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文章编号10032079420060220342203 ZJT- 30型隔爆兼本安智能变频调速装置在煤矿斜井提升中的应用 彭秋红,沈占彬,徐丛清 平顶山工业职业技术学院,河南 平顶山467001 摘要针对矿用交流提升机在减速和爬行段速度控制困难,不能实现恒减速控制,转子串电 阻调速能耗十分大,控制电路复杂,经常产生故障和损坏等问题。介绍了变频器在斜井提升机系统 中的应用,论述了提升机的节能变频调速,行程控制,能量回馈及制动过程。 关键词变频器;提升机;变频调速;行程控制;能量回馈 中图号 TD53文献标识码 B Z JT- 30 Separates Exploding and Peaceful Intelligence Frequency Conversion and Speed Modulation Equipment in Coal Mine Slant Hole Promote Application PENG Qiu- hong , SHEN Zhan - bin , XU Cong - qing Pingdingshan Industrial College of Technology ,Pingdingshan 467001 ,China Abstract For the mineral. AC elevator speed control difficulty in decelerating and crawling section can’t real2 ize permanent deceleration control. The rotor string resistance is very big in speed modulation on energy con2 sumption ,the control circuit is complex ,and usually have some questions about breakdown and damage and so on. Introduced the converter in slant hole elevator system application , elaboratated the elevator energy conser2 vation in frequency conversion and speed modulation. The travelling schedule control. The energy back cou2 pling and the applies break process. Key wordsconventor ;elevator ;frequency conversion and speed modulation;travelling schedule control ;energy back coupling 0 引言 目前矿用提升机普遍使用交流绕线式电机转子 串电阻调速控制系统,提升机在减速和爬行阶段的 速度控制性能较差,特别在负载变动时很难实现恒 减速控制,经常会造成过放和过卷事故。提升机频 繁地启动和制动工作过程会使转子串电阻调速产生 相当严重的能耗,转子串电阻调速控制电路复杂,这 种转子串电阻调速属于有级调速,低速转矩小,转差 功率大,启动电流和换挡电流冲击大,中高速运行振 动大,制动不安全不可靠,对再生能量处理不利,斜 井提升机运行中调速不连续,容易掉道,接触器、 电 阻器、 绕线电机电刷等容易损坏,故障率高,影响生 产效益。特别是在煤矿生产中不能实现防爆要求。 变频器的调速控制可以实现提升机的恒加速和恒减 速控制,能很好地防止提升机过卷和过放事故发生。 平煤集团四矿采用唐山开诚电器有限责任公司 生产的Z JT- 30型隔爆兼本安智能变频调速装置。 该变频调速装置主要整流及逆变元件和PLC及辅 助元件均采用进口产品,具有可靠性高、 使用寿命长 等特点。它能有效地保护电机,延长电机的使用寿 命。由于变频调速装置采用了隔爆兼本质安全型设 计,符合 煤矿安全规程 的要求,可应用于煤矿井下 含有煤尘、 瓦斯爆炸危险的环境中,作为局部风机、 水泵、 空压机、 提升绞车、 带式输送机及其它设备电 机的变频调速和起停及保护控制,从而实现节能降 耗、 安全生产、 延长电机使用寿命等多重目的。 1 该系统的优点 本系统设有1条硬件安全电路和2条软件安全 电路,这3条安全电路相互冗余与闭锁,1条断开 时,另2条也同时断开。安全电路断开后,系统会立 即解除运行控制指令,封锁变频器,并制动油泵,断 开安全阀和KT线圈,进行紧急制动。 1实现了软启动、 软停车,减少了机械冲击,使 运行更加平稳可靠。 2起动及加速换挡时冲击电流很小,减轻了对 电网的冲击,简化了操作、 降低了工人的劳动强度。 3运行速度曲线成S形,使加减速平滑、 无撞 击感。 4安全保护功能齐全,除一般的过压、 欠压、 过 载、 短路、 温升等保护外,还设有过卷、 等速超速、 定 点超速、PLC编码器断线、 错向、 传动系统故障和自 动限速等保护功能。 5设有回馈制动、 抱闸制动制动方式,更加安 全可靠。 6该系统四象限运行,可实现绞车的调速、 换 向、 能量回馈制动等功能,且不受回馈能量大小的限 第27卷第2期 2006年 2月 煤 矿 机 械 Coal Mine Machinery Vol127No12 Feb. 2006 制,适应范围广,节能效果更加明显。 7采用双PLC控制回路,能够实现双回路保 护,一回路出现故障,另一回路还可以继续运行。 2 提升机变频调速的系统结构 如图1所示,提升机Z JT- 30 - MSC隔爆兼本安 智能变频调速其主要配置为变频调速系统、PLC控 制系统及轴编码器监测系统,其中变频调速系统见 图 2 又分为输入电抗器、 可控整流系统、 电容平波 系统、 输出逆变系统。变频器主要对提升机的升降 实现变频调速,可控整流系统是一种可回馈电能的 逆变器,它可单独作为高质量的无功补偿器使用,也 可与其他系统相结合组成新的系统,以实现能量在 交流侧和直流侧的双向传输,同时,系统可将交流侧 的功率因数调整到任何希望的数值,且交流侧的电 流为近乎完美的正弦波。电容平波系统主要对电网 脉动整流滤波使其达到输出的波形平稳。PLC控制 系统主要对提升机的变速、 停车和精确制动、 提升启 动、 下降启动、 故障复位及紧急制动等操作控制。抱 闸制动主要实现提升机停车控制。轴编码器监测系 统是把运行的速度及方向和位置信号进行转换传输 到PLC控制系统。 图1 绞车电控系统图 Fig. 1 Winch electrical control system diagram 图2 变频调速系统 Fig. 2 Frequency conversion and speed modulation system 提升机变频调速系统按工作方式又分为变频 器、 行程控制、 操作控制和抱闸控制。 1变频器 在提升机系统中的应用中,变频器主要进行恒 加速变频调速启动、 恒减速变频调速停车及行程变 频调速运行等变频调速。变频调速是通过改变电机 输入电源频率来调节电机转速的,因此调速范围很 宽,一般变频器基本上都可以达到0～400 Hz ,频率 调节精度一般为0.01 Hz ,可以很好地满足提升机的 恒加速和恒减速无级调速的要求。采用变频器后, 电机可以实现真正意义上的软启动和平滑调速。变 频器调速有别于转子串电阻调速,降低了转差率,提 高了电路的功率因数,可以恒转矩输出,输出功率随 转速变化,因此具有很好的节电效果。另一方面,变 频器还可通过软件,很方便地改变输出转矩即调整 转矩补偿曲线和加减速时间、 目标频率、 上下限频 率等。变频器还具有强大的兼容功能,并根据使用 要求进行功能组合,参数设置修改和动态调通。 变频器也可通过端子排控制,对行程进行多段速度 控制。加速和减速过程可以灵活地调节,这种调速 方式对防止提升机的过卷、 过放、 脱轨等都是十分有 利的。 2行程控制 PLC 控制 行程控制主要将提升机的升降过程划分成不同 的行程区间,根据每一行程区间的实际情况,可以用 不同的变频调速控制提升机的升降速度。行程控制 不仅控制提升机整个升降行程过程的变频调速,而 且控制提升机的停车和制动过程。行程控制可以很 好地防止提升机过卷、 过放、 脱轨和翻车等事故发 生,特别适合具有弯道和叉道的特殊斜井。 行程控制是根据提升机的升降位置行程区间 实施控制,PLC将行程位置转换成开关信号见图 1 ,发出指令控制信号传输到变频器进行多段速变 频控制,停车控制和制动控制等。 3制动控制 提升机的安全使用必须要有良好的制动和制动 控制系统。制动一般采取回馈制动和抱闸制动相结 合,回馈制动主要利用提升机的惯性在减速和下降 行程所产生的再生能量进行制动。变频器使用回馈 单元实现回馈制动,这是一种软制动形式,能很好地 防止机械冲击和快速下滑。为了防止滑车等事故, 使用抱闸对提升机实施抱死制动,抱闸制动 般在 停车时使用,当运行到停车位置时,PLC对变频器发 出停车信号。同时,对抱闸制动器发出抱闸控制信 号,实施抱闸制动。当发生脱轨等事故时,操作控制 实行紧急抱闸制动。 4操作控制 操作控制主要执行提升启动、 下降启动各紧急 抱闸制动等控制。 “提升启动” 操作控制变频器正转 运行,提升过程由行程控制器的提升行程控制完成。 第27卷第2期 Z JT- 30型隔爆兼本安智能变频调速装置在煤矿斜井提升中的应用 彭秋红,等 343 文章编号10032079420060220344203 霍尔传感器及其在工业生产中的应用 毛 君,刘 佳,潘 妮 辽宁工程技术大学 机械工程学院,辽宁 阜新123000 摘要针对在现代工业生产中存在的测量方法落后,测量精度低、 只能进行接触式测量、 控 制不精确等问题,提出把霍尔传感器应用于工业生产中,霍尔传感器是利用霍尔效应做成的对磁场 敏感的传感器。由于具有结构简单、 动态特性好、 可进行非接触式测量等优点,把它用于产品的检 验、 自动控制以及产品计数中,它的使用不仅满足了生产的需要,还提高了生产效率和控制的精度。 关键词霍尔效应;霍尔传感器;应用 中图号 TP212文献标识码 A H all’s Sensor and Application in Industrial Production MAO Jun , LIU Jia , PAN Ni College of Mechanical Engineering , Liaoning Technical University , Fuxin 123000 , China AbstractIn view of the measuring technique which exists in the modern industry is backward ,the measuring accuracy is low , only can carryon the contact measure and the control is not precise ,applies the Hall’s sensor in the industrial production. Hall’s sensor is sensitive to magnetic field utilizing Hall’s effect of material. Be2 cause it has the simply structure , the good dynamic characteristic and may carry on non -contact measure merit . Apply it to product examination ,automatic control and products counting , its use not only satisfied the production need also enhance the production efficiency and the control precision. Key wordsHall’s effect ; Hall’s sensor ; application 0 引言 随着科学技术的迅猛发展,各种非电量的测试 技术、 自动控制技术越来越受到重视。而传感器作 为测控系统中对象信息的入口,更加倍受关注。霍 “下降启动” 操作控制变频器反转,下降过程由行程 控制器的下降行程控制完成。 “紧急制动” 操作主要 控制异常时的变频器停止和抱闸制动。 3 Z JT- 30 - MSC隔爆兼本安智能变频调速系统的 工作原理 Z JT- 30 - MSC隔爆兼本安智能变频调速系统 的工作原理操作台发出操作指令信号,传输到PLC - A1和PLC - A2 ,PLC - A1和PLC - A2根据轴编码 系统、 保护系统传回的信号进行内部比较,然后根据 程序控制变频器执行起动、 停车、 制动和保护等功 能。在PLC - A1故障或与其有关的编码器故障时, 将 “应急方式” 转换开关打在 “应急1” 位置,利用PLC - A2可实现应急手动开车;同样在PLC - A2故障 或与其有关的编码器故障时,将 “应急方式” 转换开 关打在 “应急2” 位置,这时在PLC - A1内可把与 PLC - A2相关的信号旁路掉,利用PLC - A1可手动 开车。 变频器是通过改变电机定子供电频率来改变电 机的转速,以实现绞车的调速。交流异步电动机的 转速 n 60f1 1 - s / p 式中 f1 定子供电频率; p 极对数; s 转差率。 系统内部采用矢量控制思想,“交-直-交” 变 频理论最终产生PWM电压。AC660 V电源由隔爆 接线腔R、S、T三个接线柱接入隔爆主腔内,经整流 平波电路输入IG BT逆变桥,由逆变电路输出U、V、 W来驱动电机的运行,对电机频率的调整控制,可 根据现场的工况需要,由外部速度钮,以无级调速的 方式设定好实际需要的参数值即频率/速度值 , 以 达到精确地适应所需频率/速度/功率输出的要 求。当工作现场的工况要求发生变化时,可随时用 本质安全型参数程序控制器键盘或CCS操作台 来修改参数,应用方便、 灵活、 可靠。 4 现场应用情况及运行效果 从2004年10月份到目前,平煤集团四矿使用 该Z JT- 30 - MSC型智能变频调速装置以来,经过 测算和试用相比较,节电率达到30 以上。同时变 频绞车改造后绞车运行的稳定性和安全性大大增 加。因此大大减少了运行故障和维修时间,节约了 大量人力和物力,在很大程度上提高了四矿的运输 能力。 参考文献 [1]李瑞来,何洪臣,韩文昭.矿山提升机变频调速系统[J ].变频器世 界,19983 15 - 17. [2]李良仁.变频调速技术与应用[M].北京电子工业出版社,2004. 作者简介彭秋红1966 - ,女,河南襄城人,讲师,1990年毕业 于焦作矿业学院机械工程系,现从事电子技术应用及自动控制的研 究与教学工作,Tel 0375 - 7228088. 收稿日期2005209209 第27卷第2期 2006年 2月 煤 矿 机 械 Coal Mine Machinery Vol127No12 Feb. 2006