CN201207137Y - 矿用防爆变频电控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种矿用防爆变频电控装置，主电源与电抗箱和继电器箱连接，电抗箱与变频器箱连接，变频器输出至电机；外部信号接入控制箱中，控制箱与变频器箱连接，且控制箱、继电器箱和主控台三者相互连接，继电器箱输出至液压站和润滑站；所述的控制箱、继电器箱、变频器箱和电抗器箱都采用防爆外壳。采用上述技术方案的矿用防爆变频电控装置，由于控制箱、继电器箱、变频器箱和电抗器箱都采用防爆外壳，所以能够应用于井下有爆炸性气体的环境中，结构简单，简化了现场接线，实现了提升机械的平滑调速和节能运行，启动平稳，具有优良的转矩特性，并且可以将电网侧功率因数提高到0.95以上。

Description

矿用防爆变频电控装置

技术领域

本实用新型涉及提升机电控技术领域，尤其是涉及到防爆变频提升机电控的技术领域。

背景技术

目前，煤矿提升机通常采用绕线式电动机作为主驱动，用来提升或下降重物，具有典型的位能负载特性，通常采用的调速控制方式是在线绕式电动机的转子回路串接电阻，来改变电机的输出转矩，降低电机启动电流，从而实现小范围的转差调速，并实现电动机的分级调整。这种控制方式有如下弊端：在转子回路串接电阻，消耗电能，造成能源浪费；电阻分级切换，实现有级调速，设备运行不平稳，电气及机械冲击大，而且低速转矩小，转差功率大，启动电流和换档电流冲击大，中高速运行振动大，制动不安全、不可靠，斜井提升时调速不连续，容易掉道，故障率高。因为矿井生产是24小时连续作业，即使短时间的停机维修也会给生产带来很大损失，所以这种调速方式已经不能适应煤矿生产现代化的需求。

随着交流电动机变频调速器的应用和普及，人们已经开始淘汰绕线式电动机转子回路串电阻调速这种落后的调速方式，采用先进的变频调速技术，从而实现提升机械的平滑调速和节能运行，并且可以将电网侧功率因素提高到0.95以上，同时省去了调速接触器、正反转接触器等元件，完全解决了传统提升机械存在的固有缺陷，使设备性能得到极大提高。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种能够应用于井下的提升机变频电控装置。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型中，主电源与电抗箱和继电器箱连接，电抗箱与变频器箱连接，变频器输出至电机；外部信号接入控制箱中，控制箱与变频器箱连接，且控制箱、继电器箱和主控台三者相互连接，继电器箱输出至液压站和润滑站；所述的控制箱、继电器箱、变频器箱和电抗器箱都采用防爆外壳。

主控台为提供控制信号和显示参数的控制装置，包括外壳，在主控台的外壳上分别设有左显示器、中显示器和右显示器；左显示器的一侧分别设有指示灯、手闸控制器和按钮；右显示器的一侧设有指示灯、主令控制器和转换开关。

控制箱采用可编程控制器作为主控器，外部信号经光耦板或模拟隔离板后输入到可编程控制器的输入端；外部信号和可编程控制器输出端的信号信息经通讯模块传送至主控台中或直接传送到继电器箱中；开关电源通过滤波器与开关电源板连接，开关电源板将控制电源转换为三个直流电源，分别给可调闸模块、光耦板、模拟隔离板及显示电路供电。

控制箱中采用485串行通讯方式。

在开关电源板中采用本安电源。

在继电器箱中，主电源与空气断路器连接，接触器并联后分别与空气断路器连接。

在变频器箱的防爆外壳上设有按钮。

在电抗箱中，三相电源经电容组、电阻组和电抗器组成的串联电路后，向变频箱输出三相电源；接触器与电阻组并联连接；三相电源还与变压器相连接。

采用上述技术方案的矿用防爆变频电控装置，由于控制箱、继电器箱、变频器箱和电抗器箱都采用防爆外壳，所以能够应用于井下有爆炸性气体的环境中，结构简单，简化了现场接线，实现了提升机械的平滑调速和节能运行，启动平稳，具有优良的转矩特性，并且可以将电网侧功率因素提高到0.95以上。

附图说明

图1为本实用新型的结构原理框图；

图2为主控台的结构图；

图3为控制箱原理图；

图4为继电器箱原理图；

图5为变频器箱原理框图；

图6为电抗器箱原理图。

具体实施方式

如图1所示，主电源经电抗器箱滤波后连接到变频器箱，然后输出0-50Hz频率可调的电源给电机供电，实现对电机的变频调速；外部信号、变频器返回信号和主控台的输入控制信号经控制箱逻辑处理后，输出控制信号，来控制变频器箱、继电器箱，或者通过主控台的显示器显示输出。继电器箱输出至液压站和润滑站。为了能够应用于井下有爆炸性气体的环境，控制箱、继电器箱、变频器箱和电抗器箱都采用防爆外壳。

如图2所示，主控台为提供控制信号和显示参数的控制装置，包括外壳2，在主控台的外壳上设有左显示器3、中显示器5和右显示器7；左显示器3的一侧设有指示灯9、手闸控制器4和按钮1；右显示器7的一侧设有指示灯9、主令控制器6和转换开关8。主要是通过操作按钮1、转换开关8、主令控制器6、手闸控制器4为控制箱内的可编程控制器提供给定信号、输入控制信号和工作闸信号等，同时将控制箱来的各种静、动态提升机参数，通过显示器内的指示灯9和数码管显示输出。

如图3所示，控制箱采用可编程控制器作为主控器，外部信号经光耦板或模拟隔离板后输入到可编程控制器的输入端；外部信号和可编程控制器输出端的信号信息经通讯模块传送至主控台中或直接传送到继电器箱中；开关电源通过滤波器与开关电源板连接，开关电源板将控制电源转换为三个直流电源，分别给可调闸模块、光耦板、模拟隔离板及显示电路供电。控制箱中采用485串行通讯方式。开关电源板中采用本安电源。

控制箱中的可编程控制器采用FX2N-64MR作为主控器件，传感器信号、按钮和转换开关信号、以及变频器信号通过光耦板G0-01和G0-02送到可编程控制器FX2N-64MR的输入端，经逻辑运算后，输出控制信号，控制外部设备、变频器箱、继电器箱等，完成提升机的启动、运行、正转、反转、停车、急停、保护、报警、复位等过程，同时将相应的显示信号通过通讯模块FX2N-485-BD传到主控台的显示器上；控制电源通过两个开关电源转换为P1、N1，P2、N2，P3、N3三个直流电源，分别给显示电路、信号输入电路及可调闸模块供电。

如图4所示，在继电器箱中，主电源与空气断路器QF连接，接触器I KM1，KM2并联后分别与空气断路器QF连接。

继电器箱由空气断路器QF、接触器I KM1，KM2、安全继电器K1，K2、操作按钮和防爆外壳等组成，用于提升系统中制动泵、润滑泵和安全继电器的供电和控制。主电源接到空气断路器QF上，空气断路器QF的通断由主腔前盖上的两个操作按钮控制，空气断路器连接到接触器I KM1，KM2的输入接点上，输出接点分别接到制动泵和润滑泵的电动机上，当控制箱的可编程控制器传来控制信号时，接触器I KM1，KM2的线包得电，接点吸合，制动泵和润滑泵的电动机得电。可编程控制器输出相应信号时，安全继电器K1，K2的线包得电，安全继电器动作，返回一个工作信号，供外部控制使用。

如图5所示，变频器箱是将从电抗器箱来的频率固定的三相交流电变换成频率可调的三相交流电，从而达到调节电动机转速的目的。变频器箱的主要器件是韩国SOHO变频器，从电抗器箱输出的三相电源接到变频器箱的输入端，变频器得电，此时变频器不工作，当主令控制器的给定信号和方向信号送到控制端子0—10V、REV和FWD后，变频器开始输出，建立初始转矩，松开机械闸，电机开始运转。停车时，如主令控制器已拉到零位，变频器按减速时间减速停车，直至停止输出。然后把手闸控制器拉到零位。控制箱的可编程控制器传来的控制信号，包括运行信号RUN、复位信号RST2等，用于控制变频器起、停，同时变频器箱将相应的变频器状态信号BPYX、BPGZ等传给主控台的显示器显示输出。

为了方便对变频器进行参数设置和现场调试，在变频器箱的外壳上设置有按钮。

如图6所示，在电抗箱中，三相电源经电容组C1、电阻组R01，R02，R03和电抗器L组成的串联电路后，向变频箱输出三相电源；接触器II KM3与电阻组R01，R02，R03并联连接。刚上电时，接触器II KM3断开，电流经电阻R01，R02，R03流过，减小上电瞬间对变频器的冲击，到合适时间后，闭合接触器II KM3，将电阻短路，电流直接从接触器II KM3流过。三相电源还与变压器T1相连接，经变压器T1降压为AC 220V，可提供控制电源。

本实用新型的工作原理是：

主控台上电后，若各电路处于正常状态，则各个显示器显示处于正常状态，左显示器3中的“安全条件具备”指示灯亮，按下按钮1中的安全回路启动按钮，左显示器3中的“安全继电器”指示灯亮，此时变频器箱处于待机状态；当信号工打点发出开车信号后，打点信号通过光耦板G0-01上的A17端子接入，经B19端子输出，然后接到可编程控制器FX2N—64MR的输入端子X15上，经逻辑运算处理后，通过通讯模块FX2N—485—BD送到显示电路，中显示器5上的“信号已发”指示灯亮；合上转换开关8上的“制动泵开”转换开关，信号经光耦板G0-02的A9端子输入，B11端子输出，然后接到可编程控制器FX2N—64MR的输入端X27，经逻辑运算后，从输出端Y30输出控制信号，用来控制继电器箱的接触器I KM1得电吸合，从而使制动泵得电，同时“制动泵运行”指示灯亮；然后，推动主令控制器6的手柄，使主令控制器6离开零位，该信号从模拟隔离板的IN3输入，OUT3输出，接入模数转换模块FX2N-4AD的CH2通道，经过模数转换模块FX2N-4AD和数模转换模块FX2N-4DA转换后，输送到可编程控制器FX2N—64MR内，通过输出端子Y20或Y21给变频器箱的控制端口FWD或REV送去一个正反转信号，并通过数模转换模块FX2N-4DA的DA4通道给变频器箱的0-10V端子送去一个0-10V的模拟量给定信号，此时提升机建立初始力矩，，然后推动手闸控制器4的手柄，当手闸控制器4稍送上一点，即离开零位，该信号经模拟隔离板送到可调闸模块，经处理后，由L端子输出，控制KT线圈，使机械闸松闸，绞车开始运转，对应的“正向提升”或“反向提升”指示灯亮，同时“变频运行”指示灯亮，此时根据需要改变主令控制器6的给定值，提升机就会根据主令控制器6的给定值或变频器预设的上升速率由低速向高速运行。当运行到需要减速时，将主令控制器6拉向零位位置，此时变频器频率降低，直到停止输出。

Claims (8)

1、一种矿用防爆变频电控装置，其特征在于：主电源与电抗箱和继电器箱连接，电抗箱与变频器箱连接，变频器输出至电机；外部信号接入控制箱中，控制箱与变频器箱连接，且控制箱、继电器箱和主控台三者相互连接，继电器箱输出至液压站和润滑站；所述的控制箱、继电器箱、变频器箱和电抗器箱都采用防爆外壳。

2、根据权利要求1所述的矿用防爆变频电控装置，其特征在于：所述的主控台为提供控制信号和显示参数的控制装置，包括外壳(2)，在主控台的外壳上分别设有左显示器(3)、中显示器(5)和右显示器(7)；左显示器(3)的一侧设有指示灯(9)、手闸控制器(4)和按钮(1)；右显示器(7)的一侧分别设有指示灯(9)、主令控制器(6)和转换开关(8)。

3、根据权利要求1所述的矿用防爆变频电控装置，其特征在于：所述的控制箱采用可编程控制器作为主控器，外部信号经光耦板或模拟隔离板后输入到可编程控制器的输入端；外部信号和可编程控制器输出端的信号经通讯模块传送至主控台中，或直接传送到继电器箱中；开关电源通过滤波器与开关电源板连接，开关电源板将控制电源转换为三个直流电源，分别给可调闸模块、光耦板、模拟隔离板及显示电路供电。

4、根据权利要求3所述的矿用防爆变频电控装置，其特征在于：所述的控制箱中采用485串行通讯方式。

5、根据权利要求3或4所述的矿用防爆变频电控装置，其特征在于：在所述的开关电源板中采用本安电源。

6、根据权利要求1所述的矿用防爆变频电控装置，其特征在于：在所述的继电器箱中，主电源与空气断路器(QF)连接，接触器I(KM1，KM2)并联后分别与空气断路器(QF)连接。

7、根据权利要求1所述的矿用防爆变频电控装置，其特征在于：在所述的变频器箱的防爆外壳上设有按钮。

8、根据权利要求1所述的矿用防爆变频电控装置，其特征在于：在所述的电抗箱中，三相电源经电容组(C1)、电阻组(R01，R02，R03)和电抗器(L)组成的串联电路后，向变频箱输出三相电源；接触器II(KM3)与电阻组(R01，R02，R03)并联连接；三相电源还与变压器(T1)相连接。

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