变频控制技术能够有效梳理工频交流电压，将其转化为直流电压，在调整电压时，会运用逆变量装置，实现合理调节电压目的，让电动机有更多的电源。变频控制技术运用无极调速变频控制机电设备，让不必要的能耗得以有效降低，逆变器在机电设备变频控制中起到重要作用，可将变频控制技术引入到设备的操作流程中，可让变频控制有技术的支撑，如此人员能够发现此操作中存在的问题，会采取措施解决问题。通过上述阐述可知，要运用变频控制技术，可在电源系统中设置一个识别装备，此装备中要有工频信号和逆变器，如此便有效控制矿山作业中复杂的机电设备，能实现提升作业水平，降低能源消耗等目标。

2.3 未来发展方向

当前，世界能源供给不能满足人类发展的需求，面临短缺的问题，在这一背景下，变频控制技术应运而生，在各行各业中被广泛使用，将它运用到矿山机电设备中具有重要的意义，因为这一技术已有了改进，具有智能化，它能促进压频控制技术的发展。这项技术的发展前景广阔，许多研究者进行了深入研究，将它与人工智能、自动化控制结合起来，让其不断发展创新，这能有效提升调速集成化水平，也会完善变频控制技术的功能，实现理想的调频控制效果，还能实现参数识别、编程等功能。

3 矿山机电设备变频控制技术的具体应用

3.1 在皮带设备中的应用

皮带设备在矿山机电设备的作用是传送物料，矿山的开矿区域有很大的规模，传送有着很远的路程，这会给皮带系统带来很大的损耗。矿山作业应用的皮带设备具有较大的功率，在启动时会产生强大的电流，很容易出现断裂的现象。根据这一情况，应用变频控制技术能利用布拉格波长采集皮带设备故障的信息，直接处理这一故障。工作人员想要变频控制皮带设备，让其具有稳定性，可调节布拉格波长，实现稳定作业的目标。皮带设备中运用变频控制技术，还能最大程度上降低皮带设备出现故障的频率，可对皮带设备运行的状态进行实时控制，当发现问题时及时解决，延长皮带设备的使用寿命。

变频控制技术应用到皮带设备中，能够进行技术化处理、数据传输、数据采集这三方面的工作，变频控制技术的核心功能便是技术化处理，作用在于智能分析数据，对皮带设备可能出现故障的位置、时间进行预测，通过技术解决出现的故障问题，让皮带设备得以正常运转，人员也可对皮带的负载情况进行实时观察，调整输出频率，这不仅能够节约资源，还能保障矿井工作的安全性。

3.2 在提升设备中的应用

在矿井开采作业中，提升机是必不可少的，它是一种非常重要的装置，其作用是对各种物质材料进行运输。当前，矿井提升机的基本原理是将金属电阻接入到电路中，再利用接触器来切断电阻，实现调速的目标。虽然这种方式有一定的优点，但也存在许多问题，如调速精度不高、调速的范围小等，还会对提升机的运输效果产生不利的影响。由此，想要让提升机的运作效率提升，抱枕调速，将变频控制技术运用到其中是必要的，这一技术能够有效解决上述的问题，能更好提升设备的运行效率，让设备在安全、稳定的状态下进行调速。这里的调速指的是调节电器控制，而不是调节机械控制，如此提升机在矿山作业中的磨损和冲击力会大大降低，这能让设备的使用寿命得以延长。变频控制技术还有其他的特点，如回馈制动，当提升机没有开展作业时，电动机会产生再生能源，此时能源会传输到电网，这能实现节能的目标。人员可用变频控制技术编写程序，减少直行继电器的数量，如此能优化矿山生产的成本，能让采矿企业获得更多的经济效益。当系统出现故障时，人员可通过编程器或显示屏来检查，这检查方式简单有效，可进行大力推广。

3.3 在通风设备中的应用

变频控制技术运用到通风设备中具有重要的意义，通风设备用在矿山开采中，能保持井下空气的流通，排出有害气体，让矿工呼吸到新鲜的空气，保证他们的生命安全，展现“呼吸”的价值。当前，一些采矿企业为了开采到更多的矿石，会加大开采的深度，这对通风机有着更高的要求，功率要强大，能满足矿井开采的实际需求。针对这一点，可将变频控制技术运用到通风机中，它能根据风量调节通风机的功率，让其保持在合理的范围内，节约电能，延长通风机使用寿命。在通风设备中运用变频控制技术也能让设备中的电流得以有效降低，更好保护矿井设备和其他配套设施，如此，采矿企业便不必将大量的资金投入到设备维修中，能有效地减少生产的成本。

3.4 在采矿机中的运用

矿山开采作业离不开采矿机，它有着复杂的作业环境、恶劣的工作条件，这些因素会影响到采矿机设备，会影响设备的使用效率和寿命。变频控制技术运用到采矿机中，可实现自动化的控制，工作人员可运用电子设备，如电脑、手机实时调节控制采矿机采矿石的进度，如此采矿人员便不必在这种恶劣的环境中进行采矿作业，能有效提升采矿的质量。变频技术运用到采矿机中还有着许多的优点，在以往，电气设备的启动会产生瞬间大电流，会对设备造成损伤，运用变频控制技术能够避免这一问题，人员可通过此技术获取稳定的电流，这样也能有效控制、调节采矿机运行的速度，让采矿企业获得更多的经济效益。变频控制技术能控制机器运行的牵引速度，这样能减少能源的消耗量，节约能源，还能保证矿山开采作业的效果。

3.5 在井下绞车电控制系统中的应用

绞车电控制系统在实际运用中需注意一系列的问题，如要注重输出电源、电压、输出的频率、频率变动的幅度，这些都要满足相应的规定，同时，实际采矿工作还需具备自动转距提升功能，以免影响其他设备的作。在低频运作过程中，绞车电设备很容易出现持续发热的情况，将变频控制技术运用到其中，会配以冷却的设备，这能让绞车电控制体系有更好的运行状态。当前自动化水平不断提升，绞车机电设备也可引入多种自动化技术，如PLC，实现这一目标，可将电气自动化技术与变频控制技术结合起来，共同运用到绞车机电设备中，智能程序可实行自动断电，以免设备出现多种故障，如超速、过载的步伐，有效保证矿工的安全。人员还可在电控系统中安装变频控制技术，当发生故障时，操作台上会显示故障的类型、名称，技术人员可减少排查和维修的时间，让这一设备的运行效率得以大大提升。在绞车机电设备中运用这一技术还能双重保护绞车的软硬件设备，深度指示器在程序内设定相应的数值，如此当设备出现故障时，可在第一时间发出报警信号，提醒工作人员来解决。

3.6 在井下水泵中的应用

井下水泵在矿井中起到的是排水的作用，矿井在建设时受季节、富水区域的影响，涌水量是不同的，这会影响井下水泵的排水作业，在此背景下，工作人员需正确了解用水量和水泵类型的关系，这会加大工作的难度。变频控制技术应用到水泵中可改造和升级电机设备，因为矿井的排水量与电机有着密切的关系，可根据排水量对电机的运转速度、功率进行相应调整，让矿井的实际排水需求得以满足，这样不仅能够延长水泵使用的期限，还能实现节约能耗的目标。还可将变频控制技术用于离心泵中，用于矿山的给水、给液，这能够灵活控制抽水泵，让它不必过度增速、减速，有正常的启动、停止，让系统操控的灵敏度得以有效提升。变频控制技术的应用，还能让离心泵的机械冲击得以明显降低，让产品的应用年限得以延长，如此离心泵的磨损程度也会降低，能避免出现反复启停、增速减速的情况。主排水泵操作系统可分成两种，一种是远程操纵，一种是就地操作，这一系统的驱动设备大多属于后者，它能直接操控泵机的电动闸开关，让设备在远程状态下便可被控制，在控制电动闸开关时，工作人员可通过井上上机监测系统，还可通过远程连锁智能操控，如此能让装备检测取得良好的效果。

3.7 在渣浆泵中的应用

在矿工业领域中，渣浆泵使用的频率最为广泛，它的工作原理借助离心驱动力，将电能转化为智能，其特点是功率大、等级复杂，长期运行还会造成磨损的情况。在渣泵机中运用变频控制技术，可有效改善这一情况，能优化渣浆泵加速模式，并对程序进行智能控制，让这一设备在运行中有着更高的安全性、平稳性，有效减少机械的损耗，大大延长运行的时间。

4 结语

综上所述，采矿业是我国的重要产业之一，在不断发展的同时，对机电设备性能的要求不断提升，为了降低消耗、调节功能、保护环境，可将变频控制技术应用到矿业开采机的各个工作环节中，保障矿山机电设备的安全运行，提升采矿的效率，促进我国采矿业的发展。实现这一目标，需要矿业工作者对这一技术有正确的认识，能够充分应用，积极引进，充分展现它的作用。