大傾角下運(yùn)帶式輸送機(jī)的控制與保護(hù)

大傾角下運(yùn)帶式輸送機(jī)的控制與保護(hù)

0大傾角下運(yùn)帶風(fēng)壓機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)故障分析下運(yùn)帶輸送是保證礦山正常、安全、高效生產(chǎn)所重要的運(yùn)輸設(shè)備。它的可靠性和一致性對(duì)確保礦山的正常、安全和高效生產(chǎn)至關(guān)重要。大傾角下運(yùn)帶式輸送機(jī)與普通帶式輸送機(jī)相比,除了保證輸送傾角外,在其控制和保護(hù)方面還具有特殊的要求:(1)對(duì)于大功率、長(zhǎng)距離的下運(yùn)帶式輸送機(jī)而言,制動(dòng)減速度過(guò)大可能會(huì)產(chǎn)生滾料、打滑、飛車(chē)、等事故。因此,通過(guò)可控制動(dòng)裝置將減速度控制在0.1~0.3m/s2。(2)大傾角下運(yùn)帶式輸送機(jī)的電動(dòng)機(jī)通常工作在發(fā)電制動(dòng)狀態(tài),此時(shí)應(yīng)注意電動(dòng)機(jī)超速問(wèn)題,以防止發(fā)生嚴(yán)重的“飛車(chē)”事故。電機(jī)超速分為2個(gè)級(jí)別,分別稱(chēng)之為超速I(mǎi)和超速I(mǎi)I。當(dāng)輸送帶上的載荷超過(guò)額定負(fù)載一定量時(shí),電機(jī)轉(zhuǎn)速增加,此時(shí)停止加載或減載,轉(zhuǎn)速將下降,此稱(chēng)為超速I(mǎi);當(dāng)輸送機(jī)嚴(yán)重超載使得電機(jī)轉(zhuǎn)速接近于發(fā)電制動(dòng)臨界轉(zhuǎn)速時(shí),此種工況下對(duì)應(yīng)的超速稱(chēng)為超速I(mǎi)I,應(yīng)立即停車(chē)。(3)大傾角下運(yùn)帶式輸送機(jī)的帶超速打滑問(wèn)題。當(dāng)輸送帶與滾筒間的摩擦系數(shù)降低或超載時(shí),歐拉摩擦條件破壞,輸送帶和滾筒間產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng),并且?guī)俑哂隍?qū)動(dòng)滾筒表面線速度,稱(chēng)之為打滑I,一般如超過(guò)額定帶速的10%時(shí),應(yīng)停止加載或減載。為滿(mǎn)足對(duì)大傾角下運(yùn)帶式輸送機(jī)的上述控制和保護(hù)要求,本文將對(duì)變頻調(diào)速技術(shù)在下運(yùn)帶式輸送機(jī)的應(yīng)用予以分析研究,同時(shí)綜合盤(pán)式制動(dòng)技術(shù)和PLC自動(dòng)控制技術(shù),對(duì)該種輸送機(jī)的軟起動(dòng)和軟制動(dòng)的系統(tǒng)控制予以分析說(shuō)明。1系統(tǒng)硬件配置(1)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速式中f———定子電源供電頻率,Hz;p———電動(dòng)機(jī)定子繞組磁極對(duì)數(shù);由式(1)可見(jiàn),通過(guò)改變定子供電頻率f就可改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)每相繞組電動(dòng)勢(shì)綜合式(2)和式(3)可得要實(shí)現(xiàn)交流電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速,應(yīng)保持氣隙磁通Φm不變,由式(4)可知,保持氣隙磁通最大值Φm不變時(shí),在頻率f1從基頻f1N往下調(diào)時(shí),必須同時(shí)降低E1,即降低U1,使壓頻比U1/f1保持不變。保持氣隙磁通Φm不變,就意味著定子勵(lì)磁電流不變,也就意味著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩不變,所以在基頻以下調(diào)速時(shí),電動(dòng)機(jī)調(diào)速機(jī)械特性具有恒轉(zhuǎn)矩特性,如圖1所示。在頻率下降很多時(shí),帶負(fù)載能力會(huì)下降很多,并且,頻率太低時(shí),定子感抗分量減小,電阻分量不變,這時(shí)需進(jìn)行低頻補(bǔ)償,如圖2所示。帶式輸送機(jī)屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,本系統(tǒng)采用變頻器作為軟起動(dòng)裝置,根據(jù)變頻調(diào)速的原理,合理地控制頻率變化范圍以及頻率變化的時(shí)間,可使輸送機(jī)按照設(shè)定的速度曲線平穩(wěn)地起動(dòng),起動(dòng)時(shí)調(diào)速精度高,調(diào)速范圍大。(2)制動(dòng)矩的調(diào)節(jié)制動(dòng)方式采用KZP盤(pán)式制動(dòng)裝置,制動(dòng)力矩由制動(dòng)器液壓站上的制動(dòng)油壓比例閥進(jìn)行調(diào)節(jié),制動(dòng)力矩的大小與油壓的大小成反比?？蓪?shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)可控、可靠、平穩(wěn)制動(dòng)。(3)高壓和低壓電機(jī)的控制電控系統(tǒng)主要有操作臺(tái)、PLC控制箱、制動(dòng)泵電機(jī)開(kāi)關(guān)、油壓傳感器、電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、帶速傳感器、主電機(jī)電流傳感器以及綜保裝置組成。以PLC作為控制核心,實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓和低壓電機(jī)的控制,同時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),以及故障處理等。通過(guò)改變制動(dòng)油壓比例閥的控制電流可使制動(dòng)油壓在0.5~10MPa按比例輸出,以控制盤(pán)式制動(dòng)器的制動(dòng)力。2帶速下電機(jī)轉(zhuǎn)速和制動(dòng)閘轉(zhuǎn)速的影響下運(yùn)帶式輸送機(jī)一般工作在發(fā)電工況下,根據(jù)輸送帶上載荷的大小,如空載、輕載、滿(mǎn)載和重載,可將輸送機(jī)起動(dòng)工況分為2種:電動(dòng)工況和發(fā)電工況。在空載或輕載狀態(tài)下,起車(chē)信號(hào)發(fā)出后,若無(wú)故障存在,起動(dòng)制動(dòng)泵電機(jī),制動(dòng)閘逐漸松開(kāi),此時(shí)帶式輸送機(jī)不動(dòng)或運(yùn)行緩慢,在通過(guò)油壓傳感器檢測(cè)到制動(dòng)油壓上升到設(shè)定壓力前,帶速未達(dá)到同步帶速,同時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速未達(dá)到同步轉(zhuǎn)速,此時(shí)通過(guò)變頻器控制主電機(jī)變頻起動(dòng)(按電動(dòng)工況起動(dòng))。利用變頻器的跟蹤起動(dòng)功能,同時(shí)選擇合適的變頻起動(dòng)曲線,從而保證帶式輸送機(jī)起動(dòng)平穩(wěn),減小了對(duì)輸送機(jī)的機(jī)械沖擊。在滿(mǎn)載或重載運(yùn)行狀態(tài)下,松閘時(shí),輸送帶會(huì)在負(fù)荷作用下加速向下運(yùn)行,按發(fā)電工況起動(dòng),通過(guò)速度傳感器來(lái)檢測(cè)帶速和電機(jī)轉(zhuǎn)速,當(dāng)帶速達(dá)到同步帶速或電機(jī)轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速時(shí),工頻起動(dòng)主電機(jī)。自動(dòng)工作方式下的起車(chē)控制程序框圖如圖3所示。3停車(chē)條件設(shè)下運(yùn)帶式輸送機(jī)停車(chē)分為2種情況:(1)當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速低于同步轉(zhuǎn)速時(shí),屬于電動(dòng)工況下停車(chē)。此工況下,發(fā)出停車(chē)指令后,直接切除主電機(jī)電源,同時(shí)減小比例閥電流,從而降低制動(dòng)油壓,在盤(pán)式制動(dòng)裝置作用下,逐漸減速停車(chē)。(2)當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速時(shí),屬于發(fā)電工況下停車(chē)。此工況下,發(fā)出停車(chē)指令后,首先減小比例閥電流,降低制動(dòng)油壓控制帶式輸送機(jī)減速,當(dāng)檢測(cè)到電機(jī)轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時(shí),停主電機(jī),然后控制制動(dòng)油壓繼續(xù)減小,從而實(shí)現(xiàn)可控停車(chē)。自動(dòng)工作方式下停車(chē)控制程序框圖如圖4所示。4控制帶著式整體擬采用s7