CN114112470A - 一种满足多种型号采煤机摇臂加载的控制系统及方法 - Google Patents

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洪美娟
陈会军
曹大远
朱泽君
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张永年
王连国
姜书尘
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Abstract

本发明公开了一种满足多种型号采煤机摇臂加载的控制系统及方法,包括整流模块,驱动模块和加载模块;所述整流模块外接电源,同时分别内接驱动模块和加载模块;所述驱动模块驱动连接采煤机摇臂,给采煤机摇臂提供驱动电源;所述加载模块连接采煤机摇臂,对采煤机进行加载。其通过驱动和加载部分共用一个整流模块,采用驱动逆变器对采煤机摇臂进行启动,能够满足对大功率摇臂的软启动功能,降低了大功率摇臂启动对电网的冲击。

Description

一种满足多种型号采煤机摇臂加载的控制系统及方法
技术领域
本发明涉及试验装置,具体涉及一种满足多种型号采煤机摇臂加载的控制系统及方法。
背景技术
随着千万吨级煤矿的大量涌现以及煤矿机械化,智能化的发展,采煤机在煤矿井下应用广泛,并且功率也越来越大。由于煤矿工作面的复杂情况,对采煤机摇臂工作安全可靠性提出了更高的要求。
传统的采煤机摇臂加载试验台采用的是低速加载制动,试验产生的能量通过热量消耗掉,不利于企业绿色发展,同时由于采煤机摇臂的功率越来越大,原来的能耗式加载对生产企业电容的容量要求越来越高,而电网容量的大小又不是企业所能决定,与区域供电容量有很大的关系,严重制约了企业的发展。
同时,由于煤矿井下采煤机电压等级一般有1140V、3300V,按照常规惯例每个电压等级均需要配置变压器,大功率的摇臂还需配置软启动器,设备投资比较大,也制约了采煤机试验台的推广应用。
因此,现有采煤机摇臂的加载及软启动操作存在着对电网冲击大而导致降低了对采煤机试验效率的问题;由此可见,如何能够提高采煤机摇臂加载试验系统的效率为本领域需解决的问题。
发明内容
针对于现有采煤机摇臂加载试验装置存在适用性低的技术问题,本发明的目的在于提供一种满足多种型号采煤机摇臂加载的控制系统,其通过驱动和加载部分共用一个整流模块,采用驱动逆变器对采煤机摇臂进行启动,能够满足对大功率摇臂的软启动功能,降低了大功率摇臂启动对电网的冲击,大大提高了控制系统的工作效率,再次基础上,还给出了控制方法,很好地克服了现有技术所存在问题。
为了达到上述目的,本发明提供的满足多种型号采煤机摇臂加载的控制系统,包括整流模块,驱动模块和加载模块;所述整流模块外接电源,同时分别内接驱动模块和加载模块;所述驱动模块驱动连接采煤机摇臂,给采煤机摇臂提供驱动电源,实现采煤机摇臂的软启动;所述加载模块连接采煤机摇臂,对采煤机进行加载。
进一步地,所述驱动模块与采煤机摇臂之间设有源滤波模块和多档变压模块;所述源滤波模块和多档变压模块串联并设置于驱动模块与采煤机摇臂之间,一端与驱动模块,另一端与采煤机摇臂连接。
进一步地,所述加载模块与采煤机摇臂之间设有转矩控制模块;采煤机摇臂增速后由加载模块加载并可通过转矩控制模块实现加载力矩的无极调节。
为了达到上述目的,本发明提供的一种满足多种型号采煤机摇臂加载的控制方法,包括:
电源通过整流后分别输送至驱动装置与加载装置中;
驱动装置将驱动电源通过处理后输送至采煤机摇臂所匹配的电机中,为采煤机摇臂进行供电;
加载装置得到电源后对增速后的采煤机摇臂增进行加载,并通过转矩控制器实现对加载力矩的无极调节。
进一步地,驱动装置将驱动电源通过滤波装置和多档调节器进行滤波,调压后输送至采煤机摇臂所匹配的电机中。
进一步地,加载转矩控制器采用两级控制方式,设置了转矩限定和转矩设定,转矩限定为试验转矩的最大值,转矩设定为试验转矩的设置值,只有转矩设定值小于转矩限定值系统有效,当转矩设定值大于转矩限定值时,系统只能加载到转矩限定值。
本方案提供的满足多种型号采煤机摇臂加载的控制系统及方法,其通过驱动和加载部分共用一个整流模块,采用驱动逆变器对采煤机摇臂进行启动,能够满足对大功率摇臂的软启动功能,降低了大功率摇臂启动对电网的冲击,大大提高了控制系统的工作效率;
同时驱动部分输出通过有源滤波装置和多档调压器后给被试采煤机摇臂供电,可用一台设备实现了不同电压等级采煤机摇臂的启停控制。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。
图1为本采煤机摇臂加载试验装置的整体结构示意图;
图2为本采煤机摇臂加载试验装置中控制系统的模块图;
图3为本采煤机摇臂加载试验装置中控制系统的工作流程示意图。
下面为附图中的部件标注说明:
100.变频调速装置200.膜片联轴器300.转矩转速测量装置400.增速器500.十字滑块联轴器600.采煤机摇臂700.控制系统710.整流模块720.驱动模块730.加载模块740.源滤波模块750.多档变压模块760.转矩控制模块。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体图示,进一步阐述本发明。
针对于现有的多种型号采煤机摇臂加载的试验系统存在工作效率低的技术问题,基于此技术问题,本方案提供了能够满足多种型号采煤机摇臂加载的试验控制系统,实现了能够对试验装置在试验过程中加载产生的电能可以回馈到电网,达到了节能的效果,大大降低了大功率摇臂启动对电网的冲击,很好的提高了试验控制系统的工作效率。
为了便于对提供的试验控制系统的更好说明,本方案引入了能满足多种型号采煤机摇臂加载的试验装置进行辅助说明,通过控制系统可实现对采煤机摇臂的驱动和加载。
参见图1,以下是对引入满足多种型号采煤机摇臂加载的试验装置结构的具体说明:
本方案提供的能满足多种型号采煤机摇臂加载的试验装置,包括试验平台,采煤机摇臂600,变频调速装置100,转矩转速测量装置300,传感器,增速器400和监控系统。
试验平台为各设备的安装体,各设备均安装在试验平台上,且在试验平台上进行运行。
本方案中采用的为T型试验平台,可方便对不同型号采煤机摇臂进行安装紧固。
进一步地,采煤机摇臂600安装于试验平台上。采煤机摇臂600对应下方装有高度调节装置,用于对采煤机摇臂600进行高度的调节。
高度调节装置安装于试验平台上;通过高度调节装置与采煤机摇臂600配合连接,可以通过高度调节装置对试验平台进行高度调节,能够使试验平台满足不同型号采煤机摇臂600的测试要求。
高度调节装置包括T型槽条,滑块和若干调整螺栓;高度调节装置通过高度调节装置设置于试验平台上。
进一步地,采煤机摇臂600安装在T型槽条上,T型槽条的高度依据摇臂设备中心高于加载增速机的中心高确定,T型槽条下方放置调整滑块,通过滑块进行滑动可对设置在T型槽条上的摇臂的中心高度进行微调,同时通过调整螺栓对滑块进行松紧。
这里,采煤机摇臂600的组成和工作基理为本领域技术人员所熟知,这里就不加以赘述。
变频调速装置100用于对采煤机摇臂600进行可控启动,变频调速装置100的与转矩转速测量装置300连接。
变频调速装置100包括变频电机和控制器;其是通过改变变频电机频率的方式来通过控制器控制采煤机摇臂600的启停。
转矩转速测量装置300的一端与变频调速装置100通过膜片联轴器200进行连接;转矩转速测量装置300的另一端与增速器400连接。
转矩转速测量装置300并与监控系统连接,可将通过转矩转速测量装置对采煤机摇臂600采集的转矩传输给监控系统进行监控。
转矩转速测量装置300本方案中优选采用HBM转矩转速传感器,能够快速准确的测量采煤机摇臂600中转矩转速的变化。
转矩转速测量装置300与增速器400进行连接,增速器400与采煤机摇臂600采用十字滑块联轴器500连接,用于对采煤机摇臂600进行增速。
传感器与增速器400之间采用膜片联轴器200相连;传感器包括温度传感器,振动传感器,摇臂电机电流互感器,摇臂电机电压互感器。
温度传感器用于放置在摇臂600轴承处与摇臂润滑油中;振动传感器放置在摇臂600的轴承处;摇臂电机电流互感器和摇臂电机电压互感器放置在摇臂600的电机接线箱中;所有传感器通过就地仪表通讯给监控系统,对摇臂600的运行状态进行监控。
转矩转速测量装置300与变频调速装置100和增速器400之间优选通过膜片联轴器200进行连接;膜片联轴器200为金属强元件挠性联轴器,其强度高,结构紧凑,能够大大增加本试验装置在运用时的可靠性。
监控系统用于对试验装置在运行中的监控,其分别与采煤机摇臂600,变频调速装置100和传感器进行连接;采煤机摇臂600,变频调速装置100和传感器实时将运行数据传输至监控系统供操作人员进行随时监控。
同时,为保证本系统在运行时的稳定性,本方案中还增设了润滑冷却系统,润滑冷却系统满足对摇臂及增速机的润滑和冷却;其包括闭式水冷却系统,强制润滑系统。
其中,闭式水冷却系统与被试摇臂600的冷却水箱连接,依据被试摇臂的冷却水流量,压力,温度要求提供符合要求的冷却水;强制润滑系统与被试摇臂600和增速机400进行连接,为摇臂600、增速机400提供强制润滑,达到设备要求的冷却及润滑要求。
在上述的所组成的满足多种型号采煤机摇臂加载的试验装置基础上,本方案还配合设置控制系统700,其通过控制系统700控制变频调速装置100启动试验装置,控制变频调速装置100采用交直交工作模式,驱动和加载部分共用一个整流模块,采用驱动逆变器对采煤机摇臂进行启动,能够满足对大功率摇臂的软启动功能,降低了大功率摇臂启动对电网的冲击。
进一步地,参见图2,控制系统700包括整流模块710,驱动模块720和加载模块730;其中,整流模块710分别连接驱动模块720和加载模块730。
采用驱动模块720对采煤机摇臂600进行启动,能够满足对大功率摇臂600的软启动功能,降低了大功率摇臂600启动对电网的冲击。
同时,在驱驱动模块720与采煤机摇臂600之间还设有源滤波模块740和多档变压模块750;源滤波模块740和多档变压模块750依次连接并通过电机接线柜与采煤机摇臂600进行驱动连接。
驱动模块720输出通过源滤波装置740和多档变压器750后给被试采煤摇臂600供电,可用一台设备实现了不同电压等级采煤机摇臂600的启停控制。
加载模块730与采煤机摇臂600之间连接,用于实现对不同型号不同功率采煤机摇臂600的加载。
其中,在采煤机摇臂600与加载模块730之间设置有直接转矩控制模块760,采煤机摇臂600输出通过增速机400增速后由加载模块730用直接转矩控制模块760,实现对加载力矩的无级调节。
为保证设备使用安全,加载转矩控制模块760采用两级控制方式,设置了转矩限定和转矩设定,转矩限定为试验转矩的最大值,转矩设定为试验转矩的设置值,只有转矩设定值小于转矩限定值系统有效,当转矩设定值大于转矩限定值时,系统只能加载到转矩限定值。
这里,驱动模块720可具体为驱动逆变器;过源滤波模块740可具体为源滤波装置;多档变压模块750可为多档调压器;加载模块730可具体为加载变频电机;加载转矩控制模块760可为转矩转速传感器。
同时,控制系统700还包括报警模块,并与采煤机摇臂600上的传感器进行连接,对摇臂电机在工作时的状态进行控制,若在试验过程中监控的被试摇臂温度,振动,电压和电流参数,超出允许范围时,则会发出警报或停机的信号。
具体的工作流程,以下举例说明:
参见图3,变频电机100通过整流变压器,将交流电源转换为直流电源后,通过逆变,滤波后,经多档变压器升压后,而实现对采煤机摇臂600的可控启动;同时通过设置加载变频电机,可对采煤机摇臂600提供所需加载的力矩;加载变频电机发电通过变频器100可直接回馈到采煤机摇臂600的驱动变频器,实现能量的内部反馈,节能率高。
下面举例说明其在具体应用时的工作过程:
首先将被试采煤机摇臂600进行连接,务必保证该设备连接之间的同轴度符合要求,整流升压变压器710输送电压等级与采煤机摇臂电压等级相对应;
将采煤机摇臂600、增速器400,冷却润滑系统按要求连接好,务必检测试验装置内部的润滑泵电机、冷却水电机的转向是否正确;
将监控系统、传感器等按照要求连接好,通过控制系统调整好相关参数,起动润滑冷却系统,
待运转正常后通过变频器100,整流升压变压器710,滤波器740、启动采煤机摇臂600,运转至试验要求转速后,通过控制系统700调整加载变频电机730的力矩限定值,即可对采煤机摇臂600传动性能加载试验,试验过程中可对相关参数通过控制系统进行数据记录并生产报表至监控系统。
控制系统700在试验过程中监控被试摇臂600的温度,振动,电压,电流等参数,超出允许控制范围时,控制系统会发出报警或停机等信号。
由上述方案构成的满足多种型号采煤机摇臂加载的控制系统及方法,其通过驱动和加载部分共用一个整流模块,采用驱动逆变器对采煤机摇臂进行启动,能够满足对大功率摇臂的软启动功能,降低了大功率摇臂启动对电网的冲击;
同时驱动模块输出通过有源滤波装置和多档调压器后给被试采煤机摇臂供电,可用一台设备实现了不同电压等级采煤机摇臂的启停控制。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种满足多种型号采煤机摇臂加载的控制系统,其特征在于,包括整流模块,驱动模块和加载模块;所述整流模块外接电源,同时分别内接驱动模块和加载模块;所述驱动模块驱动连接采煤机摇臂,给采煤机摇臂提供驱动电源,实现采煤机摇臂的软启动;所述加载模块连接采煤机摇臂,对采煤机进行加载。
2.根据权利要求1所述的一种满足多种型号采煤机摇臂加载的控制系统,其特征在于,所述驱动模块与采煤机摇臂之间设有源滤波模块和多档变压模块;所述源滤波模块和多档变压模块串联并设置于驱动模块与采煤机摇臂之间,一端与驱动模块,另一端与采煤机摇臂连接。
3.根据权利要求1所述的一种满足多种型号采煤机摇臂加载的控制系统,其特征在于,所述加载模块与采煤机摇臂之间设有转矩控制模块;采煤机摇臂增速后由加载模块加载并可通过转矩控制模块实现加载力矩的无极调节。
4.一种满足多种型号采煤机摇臂加载的控制方法,其特征在于:包括:
电源通过整流后分别输送至驱动装置与加载装置中;
驱动装置将驱动电源通过处理后输送至采煤机摇臂所匹配的电机中,为采煤机摇臂进行供电;
加载装置得到电源后对增速后的采煤机摇臂增进行加载,并通过转矩控制器实现对加载力矩的无极调节。
5.根据权利要求4所述的一种满足多种型号采煤机摇臂加载的控制方法,其特征在于,驱动装置将驱动电源通过滤波装置和多档调节器进行滤波,调压后输送至采煤机摇臂所匹配的电机中。
6.根据权利要求4所述的一种满足多种型号采煤机摇臂加载的控制方法,其特征在于,加载转矩控制器采用两级控制方式,设置了转矩限定和转矩设定,转矩限定为试验转矩的最大值,转矩设定为试验转矩的设置值,只有转矩设定值小于转矩限定值系统有效,当转矩设定值大于转矩限定值时,系统只能加载到转矩限定值。
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