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      皮帶機(jī)電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

      2009-06-30 08:09:40劉其凱
      關(guān)鍵詞:控制箱皮帶機(jī)電控

      劉其凱

      摘要:煤礦運(yùn)輸系統(tǒng)在數(shù)量上是以皮帶機(jī)為主,設(shè)計(jì)出運(yùn)行安全可靠,高效率,高技術(shù)水平的皮帶機(jī)電控系統(tǒng)是皮帶機(jī)電控設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要工程。本文將對(duì)皮帶機(jī)電控系統(tǒng)的特征、功能、構(gòu)成及原理進(jìn)行闡述。

      關(guān)鍵詞:皮帶機(jī)電控系統(tǒng)

      0引言

      在煤礦上,運(yùn)輸系統(tǒng)主要由皮帶機(jī)、刮板輸送機(jī)和提升機(jī)組成,而在數(shù)量上以皮帶機(jī)為主。皮帶機(jī)的運(yùn)行環(huán)境惡劣,運(yùn)輸線路長(zhǎng),運(yùn)行空間粉塵大、濕度高,用電設(shè)備功率大、電壓高、對(duì)電網(wǎng)沖擊大、對(duì)電控系統(tǒng)的電磁干擾大。因此,煤礦皮帶機(jī)電控系統(tǒng)的研究一直備受關(guān)注。

      1皮帶機(jī)電控系統(tǒng)的主要特征

      第一,實(shí)現(xiàn)了皮帶機(jī)沿線保護(hù)、各類溫度保護(hù)、張緊裝置、變頻軟啟動(dòng)系統(tǒng)的集中統(tǒng)一控制,使皮帶機(jī)原來各自獨(dú)立部分整合為一個(gè)系統(tǒng),提高了系統(tǒng)的安全性、可靠性。第二,利用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)的監(jiān)控,可以提高電控系統(tǒng)的可靠性,降低成本,同時(shí)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)間互連使信息共享,并且控制系統(tǒng)擴(kuò)展容易、維護(hù)方便。第三,可以對(duì)變頻軟啟動(dòng)系統(tǒng)提供開關(guān)量和模擬量控制信號(hào),使所控設(shè)備按要求的最佳曲線進(jìn)行啟動(dòng)運(yùn)行,滿足了大功率皮帶機(jī)的起動(dòng)要求,延長(zhǎng)了皮帶的使用壽命。第四,通過軟件實(shí)現(xiàn)功率平衡,使電機(jī)正常穩(wěn)定運(yùn)行。第五,控制箱觸摸屏實(shí)現(xiàn)漢化界面,各種狀態(tài)顯示一目了然,便于現(xiàn)場(chǎng)人員隨時(shí)了解系統(tǒng)的狀態(tài)及故障原因。第六,具備網(wǎng)絡(luò)通訊功能,可以很容易地并入礦井監(jiān)控系統(tǒng)。

      2系統(tǒng)存在問題的提出

      2.1綜合監(jiān)控?zé)o法進(jìn)行安全保護(hù)系統(tǒng)、軟啟動(dòng)控制系統(tǒng)、自動(dòng)張緊系統(tǒng)信息不能共享,不能實(shí)現(xiàn)對(duì)皮帶機(jī)的綜合監(jiān)控,更不能與礦井其它監(jiān)控系統(tǒng)連接,不能實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)與煤礦信息系統(tǒng)的集成。

      2.2在安全保護(hù)方面存在缺為了提高皮帶機(jī)運(yùn)行的可靠性、安全性,減少故障,多種檢測(cè)系統(tǒng)已應(yīng)用于電動(dòng)機(jī)、減速器和皮帶機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)故障檢測(cè)。然而這些系統(tǒng)往往是相互獨(dú)立的,沒有實(shí)現(xiàn)從驅(qū)動(dòng)、輸送機(jī)運(yùn)行過程到運(yùn)行環(huán)境檢測(cè)的信息綜合。

      2.3故障檢測(cè)系統(tǒng)不夠完善故障檢測(cè)系統(tǒng)的誤報(bào)率高,因?yàn)檎`報(bào)將造成皮帶機(jī)不應(yīng)有的停機(jī),給生產(chǎn)造成損失。

      3皮帶機(jī)電控系統(tǒng)

      皮帶機(jī)電控系統(tǒng)主要由控制箱、操作箱、各種傳感器、PROMOS皮帶保護(hù)等組成。

      3.1操作箱操作箱由IS-RPI網(wǎng)關(guān)和遠(yuǎn)程I/O模塊組成,其功能是采集現(xiàn)場(chǎng)各種傳感器的信號(hào)。每臺(tái)IS-RPI網(wǎng)關(guān)可帶8路多通道I/O模塊,即8路模擬量輸入、8路模擬量輸出、8路溫度輸入、8路開關(guān)量輸入、8路開關(guān)量輸出、頻率輸入雙通道。IS-RP1網(wǎng)關(guān)和遠(yuǎn)程I/O模塊均由本安電源供電。

      3.2控制箱控制箱采用AB公司的PLC和2711-710G9觸摸屏,可輸入16組開關(guān)量、2組模擬量,如絞車電機(jī)輸入等隔爆型開關(guān)的狀態(tài):輸出16組開關(guān)量、2組模擬量,如主電機(jī)控制、張緊絞車控制、閘電機(jī)控制等。其內(nèi)裝有PLC、本安電源、隔離柵和網(wǎng)卡等。控制箱的功能是:①給操作箱提供本安電源:②控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備;③在DH+網(wǎng)和通用I/O之間或以太網(wǎng)、ControlNet和DevieceNet之間實(shí)現(xiàn)橋接;④顯示設(shè)備狀態(tài);⑤與上位機(jī)通訊。

      3.3觸摸屏控制箱上的觸摸屏能夠顯示系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)及各種現(xiàn)場(chǎng)儀表的運(yùn)行狀態(tài)。

      3.4 PROMOS皮帶保護(hù)KJ50型PROMOS皮帶保護(hù)用于電控系統(tǒng),主要完成皮帶的沿線保護(hù),如跑偏、堆煤、煙霧、縱撕、急停閉鎖及語音通訊等。其中擴(kuò)音電話除了作為對(duì)講通信外,還作為該系統(tǒng)起車預(yù)警信號(hào)的輸出設(shè)備。

      4皮帶機(jī)電控系統(tǒng)的工作原理

      4.1基本原理皮帶機(jī)在井下并不是單獨(dú)使用。往往是多部輸送機(jī)一起工作,因此啟動(dòng)順序必須是前一級(jí)設(shè)備啟動(dòng)后,下一級(jí)設(shè)備方可啟動(dòng)。在前級(jí)閉鎖解除后,皮帶電控系統(tǒng)對(duì)本系統(tǒng)的各部狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)判斷,具備起車條件后,才能啟動(dòng)。起車時(shí),皮帶電控首先對(duì)PROMOS傳送過來的信號(hào)進(jìn)行判斷,如跑偏、堆煤、縱撕、急停閉鎖等,若各信號(hào)正常才能進(jìn)入下一程序:其次,根據(jù)皮帶機(jī)頭各傳感器返回的信號(hào)檢測(cè)制動(dòng)閘及各開關(guān)狀態(tài)是否正常;最后,判斷皮帶張力是否在允許啟動(dòng)范圍內(nèi)。當(dāng)皮帶機(jī)各部分都處于正常狀態(tài),具備起車條件,才會(huì)發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)。當(dāng)發(fā)出起車指令后,變頻器得電,給控制箱返回作信號(hào)??刂葡浒l(fā)出變頻運(yùn)行信號(hào),變頻器按控制箱給定的運(yùn)行信號(hào)輸出頻率和電壓變化的電源,控制電機(jī)按給定的“S”形曲線軟啟。與此同時(shí),控制箱發(fā)出指令使抱閘打開,并檢測(cè)抱閘是否完全打開。若抱閘未打開或未完全打開,將關(guān)閉運(yùn)行信號(hào),使變頻器停止運(yùn)行,同時(shí)在觸摸屏上給出故障信號(hào)。當(dāng)皮帶達(dá)到額定速度,電控系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)皮帶速度與滾筒速度,當(dāng)二者速度差值超過規(guī)定值,緊急停車,并發(fā)出打滑報(bào)警信號(hào)。同時(shí),系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)電機(jī)溫度、減速器溫度、軸承溫度、皮帶張力、電機(jī)電流、抱閘狀態(tài)、變頻狀態(tài)、PROMOS狀態(tài)等,當(dāng)任一項(xiàng)指標(biāo)或狀態(tài)不正常時(shí),系統(tǒng)緊急停車并報(bào)警。

      4.2功率平衡原理隨著科技的發(fā)展,煤礦的生產(chǎn)能力得到不斷的提升,因而要求運(yùn)輸能力也要不斷加強(qiáng)。運(yùn)量更大的1.2m、1.4m皮帶機(jī)相繼應(yīng)運(yùn)而生,皮帶機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也就由以前的單機(jī)驅(qū)動(dòng),變?yōu)殡p機(jī)驅(qū)動(dòng)甚至多機(jī)驅(qū)動(dòng)。隨之而來的功率平衡問題也就產(chǎn)生了。

      對(duì)于類似由變頻驅(qū)動(dòng)的雙機(jī)系統(tǒng),功率平衡尤為重要。當(dāng)兩臺(tái)電機(jī)出力不均勻時(shí),必將導(dǎo)致一臺(tái)電機(jī)過載而另一臺(tái)電機(jī)欠載,往往會(huì)使驅(qū)動(dòng)的變頻器過壓,嚴(yán)重時(shí)會(huì)使過載的電機(jī)燒毀,甚至可能使變頻器主回路的IGBT模塊損壞。

      針對(duì)這種情況,該電控系統(tǒng)對(duì)兩臺(tái)變頻器的輸出電流進(jìn)行采樣比較,以其中的一臺(tái)為主機(jī),另一臺(tái)為從機(jī),通過改變從機(jī)的控制信號(hào),使其始終跟隨主機(jī)而變化。當(dāng)從機(jī)的電流大于主機(jī)時(shí),降低從機(jī)的給定信號(hào),從而使從機(jī)的輸出減小,電機(jī)轉(zhuǎn)速降低,負(fù)荷減輕,電流變?。寒?dāng)從機(jī)的電流小于主機(jī)時(shí),提高從機(jī)的給定信號(hào),從而使從機(jī)的輸出增大,電機(jī)轉(zhuǎn)速升高,負(fù)荷加大,電流變大。最終使兩臺(tái)電機(jī)負(fù)荷基本一致,電流在允許的范圍內(nèi)。采用軟件控制使功率達(dá)到平衡這種方法,已經(jīng)通過實(shí)際驗(yàn)證了其可行性。

      5結(jié)束語

      綜合多方面的信息,利用智能判斷方法,集成監(jiān)控網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程監(jiān)控、安全保護(hù)系統(tǒng)、變頻軟啟動(dòng)控制系統(tǒng)、自動(dòng)張緊系統(tǒng)的信息共享,完全滿足井下大功率皮帶機(jī)運(yùn)行環(huán)境和生產(chǎn)過程的控制要求,具有很好的推廣價(jià)值,更為皮帶機(jī)電氣控制系統(tǒng)改造提供了可以借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

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