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矿用带式输送机的电控系统介绍
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带式输送机是矿井运输的咽喉设备之一,提高矿井煤炭生产的运输能力,进一步提高矿井生产的自动化水平,是煤炭生产的急需解决的问题。随着防爆变频器的问世,运输机的电机驱动,多数采用电驱动方式有:软起动器和变频器。采用变频器的目的是解决:高精度的转矩控制;多机运行过程中的功率平衡;净化环境、安全生产。
一、技术说明
带式输送机电控系统包括:驱动、控制、操作、保护、通讯五大部分,协调运行,共同完成胶带机运行的软起、软停和过程控制。
1.驱动部分
驱动部分可以选用矿用软起动器,也可以选用变频器。
(1)矢量控制
矢量控制通过三相-两相变换和同步旋转变换,把交流异步电动机在按转子磁链定向的同步旋转坐标上等效成直流电动机,从而模仿直流电动机进行控制,得到在静、动态性能上完全能够与直流调速系统相媲美的交流调速系统。矢量控制强调转子磁链与转矩的解耦,实现连续控制,调速范围较宽。
(2)直接转矩控制
直接转矩控制与矢量控制不同,直接转矩控制放弃了旋转坐标变换,而是在静止两相坐标系上控制转矩和定子磁链,并采用砰-砰控制以获得快速的转矩响应。直接转矩控制强调控制定子磁链,不受转子参数随转速变化而变化,采用转矩和定子砰-砰控制而避开了旋转坐标变换,简化了控制结构,动态响应快。
直接转矩控制技术的特点:
a.电机磁场矢量轨迹接近圆形,谐波小,损耗低,噪声及温升均比一般逆变器驱动的电机小得多。
电机的数字模型是建立在定子坐标系下分析并控制磁链和转矩的,省掉了复杂的坐标变换及其计算,因而控制系统十分简单,物理过程直接明确。
b.直接转矩控制采用定子磁链定向,该量仅与定子电阻有关,只要知道了定子电阻,就可以进行磁链矢量控制。
c.直接转矩控制强调的是转矩的直接控制与效果,避开了通过控制电流,磁链等量间接控制转矩的过程,而是直接控制电机转矩,因而使电机获得极高的响应频率,从而保证电机具有良好的速度控制能力。同时也使得系统具有较强的抗机械谐振能力。
d.精确的电机模型,高速数据处理技术,借助于独立控制的两点转矩调节器和磁链调节器,使优化脉冲控制逻辑以极快的响应频率去高速更新控制脉冲的状态,保证了转矩阶跃响应快速且无超调,也使得系统有很好的零速满转矩能力,特别适合提升应用。
e.由于直接转矩控制方式不需要测速反馈信号,因此可以不装测速机,其转矩和速度的控制水平优于闭环直流调速,如果有测速机反馈转速信号的话,直接转矩控制系统的各项指标均远高于其他各项控制方式。
2.控制部分
由kxjd1-127隔爆兼本质安全型电源控制箱和cxh-1/9.5本质安全型操作台组成。
(1)控制原理
理想的启动速度曲线,应使带式输送机平稳启动,且在整个启动过程中加速度的最大值较小,没有突变,即最大限度地减小启动惯性力和启动冲击作用。
由于输送机在启动之前,输送带处于松弛状态,为避免输送带的冲击,将输送带拉紧启动,可进一步改善启动峰值张力作用。这样,需要在启动开始阶段加入一段时间延迟段。延迟段的速度一般取为设计带速的10%。
(2)控制系统系统硬件配置
控制系统内由kxjd1-127型隔爆兼本质安全型电源控制箱来完成,箱内装有西门子s7-300plc、触摸屏(或显示器)、本质安全型电源和继电器等。
3.操作部分
操作方式。操作台上配备的按钮及开关有:功能选择、设备的起停、速度选择、无级调速、单台运行、正反运行等等;参数显示由一块线性彩色显示屏及相应的仪表完成,主要显示设备的运行状态和运行参数,并和主机(关联设备kxjd1-127点控箱)进行数据交换。
(1)就地方式
在就地工作方式下,通过变频器上的起停按钮实现皮带机的起停,自动按设定的加速曲线完成皮带机的软启动和软停车。
(2)集控方式(自动方式)
在集控方式下能通过profibus总线实现胶带机的多机联动等上述各种控制功能,接收来自现场设备各种控制状态信号,并把所有数据通过profibus总线先转换成本质安全型总线fsk,然后到达地面以后再由fsk/profibus转换器转换成profibus总线,传送给上位机;也可以在上位机上对井下皮带进行控制操作。如上位机和井下控制器距离非常远,则可配置网络增强器来完成信号的传输。
(3)手动方式
可以在操作台上手动操作完成皮带机的启、停及过程控制。当胶带机部分传感器有故障时(非主要传感器),为不影响生产,可以手动控制运行,亦称为检修运行。
4.保护系统
(1)变频器的各种保护
变频器具有过流、过压、欠压、短路、接地、过热、过载、断相、电机堵转等保护。
(2)胶带机运行各种保护
胶带机设有起动预警信号、跑偏、急停、烟雾、速度、堆煤、纵撕、温度、煤位、张力等保护。同时配有语音扩音电话等。
(图/文www.changrong-jx.com)

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