CN102976063A

CN102976063A - 矿用防爆和矿用一般型混合形式的带式输送机控制装置

Info

Publication number: CN102976063A
Application number: CN2012104876218A
Authority: CN
Inventors: 郑孝平; 任海兰; 王学勤; 张炳林
Original assignee: SHANXI SANYUAN COAL INDUSTRY Co Ltd; LUOYANG YUANCHUANG ELECTRIC CO Ltd
Current assignee: SHANXI SANYUAN COAL INDUSTRY Co Ltd; LUOYANG YUANCHUANG ELECTRIC CO Ltd
Priority date: 2012-11-27
Filing date: 2012-11-27
Publication date: 2013-03-20
Anticipated expiration: 2032-11-27
Also published as: CN102976063B

Abstract

本发明主要提出一种矿用防爆和矿用一般型混合形式的带式输送机控制装置，所述控制装置由防爆型设备和矿用一般型设备组成；防爆型设备随主机可安装在可能有瓦斯突出的区域，将矿用一般型设备安装在无瓦斯或低瓦斯的电气设备控制室或硐室中，并组成完整的控制装置，对大中型矿用带式输送机进行控制，以获得高的性价比。防爆型设备包括：矿用本安型操作台、矿用隔爆显示屏，还可包括矿用隔爆兼本安型可编程控制箱；矿用一般型设备包括：动力电源进线柜、整流变压器柜、动力电源馈电柜、变频器和控制电源进线柜、控制电源馈电柜等，还可包括可编程控制柜；根据实际情况，可编程控制部分，可选择矿用隔爆兼本安型或矿用一般型。

Description

矿用防爆和矿用一般型混合形式的带式输送机控制装置

技术领域

本发明属于矿用带式输送机控制技术，提出一种矿用防爆型和矿用一般型混合形式的带式输送机控制装置，主要应用于对大中型矿用带式输送机的拖动和控制。

背景技术

随着各种软启动装置逐渐被变频装置所取代，目前，在煤矿中小功率主斜井带式输送机的控制装置中，其调速装置多为低电压（≦1140V）防爆型变频器，主要存在以下缺点：1）根据一致性的要求，矿用防爆产品中关键器件和结构要与煤安认证存档的图样资料保持一致，不利于针对具体的矿用带式输送机实际情况作出设备的灵活配置；2）带式输送机的驱动装置位于控制现场，供电装置安装在配电所中，通常两者距离甚远，低电压供电导致供电电流大、线损大、效率低以及需要粗线径的电缆、安装成本高；3）同等功率的驱动装置，在设备成本方面，防爆型要比矿用一般型要高许多；4）驱动功率受到限制，通常单电动机的功率不超过630kW；5）大功率防爆型高压变频器还没有成功应用，即使将来大功率防爆型高压变频器取得成功的应用，成本也要高得许多。

《煤矿安全规程》（第四百四十四条）规定，选用的井下电气设备，必须符合表1的要求。

表1：井下电气设备选用规定

表1中：

* 使用架线电机车运输的巷道中及沿该巷道的机电设备硐室内可以采用矿用一般型电气设备（包括照明灯具、通信、自动化装备和仪表、仪器）；

** 煤（岩）与瓦斯突出矿井的井底车场的主泵房内，可使用矿用增安型电动机；

*** 允许使用经安全检测鉴定，并取得煤矿矿用产品安全标志的矿灯。

从表1可以看出，即使在高瓦斯的矿井中，在井底车场、总进风巷和主要进风巷，以及一些与煤或煤气相隔离的机电设备的硐室内，可以采用矿用一般型电气设备。当然，在地面与煤或煤气相隔离的机电设备控制室中，采用矿用一般型设备更是没有问题。

发明内容

本发明提出一种矿用防爆型和矿用一般型混合形式的带式输送机控制装置，所述控制装置的一部分由防爆型设备组成，另一部分由矿用一般型设备组成，所述防爆型设备安装在可能有瓦斯突出的区域，所述矿用一般型设备安装在无瓦斯或低瓦斯的区域，并组成完整的控制装置，对带式输送机进行控制，以获得高的性价比。

本发明采取以下技术方案完成其发明目的：一种矿用防爆型和矿用一般型混合形式的带式输送机控制装置，由防爆型设备和矿用一般型设备组成；所述防爆型设备包括有：矿用本安型操作台、矿用隔爆显示屏，还可包括矿用隔爆兼本安型PLC可编程控制箱；上述防爆型设备随矿用带式输送机安装在机头区域，该区域可能有瓦斯突出；所述矿用一般型设备包括有：动力电源进线柜、整流变压器柜、动力电源馈电柜、变频器和控制电源进线柜、控制电源馈电柜，还可包括可编程控制柜，上述矿用一般型设备安装在与煤或煤气相隔离的电气设备控制室或硐室中，所述电气设备控制室或硐室处于没有瓦斯或低瓦斯区域；根据实际情况，可编程控制部分，可选择矿用隔爆兼本安型或矿用一般型。

所述的矿用防爆和矿用一般型混合形式的带式输送机控制装置，所述矿用一般型设备和所述防爆型设备之间控制信号的联系，对于开关量信号，采用光电器件进行电气隔离，对于模拟量和数字信号，采用隔离式安全栅进行隔离；所述矿用一般型设备中设置有本安电源、光电隔离器件和隔离式安全栅，对与矿用防爆型设备之间的控制信号进行安全隔离，确保通过矿用防爆型设备的控制和通讯信号是本质安全型的。

所述的矿用防爆和矿用一般型混合形式的带式输送机控制装置，所述驱动部分既可采用低压变频器也可采用高压变频器，而且，采用一台变频器对应拖动一台电动机即“一拖一”方式，在同一矿用带式输送机具有多台驱动电动机的情况下，设置其中一台变频器为主机，其它变频器为从机，主机中设置有速度和电流闭环控制，从机只设电流闭环并跟随主机的频率和电流变化；这样，确保在多台电动机共同驱动一台带式输送机的情况下，各台电动机的运行速度和输出转矩一致，提高矿用带式输送机的调速性能和使用寿命。

所述的矿用防爆和矿用一般型混合形式的带式输送机控制装置，双回路电源进线分别取自矿山配电电网不同的母线段，其中一回路电源处于工作状态，另一回路电源处于备用状态，这样当工作状态的电源因故停止供电，就可以通过切换方式，由处于备用状态的电源进行供电，从而避免因电网的一路电源故障，导致带式输送机长时间停机。

本发明提出矿用防爆型和矿用一般型混合形式的带式输送机控制装置，能够满足各种矿用带式输送机控制的需要，并且，符合《煤矿安全规程》和相关标准的要求。相较于现有公知技术，具有设备配置灵活、功能更加强大、性能优良、成本低等优点；根据矿用带式输送机的输送能力和装机功率大小，可选择单机、双机或多机拖动形式，可选择与电动机相匹配功率和电压等级的低压变频器或高压变频器作为驱动装置，满足矿用带式输送机生产的需要；按照本发明所推出的技术方案，动力电源电压在10kV及以下，电动机和变频器的功率不受限制，同时对技术方案进行优化，以取得高的性价比。

附图说明

图1、图2为本发明的原理框图，点画框中为本发明提出的具有矿用防爆型和矿用一般型混合形式的带式输送机控制装置，图1为低压变频器驱动形式，图2为高压变频器驱动形式。

图中，1.动力电源进线柜，2.整流变压器柜，3.动力电源馈电柜，4.控制电源进线柜，5.控制电源馈电柜，6a.低压变频器，7a.低压变频器，8a.可编程控制柜，6b.高压变频器，7b.高压变频器，8b.矿用隔爆兼本安型可编程控制箱，9.矿用本安型操作台，10.矿用隔爆型显示屏，11.矿用带式输送机保护装置，12.电动机，13.电动机,14.矿用带式输送机。

具体实施方式

结合附图对本发明实施例加以说明：

在图1中，本发明提出的矿用防爆型和矿用一般型混合形式的带式输送机控制装置，主要由矿用防爆型设备和矿用一般型设备组成；防爆型设备主要包括：矿用本安型操作台（9）、矿用隔爆显示屏（10），安装在带式输送机机头区域，该区域位于安装带式输送机的井巷中，如图1中所示的B区域内，在B区内，可能发生瓦斯突出，要求所有设备必须是防爆型且具有煤安“MA”标志；矿用一般型设备主要包括：动力电源进线柜（1）、整流变压器柜（2）、动力电源馈电柜（3）、低压变频器（6a）和（7a）、控制电源进线柜（4）和控制电源馈电柜（5）等，还包括可编程控制柜（8a），安装在与煤或煤气相隔离的电气设备控制室或硐室中，该室处于没有瓦斯或低瓦斯区域，如图1所示的A区域中，在A区内，没有瓦斯或低瓦斯，要求设备为矿用一般型且具有“KY”标志。

由动力电源进线柜（1）、整流变压器柜（2）、动力电源馈电柜（3）、变频器（6a）和（7a）组成的变频调速及驱动部分，为驱动带式输送机（14）的电动机（12）和（13）提供频率及电压可变的交流动力电源；变频器输出电压与电动机额定电压相匹配，变频器输入电压与动力电源相匹配，根据电动机电压等级，变频器可以是低压变频器或高压变频器，对于高压变频器，整流变压器与变频器融成一体，不再单独设置，该实施例中，采用低压变频器；驱动带式输送机（14）的电动机（12）和（13）定子绕组分别与低压变频器（6a）和（7a）的输出端相连，低压变频器（6a）和（7a）的输入端接在动力电源馈电柜（3）相应的主电源输出端上，如果电动机额定电压与电网电压不匹配，还设置有整流变压器柜（2），整流变压器的副边绕组与动力电源馈电柜（3）的输入端相连，以接受与电动机额定电压等级相匹配的动力电源，整流变压器的原边绕组连至动力电源进线柜（1）的输出端，动力电源进线柜（1）的输入端接到电网上，在电动机额定电压与电网电压匹配的情况下，不再单独设置整流变压器，这种情况下，动力电源馈电（3）的输入端直接与动力电源进线柜（1）的输出端相连。双回路电源进线，避免因电网的一路电源故障，导致带式输送机长时间停机。

由控制电源进线柜（4）、控制电源馈电柜（5）和可编程控制柜（8a）组成过程控制部分，可编程控制柜（8a）的电源输入端与控制电源馈电柜（5）的输出端相连，控制电源馈电柜（5）的输入端与控制电源进线柜（4）的输出端相连，控制电源进线柜（4）的输入端与控制电源相连，以形成对可编程控制柜（8a）提供控制用电源，可编程PLC的输出端与低压变频器（6a）和（7a）的控制输入端相连或者可编程PLC与低压变频器（6a）和（7a）进行网络通信，对矿用带式输送机（14）整个运行过程——启动加速、等速运行、减速停车进行控制，可编程控制柜（8a）中设置两套可编程控制器PLC，其中一套PLC实现控制功能，另一套PLC实现监视功能，形成带式输送机过程控制的双线制型式，确保过程控制的正确性。

由矿用本安型操作台（9）、矿用隔爆显示屏（10）组成过程监控部分，对带式输送机（14）整个运行过程进行监控，矿用本安型操作台（9）中控制器件与可编程控制柜（8a）相连，通过矿用本安型操作台（9）对带式输送机（14）的启动、停止以及紧急停机进行控制，矿用隔爆显示屏（10）与PLC形成网络通讯，在矿用隔爆显示屏（10）上可以观察到关键参量和重要信号情况如电动机的电压、电流、频率和皮带运行速度以及矿用带式输送机保护装置的动作情况等，显示屏完成对矿用带式输送机整个运行过程的关键参量和重要信号情况的实时显示、实时记录等。显示屏内可设有通讯网卡，与矿用带式输送机保护装置、可编程PLC等组成网络通讯，进行数据交换，还可通过网络通讯的方式与因特网连接并实现对所述矿用带式输送机及其控制装置进行远程诊断；矿用隔爆显示屏（10）与矿用带式输送机保护装置（11）形成网络通讯，同时，矿用带式输送机保护装置（11）还与PLC形成点-点通讯，进行运行故障保护，如：打滑、堆煤、超温、烟雾、纵撕、洒水、速度、跑偏、急停等故障保护。矿用一般型设备和矿用防爆设备之间控制信号的联系，对于开关量信号，采用光电器件进行电气隔离，对于模拟量和数字信号，采用隔离式安全栅进行隔离，确保进入防爆型设备的控制信号均为本安型；双回路电源进线，避免因电网的一路电源故障，导致带式输送机长时间停机；在矿用一般型设备变频器（6a）、（7a）和可编程控制柜（8a）中设置有本安电源、光电隔离器件和隔离式安全栅，对来自于防爆型设备的开关量信号和模拟量及数字信号进行安全隔离，以确保通过防爆型设备的控制信号为本质安全型。

图2又是一个典型的实施例，与图1实施例所不同的是，采用高压变频器（6b）和（7b）分别驱动电动机（12）和（13），本实施例中，高压变频器中内置有专用的整流变压器，因此整流变压器柜不必单独设置；如果动力电源为10kV高压，则选用电动机和变频器的电压等级均为10kV，当然也可选用6kV电动机，这种情况下，要选用10kV输入、6kV输出的高压变频器；如果动力电源为6kV高压，则选用电动机和变频器的电压等级均为6kV；与图1实施例所不同的还在于，本实施例采用的是矿用隔爆兼本安型可编程控制箱（8b），其功能与作用等同于可编程控制柜（8a）。

在本发明的驱动装置中，变频器（6）和（7）分别驱动电动机（12）和（13），形成“一拖一”的拖动方式，对于由多台电动机共同拖动的矿用带式输送机，变频器的数量与电动机相同，多台变频器之间采用主、从控制方式，设置其中一台变频器为主机，其他变频器为从机，主机中设置有速度和电流闭环控制，从机跟随主机的频率和电流变化并具有电流闭环功能，这样，在多台电动机共同拖动一台矿用带式输送机（14）的情况下，确保多台电动机的速度一致、电流一致，达到各分部电动机出力一致的目的，以提高矿用带式输送机（14）的调速性能和使用寿命。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，本发明的保护范围并不局限于此，任何基于本发明技术方案上的等效变换均属于本发明保护范围之内。

Claims

1.一种矿用防爆型和矿用一般型混合形式的带式输送机控制装置，所述的带式输送机控制装置包括有：变频调速及驱动部分，过程控制部分，过程监控部分；其特征在于：所述的控制装置由防爆型设备和矿用一般型设备组成；所述防爆型设备随带式输送机安装在可能有瓦斯的区域，所述矿用一般型设备安装在无瓦斯或低瓦斯的区域，并组成完整的控制装置，对矿用带式输送机进行控制；所述防爆型设备包括有矿用本安型操作台（9）和矿用隔爆显示屏（10），还包括有矿用隔爆兼本安型可编程控制箱（8b），安装在瓦斯可能突出的区域，如带式输送机的机头区域；所述矿用一般型设备包括有动力电源进线柜（1）、整流变压器柜（2）、动力电源馈电柜（3）、控制电源进线柜（4）、控制电源馈电柜（5）、变频器（6）和（7）；还包括有可编程控制柜（8a），安装在与煤或煤气相隔离的电气设备控制室或硐室中，所述电气设备控制室或硐室位于无瓦斯或低瓦斯的区域；根据实际需要，可灵活选用防爆型的矿用隔爆兼本安型可编程控制箱（8b）或矿用一般型的可编程控制柜（8a）；所述矿用一般型设备和所述防爆型设备之间控制信号的联系，对于开关量信号，采用光电器件进行电气隔离，对于模拟量和数字信号，采用隔离式安全栅进行隔离；所述矿用一般型设备中设置有本安电源、光电隔离器件和隔离式安全栅，对与矿用防爆型设备之间的控制信号进行安全隔离，确保通过矿用防爆型设备的控制和通讯信号是本质安全型。

2.根据权利要求1所述的矿用防爆和矿用一般型混合形式的带式输送机控制装置，其特征在于：所述驱动部分既可采用低压变频器也可采用高压变频器，而且，采用一台变频器对应拖动一台电动机即“一拖一”方式，在同一矿用带式输送机（14）具有多台驱动电动机的情况下，设置其中一台变频器为主机，其它变频器为从机，主机中设置有速度和电流闭环控制，从机只设电流闭环并跟随主机的频率和电流变化；这样，确保在多台电动机共同驱动一台带式输送机的情况下，各台电动机的运行速度和输出转矩一致，提高矿用带式输送机（14）的调速性能和使用寿命。

3.根据权利要求1所述的矿用防爆和矿用一般型混合形式的带式输送机控制装置，其特征在于：双回路电源进线分别取自矿山配电电网不同的母线段，其中一回路电源处于工作状态，另一回路电源处于备用状态，这样当工作状态的电源因故停止供电，就可以通过切换方式，由处于备用状态的电源进行供电，从而避免因电网的一路电源故障，导致带式输送机长时间停机。