矿用皮带机变频电控系统在煤矿中的应用.pdf

矿用皮带机变频电控系统在煤矿中的应用赵波(国家能源集团 神东石圪台煤矿陕西 榆林)摘 要:在矿井生产中变频调速装置是一种重要设备主要功能是实现对电机的控制 过去我国煤矿装备大多采用机械式的变频器 随着现代社会发展人们对煤矿的要求越来越高必须不断改进传统变频器关键词:矿用皮带机变频电控系统硬件组成软件组成中图分类号:.文献标识码:文章编号:()矿井自动化程度不断提升人们对煤炭的需求越来越高传统的机械式变频器已经无法适应需要一种新型的机电一体化产品 随着计算机技术发展数字化电气硬件和软件的设计与开发成为现代煤矿的主要任务新的软、硬件结合降低了劳动强度减少了成本 矿用皮带机变频电控系统总体方案设计矿用皮带机的变频器是一种用于电动机的电机主要功能是实现对转矩和速度的控制 它的工作原理为:改变电动机的转速使转矩与所接的指令功率相匹配达到调速目的 变频器控制系统采用了 可以根据实际需要选择不同的控制器以满足要求 为了保证系统稳定性系统将其分为主站和从站 主站的作用是监控整个系统的运行负责接收上位机命令完成下位机操作 从站的任务是:首先利用 调节各参数保持稳定其次将采集的数据与设定值比较确定偏差再输出相应信号确保变频调速装置的正常运转最后把测量结果(如电流、电压等)反馈给 端以便及时作出调整.皮带机变频电控系统的要求变频器的控制精度 在实现变频器功能时要保证输出转矩和频率特性满足不同工作场合要求在实际生产中设备的性能、结构等因素对变频器的参数和型号有一定要求如电机功率、转速等同时考虑对环境的影响例如温度的变化、湿度的变化等 因此要使机器效率得到提高必须使电动机转矩和速度保持不变这是一个重要问题皮带机的额定电压与负载电流的匹配 如果在设计时没有注意该问题会导致故障比如当负荷较大时皮带机启动会比较频繁需要通过调节电源解决此类问题 如果不进行有效保护就会造成严重后果如电网波动甚至损坏.皮带机变频电控系统关键问题变频调速性能 变频器的调速方式有两种:一种是 控制另一种是 的主从式调速 的优点在于调节范围大、速度快、响应时间短但结构复杂成本高维护困难缺点很明显变频器效率电机的转速与电动机功率有关当输出电压大于所需电流时会导致系统过载当输入电压低时会使系统过载需要改变电机频率达到保护设备的目的 如果电网的负载率较低会造成系统过流此时可以采用提高供电电源的电压解决问题 这种方案的弊端是额定容量有限不能满足生产要求.矿用皮带机变频电控系统实施在矿井主变频器上安装变频控制电路设定合理的参数实现对矿井主电机转速调节使皮带机的工作状态达到最佳在矿井主电动机的控制系统中将 作为控制中心利用传感器采集数据并传输给控制器再由控制器根据指令执行相应的动作在变频过程中为了保证机器的安全可靠运行需要设计保护装置防止发生故障时造成设备损坏出现异常情况时可手动启动备用电源以确保生产正常 当遇到紧急状况可自动切断原动机的电力输出避免停机 同时可以使用继电器切换不同开关提高系统稳定性综上所述煤矿机电自动化技术的发展是促进国民经济快速增长的重要途径也是推动经济发展的有力保障 因此必须提高煤矿机械的机械化、智能化水平为煤矿现代化管理和决策提供强有力的条件 矿用皮带机变频电控系统的硬件组成.矿用皮带机系统的功能矿用皮带机由电动机、减速器和联轴器等组成它的主要作用是将原动机的机械能转换为电能并通过传动装置传递给工作机构实现对原动机的驱动 功能变频调速系统:变频调速系统的核心部件是电机它的功能是将原动机的转速与需要的速度对比根据要求的速度控制变频器的启动和停止减速:在生产过程中为了保证机器的正常运行要限制行进转矩要具有足够的转矩就必须有合理的功率因数还要考虑不同负载条件下的转矩不同这样才能满足设备需求安全:当发生故障时保护装置会自动跳闸避免事故发生 另外出现意外情况时还能够起到防止人员伤害的效果.系统的选型根据所选电动机的额定功率和转矩选择电机型号为/三相异步双速型异步交流调速装置主要特点是:在满足工作要求的前提下可以使变频器的结构简单具有重量轻、体积小、成本低、能耗低、效率高、可靠性高的特点在保证安全的情况下通过对变频调速的控制使达到最佳调速效果提高设备的使用寿命由于变频器的速度调节范围较大所以需要较好的动态性能具有较宽的调幅因此可采用 综上所述本设计选用/型相交流异步电动机它的定子绕组为圆弧形绕组匝数较少可作为系统主电路.数据采集卡在矿井自动化控制系统中数据采集卡将传感器输出的信号转化为电信号并传递给变频器实现对系统的控制 在矿井生产过程中需要对设备进行实时监控通过数据采集卡完成对各个零部件的信息收集和处理以便工作人员能够及时了解矿山情况根据信息调整工作状态保证煤矿安全稳定运行 矿用皮带机变频电控系统软件系统.驱动 的驱动方式有两种:第一种是继电器驱动第二种是采用微机控制 继电接触器 当需要使用单片机上的开关时触点的状态将直接决定触点位置在这种情况下可以利用单片机的定时器实现对新开和闭合时间的判断确定是否动作 同时通过微机延时达到准确定位的目的电磁式触摸屏 按下按钮时会使电源线被接通使其从零开始放电让其停止运动 但是它不能满足要求必须有一个特殊的继电器防止因为操作失误而引起事故出现故障不会影响其他设备 变频调速不应该被认为是一台损坏的机械.矿用皮带机变频电控系统软件系统的数据通信矿用皮带机的变频器的控制指令通过对计算机的命令进行操作在软件系统中需要对数据的传输方式、数据的接收方法以及数据的状态等做出处理数据采集时首先要将传感器的输出信号转化为电平然后转换成标准的数字量再利用微处理器实现对信息的收集和存储完成上述任务后应对变频器的工作原理、运行模式、速度设定、调速选择、转矩计算和转速调节等做出合理解释需给出程序结果并对此作详细说明在软件使用中要注意与上位机的通信避免出现串口通信问题 同时要保证软件的稳定性防止受到外界因素干扰 另外可以设置一些必要的保护措施如断开供电电源、切断电机、启动电动机停止运转等 矿用皮带机变频电控系统调试矿用皮带机的变频器是煤矿机电控系统的核心部件主要功能是实现对电机转速的控制使电动机在要求的工作范围内运行 在实际生产中设备使用时间较长需要不断调整变频器参数以满足不同的加工要求:调速性能调试调速精度调试调速调节速度调控 通过以上调试可以看出控制系统的设计思路基本清晰但还存在一些问题如:该系统的驱动部分和传动链节的连接不够紧密轴转动时会产生较大振动影响系统稳定性其次如果轴的运动方向改变会造成转矩变化引起转矩波动降低系统可靠性 因此为了保证矿用皮带机安全可靠必须合理优化使之能够正常运转.矿用皮带机变频电控系统的性能变频器的性能 在矿井机电控系统中变频器是非常重要的装置它的主要功能是控制电机的转速使电动机的旋转速度与需要的节拍一致从而满足生产要求 因此它的性能对矿井的机械设备的运行和维护有至关重要的影响变频器的工作原理 在矿井机电控自动化系统中机床的负载变化输出的功率会变化这使机床的传动链的结构发生改变导致系统效率降低 通过对转矩的调整可以实现不同工况下的调速 同时 具有很好的抗干扰能力还拥有强大的通信接口 但是随着计算机技术发展人们对 控制器的使用越来越多这提高了 的可靠性为了保证系统稳定还应该不断改进以适应新的需求.系统检测在矿井生产过程中受到环境因素影响会出现一些不稳定现象如温度过高、振动、冲击等导致机器工作效率降低甚至造成设备损坏 因此在设计变频调速控制系统时要进行实时检测保证系统的稳定性和可靠性 变频调速控制 当电动机的转速发生变化时通过调节电机速度改变输出转矩达到最佳运行状态调速电磁离合器检测 当线圈通电后如果有电流经过说明该回路有一个启动信号定子绕组上的电压为零产生了定子绕组的电动势这个值是需要的 当线圈断电后表明电路是正常的若没有断电则表示该电路是不安全的必须加以保护.现场安装在变频器的安装过程中要注意以下几点:首先要对变频器的工作环境和设备的特点等因素予以充分考虑确保能够满足设计要求 其次在对变频调速电机的选择上要尽量选用节能型产品保证具有良好的调速性能 最后在电动机的选型上需要根据实际情况合理选取电动机类型并将其与主电路的匹配程度作为考察重点见图 综上所述本文为矿井的皮带机的自动化改造提供一定参考以国内某煤矿的皮带机为背景针对该煤矿的皮带机提出一种基于 的改进方案通过实验验证该方法的可行性较高可以有效提高机械化水平降低生产成本实现效益最大化图 矿用皮带机变频安装.系统联锁在矿井机电控系统中电机启动和停止时必须使用联锁装置 当电动机的转速大于减速器额定速度时联锁会自动打开当转速小于减速器的额定值时可实现变频调速 当电动机的转矩超过减速器转矩时需要减速可利用伺服阀的开闭实现 通过控制步进距和步进角的变化改变变频器的输出功率 在工作过程中如果不设置相应保护就不能使传动系统处于最佳状态所以要对其性能加以完善 为了防止出现过载现象可以采用双速控制系统分别分析两种不同驱动方式的运行情况确定主程序的具体参数 同时主控电路故障导致系统无法正常运作应立即切断电源以免影响其他设备供电 另外要考虑安全问题避免发生意外事故 结束语本文研究了矿井皮带机的变频电控系统并进行深入的理论分析和实验验证得出以下结论:.通过变频器控制继电器可以使电动机的启动、制动、调速等均保持在一定范围使电机功率达到最大.通过对矿用皮带机工作原理的介绍了解转矩是转子磁链的定向作用导致的转矩的大小与定子的磁链旋转速度有关 定子的磁链与定子的磁场方向不同两者的转速也不相同因此需要调节转矩的频率实现所需功能.利用 的控制技术可设计一种基于单片的控制器该控制系统具有较高的稳定性能满足不同场合要求还能保证设备安全提高效率降低成本参考文献:蒋卫良杨生华芮丰.高压变频器在煤矿带式输送机上的应用.煤炭工程():.李建波.浅谈煤矿设备皮带机变频器的节能问题.黑龙江科技信息():.韩艳霞.浅谈煤矿设备带式输送机变频器的节能问题.科技与创新():.郝永梅.浅谈煤矿设备皮带机变频器的节能问题.科技与企业():.作者简介:赵波()男 陕西榆林人 大专 助理工程师 研究方向:煤矿主运输系统运行维护