【摘要】随着我国科学技术水平的不断提升,变频控制技术逐渐广泛应用于矿山机电设备,不仅有效地降低了大型机电设备的功耗,减少了机械损耗,还显著延长了大型机电设备的有效使用寿命。本文将对矿山机电设备变频控制技术的基本内容和矿山机电设备变频控制技术的应用效益进行一定的阐述,并就变频控制技术在矿山机电设备中的具体应用进行分析。今天小编为大家推荐《机电控制变频技术论文(精选3篇)》,希望对大家有所帮助。
机电控制变频技术论文 篇1:
矿山机电设备变频控制技术分析
[摘 要]在矿山开采过程中,由于矿山机电设备所消耗的能源较大,产出和消耗不成比例,因此受到人们的广泛关注。近年来,我国在变频控制技术方面的资金与精力投入不断加大,且把此种控制技术推广到机电生产与矿山领域,合理化应用变频控制技术,能实现对机电设备功耗的合理化控制,有利于延长机电设备的实际使用寿命,也推动了我国矿山产业的进一步发展。对此,本文就矿山机电设备变频控制技术展开了相关的分析与研究。
[关键词]矿山;机电设备;变频控制技术
矿山产业为整个社会和工业发展提供了一定的能源,是我国的重点发展产业,且我国矿山企业拥有相对先进的设备与技术。如今,人们对能源的需求量逐步增加,且矿产资源的产量也受到了国家的重视,对此,将相关的科学技术应用到矿山机电设备中具有重要意义。其中以变频控制技术为典型的科技元素逐步被注入到矿山机电设备系统中。目前,矿山数量在不断增加,变频控制技术在整个矿山机电设备中的应用,大大提高了机电设备的运行效率。
1 变频控制技术的基本原理与发展现状分析
通常情况下,矿山机电设备无需长时间且满负荷的运行,为了满足矿山开发与资源保护的基本要求,可将变频控制技术应用到矿山开发之中,以防止机电设备产生过剩的力矩。变频调速技术主要包括计算机技术、电力电子技术与电机驱动技术。在变频调速技术应用的过程中,主要是将机械设备与强弱电技术进行有机的结合,以形成一种强大而创新型的技术体系。
1.1 变频控制技术的基本原理
1.1.1 电压转换与调速
(1)变频控制技术在矿山机电设备中的应用。为实现电子技术、危机管理技术和电子传输技术的有机结合,机电设备主要利用电能实现混合处理的综合技术。其主要目的是利用功率半导体器件的实际开关效应,使工频电源及时转换为另一种变频调速装置。
(2)变频技术在煤矿机电设备中的应用,.主要是将变频技术转化为一般的电流和电压,通过改变其频率来实现互用。在这一过程中,交流电压成为实现无级调速的重要驱动电源,电压的基本要求也达到了无损调速的目的。
1.1.2 提高整体性能
结合变频控制技术的基本运行原理,通过调速的方式来应对矿山机电设备的基本负荷变化,以达到自动加减速的效果,有利于提高矿山的基本运行效率。变频控制技术的应用就是矢量控制与转矩直接控制的有机结合,而共同研发的智能化自动控制系统,主要是借助数字信号处理技术与单片机通过集成电路来科学的进行调速,从而达到参数识别与合理化编程,以达到智能化管理效果,更好的应用到矿山机电设备之中。
1.1.3 变频控制技术发展现状分析
目前,变频控制技术仍旧处于积极发展的状态,最关键的是核心功率器件进一步的发展。变频控制技术具有很好的智能化优势,旨在达到直接控制的目的,从而体现变频调速的高效性。近年来,随着科学技术的逐步发展,电子信息技术、自动控制技术、计算机技术和大功率输出技术的应用,使变频控制技术在煤礦机电设备中的应用有了很大的突破。目前,各个行业都在积极地推进环保工作,通过相关的分析可得知,电气设备、采矿、机械与矿山的能耗量比较大,会对周边环境造成严重的负担,从而影响到人们的实际生活,这主要是由于压气、通风等设备会耗费大量的电能。为优化与完善变频控制技术,使其能够更大程度处理好节能问题,从而获得理想的效果。近些年来,通过对神经网络的研发与设计,促使变频控制技术更好地应用到智能控制系统之中,使得变频技术在机电设备中的应用范围逐步拓宽。借助变频控制技术能提高开发效率,有利于推动矿山运行系统的进一步发展。把变频控制技术应用在矿山机电设备中,能有效提高内部编程效率,能精准识别各项参数性,便于煤矿机电设备安全而稳定的运行。
2 矿山机电设备变频控制技术的应用
2.1 变频控制技术在提升机中的应用
在矿山运行系统中,提升机具有高度的存在价值,其主要负责人员与物料的安全运输,在整个矿山生产体系中发挥着十分重要的作用。通常情况下,先通过电动机转子电路与金属电阻器进行有效地连接,利用接触器关闭电阻或鼓型控制器来调节速度,由于电频范围不造成的电阻消耗过大、散热性较差,且精度比较低等问题,在提升机下坡或减速段所设置的直流电源与低频电源,容易造成严重的资源浪费。将变频控制技术应用到提升机驱动系统内,主要是能够从根本上排除一系列的缺点,以达到无极加速与减速的目的,以提高系统的保护性能,其主要优势表现如下:
(1)相关的编程工作可通过程序员的具体指令来完成,为控制与处理好继电器的逻辑关系,电路图和梯形图之间的有效转换更容易控制。
(2)由于外部线路继电器的实际数量大大减少,其所占据的空间也在逐步下降,使得维护成本与故障发生概率大大降低。
(3)借助触摸屏与编程器能够很好的检测出系统存在的故障,能及时检测出机械故障与电气故障。
(4)扩展性能与控制精度大大提高。为更好的修改内部程序,其在不改变硬件连接的基础上,实现系统功能参数的不断变化,以达到柔性控制的目的。
(5)当提升机处于一种负力状态之下,电动机所产生的再生能量会回馈给电网,能有效节约电能,且由于自动力矩的逐步增加,促使轿车安全性能逐步提高。
(6)变频控制技术的应用,有利于促进提升机速度的控制与制动,可大大降低系统设备的磨损率,能有效延长机械设备的使用寿命。
2.2 变频控制技术带式输送机上的应用
带式输送机的功率大于提升机的基本功率。它主要是通过绕线电机的转子绕线来达到工频运行的基本目的,并通过液力偶合器输送到带式输送机部分。带式输送机的基本工作原理主要是利用轮毂的有效转动、摩擦驱动和张力变形使皮带在滚筒上运动。传统的矿石输送带由于大电流起动,运行质量和传动效率容易受到热机械冲击和电机电压波动的影响。由于启动时间较短,皮带断裂老化,对皮带韧性要求较高。此外,液力偶合器使机械零件的磨削程度逐渐提高,容易出现内部温升、运转不良等各种问题,也极易造成更严重的环境污染。如果要解决液力偶合器的启动问题,可以将变频技术引入带式输送机,实现带式输送机的软停软启动,使带式输送机运行更加平稳。通过调节输出转矩和频率,改变和优化电机的工频恒速运行方式,不仅可以降低能耗,而且可以大大提高带式输送机的运行功率。
2.3 变频控制技术在井下绞车电控制系统中的应用
将变频调速技术应用到电控系统与保护系统内,不过要注意各项细节,要求输入电源是660V,频率为50Hz,而输出功率则要调整到0~50W,而电压变动则要控制在-15%~10%,频率调控到-2.5%~2.5%,需要强化过载能力,在负载变化方面,最低为-120%,最高荷载为120%的额定负载,从而满足四象限运转的条件。此外,還支持自动转矩的提升,在低频运转条件下,能够保证额定转矩,可对元件过热问题展开规范化的处理。当控制箱选择快开门方式时,电气控制应选择双PLC数字控制系统。硬件电路应强化对绞车的规范化控制,以达到数字化监控的目的。此外,当PLC遭遇故障时,需要进行稳步地提升。在整个控制系统之中,需要对相关的操作进行合理化的配置,还要及时配备一定的保护设备。另外,应支持一定的保护试验。若信号未发出,不可启动车辆,且信号发出时间≥30d。基于此,才能实现圣光信号与控制回路正常闭锁,且电流温度等相关指标也变得更加直观。
2.4 变频控制技术在通风机中的应用
通风机是矿井中的核心设备,其在整个矿物生产过程中发挥着十分重要的作用。通风机是十分重要的通风设备,其运行时间比较长久,因被称为呼叫系统。在新时期,伴随着采矿与挖掘工作的逐步推进,风压逐步加大,所需功率也大大增加。因此,在矿井下作业时,必须要保证通风机的实际运行功率,才可保证矿井作业的高效性。使用变频控制技术对矿山通风机进行调速,会借助巷道风量需求的有效预测来实现调速,可大大减少能耗量,其具体实施效果也比较理想。借助变频技术来完善通风机后,能够实现变频的软启动,电流冲击也逐步减弱,大大缓解了对整个电网运行设备所产生的影响,还能随时停止与启动。一般来讲,通风机运行速度相对较低,使得通风机的实际工作强度大大降低,可有效延长通风机的实际使用年限,减少维护次数。此外,为确保电动机转速的一致性,在正常运作条件下,确保两台电动机的运行频率尽可能保持一致,防止形成一定的风阻而导致风扇运行受到影响。
3 结语
综上所述,变频控制技术具有安全、高效而便捷的优势,其被广泛的应用到各领域内。在煤矿开采过程中,会耗费大量能量,且电耗是很大的。但在能耗系统中,能源浪费问题还是相当突出的。将变频控制技术应用到煤矿机电设备之中,占用空间小、方便拆卸、操作简单、速度可调节等是其重要优势,尤其是能达到一定的节能效果,能大大减少煤矿生产的能耗率。相信不久的将来,我国科学技术可以得到进一步地发展,可不断深化与提升变频控制技术,从而获得机电设备应有的成效。
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作者:刘占波 宗海东 魏志慧
机电控制变频技术论文 篇2:
试论矿山机电设备变频控制技术
【摘要】随着我国科学技术水平的不断提升,变频控制技术逐渐广泛应用于矿山机电设备,不仅有效地降低了大型机电设备的功耗,减少了机械损耗,还显著延长了大型机电设备的有效使用寿命。本文将对矿山机电设备变频控制技术的基本内容和矿山机电设备变频控制技术的应用效益进行一定的阐述,并就变频控制技术在矿山机电设备中的具体应用进行分析。
【关键词】矿山;机电设备;变频控制技术
矿山机电设备在矿山能源消耗中占有很大的比重,是主要的大功率消耗设备。目前,变频控制技术逐渐广泛应用于我国矿山机电设备中,有效减少了机电设备的正常使用功耗,显著延长了大型机电设备的使用寿命,是机电设备科学技术现代化的重要标志。本文将对矿山机电设备的变频控制技术进行一定的分析和研究,旨在通过科学合理的变频控制技术分析提升机电设备的整体应用效益。
1 矿山机电设备变频控制技术的基本内容
变频控制技术是一种交流变频的调速处理技术,即通过改变供电的频率,达到调节负载的目的,具有降低功效、延長设备使用寿命的作用。矿山机电设备变频控制技术的基本原理是通过电力半导体器件的通断作用将工频功率转换为其他可变频率,即通过负载识别、程序控制等方式自动改变设备的运行功率来达到自动化增减速的效果,从而实现自动化控制和管理机电设备的目的。矿山机电设备的机械功耗很大,是矿山工业的主要功耗之一,因此,将变频控制技术应用于矿山机电设备中可以有效降低能源消耗,延长机电设备的使用寿命,全面提升矿山作业的整体工作效率,具有很大的现实意义。
2 矿山机电设备变频控制技术的应用效益
改革开放以来,我国变频控制技术不断发展,在引进国外先进变频技术的基础上不断创新,实现了一次次质的飞跃,变频控制技术应用于矿山工业中取得了很大的应用效益,为我国经济发展做出了巨大的贡献。
首先,变频控制技术应用于矿山机电设备可以显著提升机电设备的安全性。安全性是矿山作业的首要要求,变频控制技术可以给机电设备提供科学安全的运行模式,通过程序化控制更好地提升机电设备的安全性能,避免大型安全事故的发生;其次,将变频控制技术应用于矿山机电设备可以提升机电设备的系统运行稳定性。变频控制技术可以精确控制机电设备的运行过程,通过改变运行频率控制运行速度,有效避免负载因素的干扰效应,从而保证机电设备高效稳定运行;最后,将变频控制技术应用于矿山机电设备可以降低机电设备的功耗。一方面可以减少能源消耗,符合节能环保的基本要求,另一方面可以减少机电设备的机械损耗,延长使用寿命。
3 变频控制技术在矿山机电设备中的应用分析
3.1 变频控制技术应用于通风机
通风机是依靠机械能增加气体压力并不断排送气体的机械设备,具有噪音低、通风量大、效率高等特点。通风机广泛应用于我国矿山工业领域,可以向矿山作业井下输送大量的新鲜空气,也可以用于矿井工作面的通风和除尘工作,因此,通风机的正常使用对于保证矿山井下作业的安全性非常重要。
将变频控制技术有效应用于矿山通风机设备中,一方面可以实现对风量的精确调节,为矿山井下提供适量的新鲜空气,保证矿山井下作业的安全性;另一方面,通过变频控制技术可以根据井下作业的具体需求调节通风机功率,改变通风量,在保证安全作业的前提下有效降低功耗,避免不必要的资源消耗,同时可以减少通风机的机械损耗,有效延长通风机的使用寿命。将变频控制技术应用于通风机,具有安全、节能的优势,具有一定的现实效益。
3.2 变频控制技术应用于提升机
提升机是依靠机械能改变重物的势能进行重物运输的大型机械设备,具有功率较大、提升能力较强、运行稳定性高、寿命相对较长等特点,广泛应用于我国矿山工业领域。矿井提升机是通过电机带动钢丝绳移动,从而带动容器在井筒中升降完成矿井运输作业的大型机械设备,主要用于矿山作业中材料和人员运输工作,提升机的正常运行是矿井作业正常进行的必要条件。
将变频控制技术应用于矿井提升机中,一方面可以通过电脑程序控制提升机动力系统,有效改善提升机的转换性能,提高运行和转换的稳定性;另一方面,可以通过程序对提升机运行过程进行精确控制,结合需求改变升降速度,达到节能环保的要求,同时减少运行系统内部的机械磨损,延长提升机的使用寿命。
3.3 变频控制技术应用于皮带机
皮带机是依靠机械摩擦驱动力带动重物移动从而完成运输任务的机电设备,主要通过电机带动传送带移动而达到运输的目的,具有组成结构相对简单、工作稳定性高、输送物质范围较广、输送能力较强等特点,在我国矿山工业领域应用最为广泛,发挥主要的输送功能。因此,皮带机的总体功率消耗远大于提示机和通风机等基本设备,是矿山大型机电设备中功率消耗最大的机电设备。皮带机在运行过程中需要承受重物压力产生的形变,电机表面会积累大量的热量,加速皮带机的老化。
将变频控制技术应用于皮带机中,可以根据皮带机的负载变化而调节皮带机的运行功率,一方面可以提升皮带机的运行稳定性,减少不必要的因素干扰给皮带机带来的破坏性;另一方面可以在满足输送需求的前提下达到节能环保的要求,同时可以减少不必要的热量带来的老化现象,延长皮带机的使用寿命。
3.4 变频控制技术应用于渣浆泵
渣浆泵是借助离心驱动力将电能转化为介质的动能和势能的机电设备,具有机械功率较大、功率等级复杂、结构相对复杂等特点,是我国矿山工业领域应用最为广泛的机电设备之一。渣浆泵在矿山工业作业时经常需要长时间不间断运行,功率消耗非常大。
将变频控制技术应用于渣浆泵中具有很大的现实效益,一方面可以改善渣浆泵的加速模式,通过程序控制实现平稳加速,减少启动时对整体电网的冲击力,提升运行时的安全性;另一方面,可以根据负载的变化调节运行功率,在节能环保的同时减少设备的机械损耗,延长设备使用寿命。
变频控制技术广泛应用于大型机电设备领域,有效降低了功耗,显著延长了使用寿命,具有明显的经济效益,为我国的经济发展和能源保护做出了巨大的贡献。因此,随着科学技术水平的不断提升,我们应该不断将新的理论研究应用于矿山机电设备的变频控制技术中,结合矿山机电设备的具体特点,不断改进和完善机电设备的变频控制技术,更好地将理论研究转化为科学生产力。
参考文献:
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作者:杨世亭
机电控制变频技术论文 篇3:
矿山机电设备变频控制技术原理及应用研究
摘要:随着我国经济的快速发展,自动化控制技术、计算机网络技术等各种高新技术都取得了极大的进步。其中,变频控制技术作为一种新型技术,具有较强的可调节性,已经广泛应用于各行各业,尤其是在采矿业中,其优势更为凸显。将变频控制技术应用于矿山生产中,可以减少对能源消耗,同时也为矿井的可持续发展奠定发了基础。
关键词:矿山;机电设备;变频控制技术;应用
在我国的矿山开发产生的能源消耗中,矿山机电设备所消耗的能源最多,所以当前如何减少矿山机电设备存在的能源浪费已经成为采矿行业研究的方向。变频控制技术在矿山开采中的应用有效解决了这一问题,不仅减少了矿山机电设备存在的能源浪费问题,还减小了相关设备对周围环境的影响。接下来,本文将主要就矿山机电设备变频控制技术的工作原理及其应用进行详细阐述。
一、变频控制技术简介及其工作原理
一般来说,在进行矿山开发时不需要使煤矿机电设备长时间高负荷工作,要注意节约资源,将变频控制技术应用在矿山开采中可以满足以上需求,从而避免煤矿机电设备产生过剩力矩。变频控制技术包括计算机技术、电力电子技术、电机传动技术,在工作过程中将机械设备和强弱电技术相结合就形成了一种综合性较强的新型技术。变频控制技术的工作原理其实就是使交流电先通过半导体,然后变为其它频率,接着再利用相关设备将交流电转化为直流电,最后再利用逆变器实现对电流和电压的调节和控制。通过上述过程就可以完成机电设备的无极调速。[1]这种调速方式可以极大地减少损耗,节约资源的同时也减少了工作过程中对周围环境造成的影响。此外,变频技术在矿山机电设备中的应用主要是利用了电流频率和电机转速之间的同比增长关系,因此,变频调速技术可以根据实际的工作量对速度进行改变,在工作负荷高时提升工作速度,在工作负荷较低时减小工作速度,通过上述方式,电流频率对电机实际转速形成控制,进而实现对矿山机电设备的有效控制。
变频技术中的电路有四个部分:整流、直流、控制、逆流,这几个部分相互作用、相辅相成,一起完成对矿山机电设备的控制。变频技术可以保证机电设备的有效运行,控制设备运行的速度,提高设备运转效率,节约能源,在矿山开采行业具有极大的应用前景。[2]近年来,研究人员还研究出了模糊自动化控制、人工神经网络等技术,在这些新型技术下,变频控制调控系统集成化的程度也有了显著的提高,一些新的控制系统例如高级专用集成电路也逐渐被应用到矿山开采中。随着变频器的不断发展和优化,一些新的新的功能也在原本的调速功能上发展起来。例如编程、通信等等,这为变频控制技术在矿山机电设备中的进一步应用奠定了基础。
二、矿山机电设备变频控制技术的应用
(一)皮带设备中变频控制技术的应用
矿井下皮带机的功率一般较大,它首先利用绕线电机经转子绕组降压启动后工频巡行,之后再在液力耦合器的作用下转换到皮带机上。皮带机作为矿山开采中的一个重要设备其工作原理是先使轮毂产生动力进行工作,之后再利用所产生的摩擦力带动皮带,从而保证皮带的稳定运行。在上述摩擦力的作用下,皮带借助本身所具有的张力实现在滚轴上的向前运行。[3]一般来说,在进行生产作业时,皮带机启动会产生巨大的电流,为了避免这种现象,在实际工作中一般会采用对其中的转子串接电阻改善转矩和降低空载系统的压力等方法。上述措施虽然会起到一定的作用,但是减小皮带启动电流的效果并不明显,甚至有可能使电网电压不稳定,或者使电机内部发热严重,再加上皮带机本身的启动时间就比较短,在实际的工作过程中还有可能出现断裂、老化严重等现象,所以在进行矿山开采作业时一定要保证皮带机具有较高的韧性。除了皮带机本身会出现问题,液力耦合器在工作时也可能会出现内部油温过高,部件磨损严重等问题,这就在一定程度上提高了机械的维修成本,同时也加大了对周围环境的影响。上述的这些问题都给矿井的生产工作造成了严重阻碍,针对这种现象,将变频控制技术引入皮带机工作当中,可以实现皮带机的软起、软停,从而保证皮带机的稳定工作。此外,将变频控制技术应用到其中后可以实时观察皮带的负载情况,根据实际情况对对力矩和输出频率进行调整,在节约资源的同时也降低了企业生产的不稳定性,避免了过载生产可能造成的危险,大大提高了矿井工作的效率。
(二)提升设备中变频控制技术的应用
以往的提升机工作模式就是先在电动机转子电路内接入金属电阻,然后再用接触器将电阻切除,从而达到调节提升速度的目的。但是这种工作方式存在很多问题,例如电阻耗能量较大,提升机内部散热性能较差、速度可调节范围较小、调速精度较低等等。此外,在减速段和下放时存在动力制动,这一过程中来不及完全消耗电源的能量,这就造成了电能的浪费,同时也加大了对设备的损坏,降低了提升设备的安全性。将变频技术应用到矿井提升驱动系统后,可以有效解决上述问题,一方面可以使提升机在较为稳定安全的状态性进行减速、加速,这里的速度调节不是传统的机械调节,而是电气控制调节,这样一来就可以大大减少提升机作业过程中产生的冲击和摩擦,延长各种设备的使用寿命。另一方面,变频控制技术还具有回馈制动的特点,当提升机处于负力情况时,电动机会产生再生能量并将其传输到电网,从而节约电能。除了上面说的两点,变频控制技术还能够编写程序和电控系统中的继电器的逻辑关系,降低失误,此外,变频控制技术外部线路控制执行继电器的数量比较少,可以大大节约生产成本,提高矿山开采的经济效益。[4]
(三)通风设备中变频控制技术的应用
除了提升机和皮带设备,变频控制技术还可以应用在通风设备中。在矿井开采中,通风机的主要功能就是使井下的空气流通,将有害的气体排出,通风换气,这和矿工的生命息息相关,所以說通风机在整个生产过程中具有极其重要的作用。当前,矿井开采的深度不断加深,这就要求通风机具有较大的功率,这种需求对于井下作业进一步的深入具有重要的影响,将变频技术应用到通风机中,可以有效满足上述需求。在实际的工作当中,变频控制技术可以根据实际需求的风量来对通风机的功率进行调节,避免对电能的浪费,保证通风机稳定运行。此外,变频控制技术应用到通风设备中还可以有效降低设备的启动电流,减少对矿井设备的冲击,对相关设备起到保护作用,延长设备的使用寿命,同时减少企业对设备维护方面的投入,提高工作效率。[5]
综上所述,变频控制技术作为一种新型的技术手段,可以广泛应用于矿山作业中的机电设备、提升设备、通风设备等等,不仅可以延长设备的使用寿命,降低企业的生产成本,还可以提高设备运行的稳定性,保障设备的安全运行,提高煤矿机电设备加工和生产的效率,推动传统机械作业方式的改变。虽然当前变频控制技术已经广泛应用于煤矿行业中,但是要想进一步提高生产水平,还要加强对变频控制技术的研究,推动变频控制技术在矿山机电设备中的进一步使用,才能提高我国煤矿生产效率。
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作者:蓝学 胡亮亮 黄德位
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