变频技术在现代矿山机电工程中的应用

赵 磊

变频技术是一种新型的生产方式，将其应用到现代化的矿山生产过程中，能够有效提高矿山机电生产效率，变频技术结合了电子技术、发动机传动技术、计算机技术等，重点强调自动化调节，可以将其应用到高压电流机以及各种强弱化生产过程中。在实际应用过程中，利用变频装置对强弱电流进行组合，矿山机电行业应用变频器控制技术主要就是将半导体器件收集到的功率和电流转化为相应的频率，然后以直流的方式发送相关的电流信号以及功率，再通过逆变器控制相应的电流和电压。

1 变频技术应用原理

矿企在实际生产开采过程中，变频技术已经获得了非常广泛的应用。变频技术是一种新型的生产技术，主要结合了电力电子技术、电动机传动技术、计算机系统，由于变频技术具备非常强大的调节功能，现如今，已经广泛应用于机械生产以及强弱电运行过程中，在矿山机电设备运行过程中，使用变频技术能够真正实现强弱电的有效结合，利用机电一体化技术对矿山实际生产环节进行有效的控制。变频技术主要就是利用半导体器件收集电流信号转变为相关的频率，然后再将电流信号以直流电的形式输出，利用逆变器对电流和电压进行相关的控制，所以在使用过程中具备较高的变频效率和更加精准的变频作用。

由于变频技术具备较强的实用性和功率因数，在矿山机电工程中应用非常的广泛。就目前的实际状况来看，将变频技术应用到矿山机电工程中，能够有效提高矿产资源的生产效率，尽量减少资源的浪费，交流变频技术主要就是包括电机机电、电力电子技术、计算机技术。现代化的机电设备运行过程中，利用变频技术，可以转化功率电源，从而对现代化的机电工程设备进行精准的控制。在实际应用过程中，变频技术的主要应用原理是对系统运行中的工频电流进行转变，将其转变为直流电压，直流电压转变以后变成交流电压，确保电机的安全稳定运行。现如今，人们的节能环保意识越来越强烈，机电设备运行过程中使用变频技术已经成为了主要发展趋势，能够有效降低机电设备运行过程中产生的负荷，确保机电设备运行的安全性，尽量减少意外事故的出现，从而促使矿企的经济效益和社会效益达到双丰收。由于机电设备所处的环境相对比较特殊，使用变频技术能够确保电压供应的稳定性，支持机电设备保持平稳运行。另外，变频技术还具备启动性能良好的特点，在矿山机电设备运行过程中能够确保各个机电设备的正常运行，从而保证工作人员的生命财产安全，从根本上提高矿产资源的开采效率，尽量减少资源的浪费。

2 变频技术应用价值

随着经济发展速度的不断提升，我国对于各种能源的需求量也在不断的增大，能源开采行业也逐渐加大了开采规模，将变频技术应用到矿山开采和生产中，其体现出的应用价值主要包含以下三个方面：高效性、节能性和安全性。

矿企在实际开采过程中，使用变频技术的机电设备，主要包括风机、空气压缩机、提升机、传送带等等。实际应用环节变频技术的高效性主要体现在速度调节方面。举例来说，在提升机中使用变频技术对其进行速度调节会更加简便，而且其运行效率也能够得到一定的提升，以往提升机在运行过程中使用转子串电阻的方式来调节运行速度，其可以调节的范围相对较小而且精准度不高，同时相关工作人员在实际操作中还很容易出现人为失误，进一步影响调节的精准度，导致提升机的使用寿命急剧下降。

变频技术的节能性价值，主要体现在实际应用过程中可以降低机电设备的能源消耗，从而提高设备的经济效益。矿企运行过程中，风机主要就是利用调节气门开多的方式来完成自己的工作，以往风机运行过程中产生的能源消耗量非常大，也会进一步增加矿企的生产成本，如果在风机运行过程中使用变频技术，就能够有效降低能源的消耗。此外，还可以帮助矿企选择更小型的风机设备，降低运行成本。

安全性主要体现在智能化和自动化方面，在矿山机电设备中使用变频技术相关工作人员，可以在控制系统的一端对设备进行操控，这样就能够避免工作人员进入到工作环境直接调节的状况，不仅可以使工作人员远离现场危险的操作环境，还能够切实提高机械设备调节的速度和精准度，防止出现操作失误的现象。所以，使用变频技术还能够有效提高机电设备运行的安全性。

3 矿山机电工程中变频技术的应用

3.1 矿山提升机

我国大部分地区的矿产资源都埋藏在地下，属于地下矿山，而针对地下矿井在生产和开采过程中必须要使用的提升机设备，在实际生产环节，使用提升机运送矿工及相关的设备，在实际运送过程中，需要将被运送的物资和人员达到指定的位置。矿企开采过程中，提升机的运行速度，需要根据实际生产的需求进行不断的调整，甚至在某些特定的时期还需要对提升机设备进行重启，这就要求能够精准地调节其提升机的运行速度，以往提升机在运行过程中，对于工作人员的专业性有着非常高的要求。而在使用变频技术以后，能够有效降低工作人员的作业难度，还能够保证提升机设备运行更加安全更加稳定，切实提高矿山生产环节的安全性。同时，使用变频技术以后也不需要在提升机中安装继电器，能够有效降低线路维护工作中产生的作业量，保证工作人员的人身安全。另外，使用变频技术还能够对提升机进行精准的操控，所以工作人员可以进行电路修改来提高设备的运行效率，能够更加精准、更加高效的完成提升机调节，从而减少设备之间出现的摩擦，切实提高提升机的运行效率。

3.2 空气压缩机

风机在运行过程中，会使用到空气压缩机等设备，而且需要长时间的运行，目前空气压缩机在实际应用过程中，都需要设置运行时间的上限和下限，交流电机应用过程中，如果超出了空气压缩机使用的上限，就会导致压缩机自动关闭进气阀门，一旦关闭了进气阀门，就会出现压缩气体，导致电动机处于空载的状态，产生了非常严重的能源消耗。与此同时，如果小于空气压缩机的运行下限，那么压缩机就会自动打开进气阀门，对空气进行压缩，导致电动机处于重载状态。在实际运行过程中，如果没有对其运行需求进行精准的预测，导致矿企的实际生产量和空气需求量不一致，就会产生非常严重的资源浪费和供应缺失的现象。空气压缩机运行状态下，需要频繁更换频率，就需要更加精准的控制空气生产量，防止由于频繁更换压缩机产生的机器损耗。而使用变频技术以后，对于空气压缩机的操作就会更加的简便，而且能够使操作更加精准，维护更加便捷，实际应用过程中不需要再使用人为改变压缩机，只需要根据矿山生产的实际需求提前设计好频率。使用变频技术以后，能够对空气压缩机的加载和卸载，空气模式进行逐步优化和完善，利用控制转速和调整电气用量的方式，提高压缩机的运行效率，尽量减少机器设备之间的磨损，延长使用寿命。

3.3 皮带装置

矿企在实际运行过程中，使用承载器的频率已经超过了设备电梯，一般来说，矿产资源的运输路线上通常会安装皮带装置，而能源开采行业的快速发展与运输车辆也有着紧密的关系，大多数取决于矿产资源运输的工具。通常情况下，带式输送机的长度能够达到数百米，可以将工作面上提取出的木炭直接运送到坑底堆场，众所周知，带式传输机的运行原理是通过物理摩擦，其不断向前移动的主要原因就是皮带与底下的滚轴之间产生的摩擦力。因此，使用履带式传动机，在运行过程中。在一条巨大的链条上配合两个皮带是非常关键的。然而，如果启动电动机以后，机器传输电路就很难对电流进行精准的控制，而电流对传输器电路产生影响也是很难控制的，这时就会对传输机上的各种零部件产生伤害，甚至有可能会影响到传输机电路的正常运行输送机设备。在实际运行过程中，皮带移动主要取决于产生的摩擦力，而输送是皮带和滚筒之间在运行过程中会产生热量，随着皮带的持续磨损，也就会额外增加设备的操作时间以及操作产生的费用，甚至还有可能会出现潜在的安全风险，使用变频技术以后，就能够有效减少皮带启动过程中产生的电压以及导线上的热量，致使整个机械设备平稳的运行，尽量减少生产过程中出现的安全隐患，还可以有效降低机械设备维护产生的成本。液力耦合器在实际运行过程中也会产生大量的热，这时就会迅速提高机械设备内部的温度，致使机械设备的零部件损坏，然而使用变频技术以后将其应用到，带式输送电动机并不会对不同设备的零部件产生损坏，同时其运行过程中也能够保证各种装置和设备的稳定性，更加精准的调节输送器的运行速度，切实提高输送机资源的利用率。

3.4 流体负荷设备

矿产资源开采过程中，针对风机和泵使用的变频调速技术是变频节能技术，同时也是流体复合设备中的主要展现形式。使用变频调速功能，能够有效提高风机的适用性，同时还能够更好的适应矿山特殊的环境启动调节装置，经过改造以后与改造之前的风机相比，其最低转速明显下降许多。所以，在改进以后，风机更适合应用于矿井之中，对于矿企来说，对于电能资源进行有效的控制，也是节约能源消耗的重要途径。使用变频调速技术，能够有效提高矿区给水阶段和给液用泵的灵活性，从而降低设备运行过程中产生的冲击，也能够有效提高机械系统运行的灵活度，从根本上提高矿山开采的效率。机电设备在实际运行过程中，还可以使用相关的技术手段，对抽水泵的运行速度以及停启等进行相关的操作，使井下的液位保持在相对比较恒定的状态，防止抽水泵出现频繁起停或者空转的现象，尽量减少设备的能源消耗，为矿企的安全稳定运行打下良好的基础。

3.5 水泵

矿企运行过程中，多级泵也是应用相对较多的一种机械设备，电力能源供给水泵电机以后，电机推动多级泵运行，然后将电磁能转化为机械动能，再将矿井内的水排放到路面。由于水泵在井底内工作，其工作环境相对比较特殊，使用传统的供电系统，其额定功率电流会导致电机频繁出现故障，也会进一步加大运行成本。首先，水泵在直流状态下，启动电流相对较大，对于电缆线路会产生较大的损耗，致使线缆运行过程中产生较大的反压，也会进一步减少介电强度，而每一次启动，就会导致水泵的运行时间大大缩短，从而降低水泵的使用周期。另外，在正常运行过程中，水泵普遍会出现电机负载率低的状况，由于其功率因数相对较低，使用的电量较大，出现了非常严重的大马拉小车，所以需要进一步改变电机的转速比，在减少出水量的同时，利用相关的软件合理控制电能的消耗。

3.6 掘进机

矿山机电设备中掘进设备是最为重要的驱动设备，同时也是能源消耗最多的设备及机械性能，会直接影响到地下隧道的渗透速度，而电能的消耗和产能也会直接影响到整个矿企的生产效率。所以，在掘进机上使用变频节能技术具有十分重要的意义。现如今，很多的矿企已经将变频技术应用到掘进机中，在实际掘进作业过程中，经常会遇到矿层、断面层、岩层等复杂的地质特点，由于地质条件区别，掘进机在运行过程中所选择的工作方式也会有一定的不同。现如今，使用变频技术其切割技术已经相对比较成熟，可以根据具体的切割位置，来调节切割机的输出电流，确保整个机械设备始终处于平稳的运行状态，同时还可以对其运行速度进行精准的调节，根据矿层的具体硬度，按照实际状况对掘进机的运行方向、运行速度进行有效的调节，在保证顺利完成工作的前提下，还能够有效提高掘进机械设备的运行效率，减少能源消耗，这也是传统掘进设备所不具备的优势。现如今，我国已经逐步完善了频率转换速度控制系统，从原有的一拖二转变为一拖一，家庭用电最大功率为2×110kW，变频电源的电压为380V，在保持速度恒定不变的状态下，其整机运行过程中不会出现卡顿的现象，能够有效提高掘进设备操作的灵活度和舒适性，而且还能够有效提高掘进设备的构造以及调速可靠性。

4 变频技术应用策略

矿企开采和生产环节，使用变频技术都有着非常明显的优势，现如今我国矿产资源开采量不断增加，变频技术也获得了广泛的应用。然而，在实际应用过程中，也需要注意变频技术仍然存在一定的问题，也会在一定程度上影响其实际应用效果。举例来说，有一些机械设备并不能够应用变频技术，主要是由于机械设备的型号不满足变频技术的实际使用要求，另外，在管理问题和人才问题等方面也会影响变频技术的实际使用效果。对于设备型号问题，需要矿企对于实际使用的生产设备进行评估，如果设备的使用寿命很短，那么就可以忽略其剩余价值，直接更换新型的设备，如果生产设备的使用寿命仍然很长，那么就可以对设备进行改造和升级，以满足机电工程的实际应用需求。对于人才紧缺的问题，我们就需要去从自身入手，加大人才队伍的培养力度，可以派遣优秀的员工进行外出学习或者引进优秀的人才来丰富自己的团队。在管理方面，也需要加大对机械设备的日常维护和保养，对于机械设备的运行状况以及变频技术的应用效果，进行详细的记录和分析，以此来提高实际应用效果。

在矿山电气工程中，也可以使用变频技术来提高风机的实际运行效率，保证矿山开采环节的顺利进行，确保能够符合国家相关标准以及能源开采行业的运行需求。使用变频技术能够有效解决矿山开采环节遇到的通风问题，帮助工作人员更好的完成采掘作业，使用变频技术能够有效提高工作效率，从而提高矿产资源的生产质量。在实际应用过程中，也需要逐步改进矿山的设计，使用变频技术，结合现场的实际状况完善相关的工作方案，机电设备在实际运行过程中，加强先进技术和设备的结合力度，确保矿山机械设备始终处于正常的运行状态。另外，还可以积极的引进先进的机械设备，加大对变频技术的应用监控，通过采取合理的设备加大对变频技术的了解程度，并且对于运行参数进行详细的记录，这样就能够结合相关的数据进行精准的分析，对于变频技术的应用效果进行不断的优化。在此基础上对机械设备进行定期的保养和维护，加大设备的检查力度，保证机械设备的完整性。在实际检查环节，还应该及时解决检测过程中发现的问题，提高设备的实际运行效率，利用计算机技术对机械设备进行实时监控，保证其处于正常的运行状态。在矿山生产环节，通过变频技术的应用，能够保证机械设备和相关技术得到妥善的应用，而主管部门也必须加大对设备的维护，才能够有效延长机械设备的使用寿命，降低矿企的生产成本，提高企业的经济效益和社会效益。

5 结语

矿山机电工程中，变频技术应用范围越来越广阔，不仅能够有效提高机电设备的运行效率，还能够有效降低运行成本，对于矿企的安全生产和可持续发展都具有十分重要的意义。在本文中，就针对变频技术的概念以及运行原理进行了简单的分析，然后探讨了变频技术的实际应用。希望能够通过本文的研究，促进变频技术在矿山开采和生产环节的进一步推广，以此来提高能源开采行业的生产效率，促进整个行业的可持续发展。