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

戚新軍

（上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司，上海 200125）

1 研究礦山機(jī)電設(shè)備變頻控制技術(shù)的必要性

變頻控制指的是通過對變頻控制的工頻信號進(jìn)行轉(zhuǎn)化，對交流電進(jìn)行有效控制。礦山機(jī)電設(shè)備變頻控制技術(shù)的提出主要是針對實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備自動化，通過設(shè)置變頻控制操作模式，為礦山機(jī)電設(shè)備的開發(fā)提供依據(jù)。實(shí)現(xiàn)礦山機(jī)電設(shè)備變頻控制技術(shù)的前提條件，是建立礦山機(jī)電設(shè)備控制目標(biāo)，一般情況下，在逆變器中引進(jìn)礦山機(jī)電設(shè)備變頻控制技術(shù)，利用該技術(shù)可直接增強(qiáng)礦山機(jī)電設(shè)備控制性能，進(jìn)而提高礦山開采效率。目前，我國已針對礦山機(jī)電設(shè)備變頻控制技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行研究，證明礦山機(jī)電設(shè)備變頻控制技術(shù)對提高機(jī)電設(shè)備性能方面的有效性。為了提高礦山機(jī)電設(shè)備的安全系數(shù)，本文提出了礦山機(jī)電設(shè)備變頻控制技術(shù)原理及應(yīng)用研究。

2 礦山機(jī)電設(shè)備變頻控制技術(shù)原理

礦山機(jī)電設(shè)備變頻控制技術(shù)的具體原理，如圖1所示。

圖1 變頻控制技術(shù)原理示意圖

根據(jù)圖1所示，通過圖1過程就可以利用變頻控制技術(shù)對機(jī)電設(shè)備進(jìn)行無級調(diào)速，變頻控制機(jī)電設(shè)備，減少不必要的能耗。因此，在進(jìn)行礦山機(jī)電設(shè)備變頻控制工作過程中，通過逆變器將變頻控制技術(shù)引進(jìn)礦山機(jī)電設(shè)備的操作流程中，為實(shí)現(xiàn)變頻控制提供技術(shù)支持。從而就能夠發(fā)現(xiàn)礦山機(jī)電設(shè)備變頻控制技術(shù)在操作中存在的問題，通過礦山機(jī)電設(shè)備變頻控制技術(shù)，有針對性地解決以上問題。

3 礦山機(jī)電設(shè)備變頻控制技術(shù)應(yīng)用

礦山機(jī)電設(shè)備變頻控制技術(shù)的具體應(yīng)用，如表1所示。

結(jié)合表1所示，下文將對以上礦山機(jī)電設(shè)備變頻控制技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行闡述，具體內(nèi)容如下。

表1 變頻控制技術(shù)應(yīng)用信息表

3.1 皮帶設(shè)備中變頻控制技術(shù)的應(yīng)用

由于皮帶設(shè)備在啟動時會產(chǎn)生巨大的電流，導(dǎo)致經(jīng)常出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。將變頻控制技術(shù)應(yīng)用在皮帶設(shè)備，能夠通過布拉格波長，直接反映采集與處理皮帶設(shè)備故障信息，通過調(diào)節(jié)布拉格波長變化，對皮帶設(shè)備進(jìn)行變頻控制，從而保證皮帶設(shè)備的穩(wěn)定性能。變頻控制技術(shù)在皮帶設(shè)備中的應(yīng)用目的，是將皮帶設(shè)備出現(xiàn)故障的概率降至最低，尤其是在礦山開采時，可通過變頻控制技術(shù)，實(shí)時控制皮帶設(shè)備運(yùn)行中的工作狀態(tài)，確保皮帶設(shè)備的正常運(yùn)行。

皮帶設(shè)備中變頻控制技術(shù)的應(yīng)用主要包括3部分，數(shù)據(jù)采集部分、數(shù)據(jù)傳輸部分以及技術(shù)化處理部分。數(shù)據(jù)采集部分主要是通過變頻控制技術(shù)采集皮帶設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時的正常信息數(shù)據(jù)以及異常信息數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)傳輸部分主要是通過變頻控制技術(shù)的數(shù)據(jù)通訊功能，對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸通訊；技術(shù)化處理部分是變頻控制技術(shù)的核心功能，通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化分析，提前預(yù)測皮帶設(shè)備可能會出現(xiàn)故障的時間及精確位置。通過變頻控制技術(shù)得出的變頻控制結(jié)果，確保皮帶設(shè)備的正常運(yùn)行，避免過載生產(chǎn)可能造成的危險(xiǎn)，大大提高礦山機(jī)電設(shè)備使用的安全性。

3.2 提升設(shè)備中變頻控制技術(shù)的應(yīng)用

提升設(shè)備中變頻控制技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在控制決定提升設(shè)備電源頻率的相關(guān)參數(shù)。由于變負(fù)載狀態(tài)下，提升設(shè)備超聲驅(qū)動工作中的頻率主要由電源電阻與電容容量決定，因此，可根據(jù)提升設(shè)備元件的實(shí)際電阻值，調(diào)整電源固定頻率，輸出占空的脈沖信號。將緩沖區(qū)域的電源值作為超聲驅(qū)動裝置的輸入電壓，控制在變負(fù)載狀態(tài)下的角度參數(shù)，改變與電阻串聯(lián)的等效電流，建立頻率校正模型。采用相對簡單的雙線性結(jié)構(gòu)，將電阻頻率與電源頻率重合的問題列入模型的構(gòu)建中，探索電源頻率轉(zhuǎn)換的發(fā)生點(diǎn)。設(shè)計(jì)每組超聲裝置中至少3個跟蹤點(diǎn)，輸入/出端各一個，同時在電流流經(jīng)區(qū)域，采用調(diào)整電容的方式，設(shè)定中間跟蹤點(diǎn)，檢索電流頻率值，證明此時狀態(tài)下為提升設(shè)備超聲驅(qū)動的最佳工作狀態(tài)。

根據(jù)上述提出電源頻率跟蹤點(diǎn)，以提升設(shè)備超聲驅(qū)動電阻單機(jī)片為頻率跟蹤的核心，控制A/D轉(zhuǎn)換輸出電壓值的遞減趨勢，根據(jù)正常運(yùn)行狀態(tài)下的電壓值控制，改變輸出頻率的電壓值，將波形器產(chǎn)生的信號作為時鐘信號，則變負(fù)載狀態(tài)下電流頻率之間呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系，因此，其最小值便為跟蹤點(diǎn)電流頻率的最大值。計(jì)算計(jì)數(shù)器電流頻率，并在電路中顯示，則其計(jì)算公式，如公式（1）所示：

根據(jù)上述計(jì)算公式，將提升設(shè)備濾波電流頻率轉(zhuǎn)換成平整電流信號，記錄每次計(jì)算數(shù)據(jù)電壓值，以此獲取電路的實(shí)效電流值，若存在當(dāng)次記錄值高于上次記錄值，保留此次數(shù)值，反之，保留上一次數(shù)值，當(dāng)電流頻率增加超過驅(qū)動電源變負(fù)載狀態(tài)下的額定值時，記錄在額定范圍內(nèi)的最大電壓值。假定超聲驅(qū)動振動諧波頻率在此范圍內(nèi)，此時，電壓對應(yīng)的頻率值即為電源振動能力，以此實(shí)現(xiàn)對變負(fù)載狀態(tài)下的提升設(shè)備超聲驅(qū)動電源頻率的變頻控制。

3.3 通風(fēng)設(shè)備中變頻控制技術(shù)的應(yīng)用

在應(yīng)用變頻控制技術(shù)進(jìn)行通風(fēng)設(shè)備調(diào)試過程中，考慮到通風(fēng)設(shè)備遠(yuǎn)程變頻控制自動化能力較差，為了提高通風(fēng)設(shè)備的控制效率，應(yīng)使用變頻控制技術(shù)進(jìn)行如下的要點(diǎn)控制：在實(shí)施對于通風(fēng)設(shè)備的調(diào)試控制過程中，一旦發(fā)現(xiàn)通風(fēng)設(shè)備存在的故障，則立即對通風(fēng)設(shè)備的工頻信號進(jìn)行控制，保證調(diào)試能夠繼續(xù)進(jìn)行。若調(diào)試失敗，則立即停止操作，確保通風(fēng)設(shè)備處于完全關(guān)閉狀態(tài)的情況下，再進(jìn)行后期的變頻控制。

因此，針對變頻控制技術(shù)在通風(fēng)設(shè)備中的應(yīng)用研究：

要了解變頻控制技術(shù)對通風(fēng)設(shè)備的控制程度。對通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行資源化的區(qū)域變頻控制改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)通風(fēng)設(shè)備的變頻控制基于通風(fēng)設(shè)備對變頻控制提出的要求，根據(jù)GPIS實(shí)時定位，保障變頻控制技術(shù)在通風(fēng)設(shè)備中的合理應(yīng)用。

綜上所述，通過通風(fēng)設(shè)備中變頻控制技術(shù)的應(yīng)用研究，證明了變頻控制技術(shù)的有效性。

4 結(jié)語

通過本文研究可知，變頻控制技術(shù)不僅可以延長礦山機(jī)電設(shè)備的使用壽命，還能夠降低生產(chǎn)成本，從根本上提高機(jī)電設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。雖然目前礦山機(jī)電設(shè)備變頻控制技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于礦山機(jī)電設(shè)備變頻控制中，但是，要想進(jìn)一步提高變頻控制技術(shù)的應(yīng)用力度，還要加強(qiáng)對變頻控制技術(shù)的進(jìn)一步研究，從而推動變頻控制技術(shù)在礦山機(jī)電設(shè)備中的使用頻率。本文沒有對礦山機(jī)電設(shè)備變頻控制技術(shù)的具體使用方案進(jìn)行深入研究，可以作為礦山機(jī)電設(shè)備變頻控制技術(shù)以后研究重點(diǎn)內(nèi)容。