CN201592898U - 一种基于电流闭环控制的变频式矿用皮带运输系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于电流闭环控制的变频式矿用皮带运输系统，包括PLC控制器、A/D转换器、电量交换器和两台低压异步电机，所述两台低压异步电机分别为主动电机和从动电机，对应主动电机和从动电机分别对应设置主动变频器和从动变频器，主动变频器的模拟量输出口通过光纤与从动变频器的模拟量输入口相连，主动变频器与一D/A转换器相连，所述A/D转换器分别与PLC控制器、所述的D/A转换器以及电量变换器相连，PLC控制器的控制输出端与主动变频器相连；本实用新型实现了矿用强力皮带运输机的全过程变频控制运行和速度的闭环控制，运行速度可随着煤量变化自由调节，从而有利于节能降耗降低成本，适用于煤矿或其他矿山推广应用。

Description

一种基于电流闭环控制的变频式矿用皮带运输系统

技术领域

本实用新型涉及矿用机电设备技术领域，尤其是涉及一种基于电流闭环控制的变频式矿用皮带运输系统。

背景技术

目前煤矿矿山提升系统的皮带输送机一般为单机运行方式，并且多为工频直接启动，即使改为变频软起动也多为单机运行。目前的皮带运输系统起动采用时差式工频直接启动，其存在主要缺陷为：1、投入耦合器前，首先要将电机全频全压启动后达到电机额定转速的65％时耦合器才能去耦合减速机，因皮带是一个弹性体，在静止或运行时皮带内贮藏了大量的能量，在皮带机启动过程中，皮带内贮藏的能量很快释放出去，在皮带上形成张力波并沿皮带迅速传输出去，从而造成起动电流大，起动力矩小，投切时机械震动大，对皮带及电网冲击大。2、随着整机磨损和关联设备的疲劳老化等问题，性能迅速降低，故障增加，设备维护费用高难度大，安全性能低下。3、出矿量不均匀时，造成皮带机运行效率低，消耗大，使电能浪费严重。4、而采用双机运行，两个滚筒包角不一样，两个电机出力时电流不一样，两电机转差功率不平衡，当综采和炮采同时出煤时(任一电流达到200A时)如遇故障或紧急停机这时皮带将无法启动，需清除皮带上的存煤才能保证再次启动，电机再启动失败时耦合器温升实测达到95℃以上。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种基于电流闭环控制的变频式矿用皮带运输系统，实现矿用强力皮带运输机的全过程变频控制运行和运行速度的闭环控制，运行速度大小可随着煤量变化自由调节，从而有利于节能降耗降低成本。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型的这种基于电流闭环控制的变频式矿用皮带运输系统包括PLC控制器、A/D转换器、电量交换器和两台低压异步电机，所述两台低压异步电机分别通过摩擦式耦合器耦合减速机，减速机进而驱动皮带运输滚筒；所述两台低压异步电机分别为主动电机和从动电机，对应主动电机和从动电机分别对应设置主动变频器和从动变频器，主动变频器的模拟量输出口通过光纤与从动变频器的模拟量输入口相连，主动变频器与一D/A转换器相连，所述A/D转换器分别与PLC控制器、所述的D/A转换器以及电量变换器相连，PLC控制器的控制输出端与主动变频器相连。

进一步，主动变频器和从动变频器分别与一制动电阻柜相连。

本实用新型的有益效果是：

真正实现软启动，运用变频器的软启动功能将电机的软启动和皮带软启动合二为一，预设皮带特性启动曲线将皮带内贮存的能量随内在特性缓慢释放，对皮带不造成损害，变频启动力矩大(为额定力矩的200％)可显著地改善重载停机时煤压皮带造成电机起动困难现象的发生。实现皮带机双电机拖动的功率平衡，采用闭环控制实现功率平衡，降低电机无功损耗与皮带跑偏等问题。降低皮带突张压力强度，采用变频后，由于变频的起动时间可在1-360s可调，皮带机起动时间延长，可降低对带强的要求，延长皮带寿命，降低设备运行投资。同时大大降低设备的冲击系数以及对电网造成的冲击。提高系统效率，传动效率增加5％-10％，另外在低负荷区采用PLC+变频器的总线格式，形成速度环电流环运行，根据电流与速度函数关系以电流为变量调节速度，从而达到根据负载变化自动调节二台电机参数，达到节能目地。主动变频器和从动变频器采用光纤总线形成主从控制方式，从而达到两台变频器保持同步运行关系，并且两台变频器之间实现动态和稳态负载的自动平衡分配。

本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图为本实用新型的电气原理框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。

如附图所示，本实用新型的这种基于电流闭环控制的变频式矿用皮带运输系统包括PLC控制器、A/D转换器、电量交换器和两台低压异步电机M1和M2，所述低压异步电机M1和M2分别通过摩擦式耦合器耦合减速机，减速机进而驱动皮带运输滚筒；对应每台低压异步电机分别设置有变频器，本实施例中，1号变频器对应电机M1，2号变频器对应电机M2，其中，1号变频器为主动变频器，电机M1为主动电机，2号变频器为从动变频器，电机M2为从动电机，1号变频器的模拟量输出口与2号变频器模拟量输入口通过光纤互相连接，1号变频器与D/A转换器相连，A/D转换器分别与PLC控制器、D/A转换器相连、电量变换器连接，变频器的频率信号通过转换后送至PLC控制器，PLC控制器的控制输出端与1号变频器连接；1号变频器和2号变频器分别与一制动电阻柜相连。

具体实施时，PLC控制器采用FX2N-16MR，变频器采用西门子6SE70变频器，A/D转换器采用FX2N-4AD，D/A转换器FX2N-4DA，电流交换器采用HAA-15，运输机采用的是DT-800强力皮带运输机，整套系统是由工作在额定转速下的二台YB2-315L-4型185kw的低压异步电机通过560型摩擦式耦合器耦合减速机驱动主附滚筒，然后通过滚筒与皮带间的摩擦力来带动皮带运行，整体带速2.9米/秒，皮带长600m最大坡度13度，整机扭距6700千牛/cm²。实施时，采用光纤总线通讯(PROFIBVS)加上位机的转矩跟踪控制方案，将两台矢量变频器连接成主从控制方式。运行过程中，生产速度链的调速信号经PLC送至主机(1^#变频)，再将主动装置的转矩输出信号经主动装置的模拟量输出口X102送至从动装置的模拟量输入口X102，作为从动装置的转矩限幅信号。主动和从动通过光纤构成总线控制(PROFIBVS)。主机通过光纤将从机控制字和转速给定值、转矩给定值广播给从机实现。对从机的控制，从机一般不通过主从通讯链路向主机发送任何反馈数据。从机的故障信号单独连至主机的运行使能信号端，形成连锁，一旦有故障发生，将停止主机从机的运行。先人为将从动变频的速度给定点设成约大于主动变频的速度给定值，使从动装置的实际速度约大于主动装置的速度。但从动装置因受主动装置转矩限幅信号制约，而始终与主动装置的负载转矩保持静态的自动平衡分配。主机发送给从机的控制字是一个16位字。主机采用速度控制，从机采用转矩控制，其转速由主机速度和机械耦合度共同决定。从机速度保持与主机一致。当从机因摩擦力下滑等原因出现部分卸载时，从机输出转矩降低。在转矩下垂动能的作用下，实际给定速度升高，此时主机承受的负载增加，其内部输出转矩相应提高，而转矩下垂功能使给定转速下降从而保证主机输出功率的平衡。当从机摩擦力恢复后，从机承受的负载增加，内部输出转矩相应增加，实际给定转速减少，主机承受负载减少，内部输出转矩相应减少，实际给定速度相应提高。由于转矩下垂功能的存在，主从机在一定程度上可实现负载功率的平均分配。

实施后整个系统产生如下有益效果：

第一、真正实现了皮带软起动，将电机的软启动和皮带机的软启动合二为一，通过电机的慢速启动，带动皮带机缓慢起动，将皮带内部贮存的能量缓慢释放，使启动过程的张力波极小，几乎不对皮带及机械部件造成损害。

第二、实现皮带机多电机驱动的功率平衡，采用主从控制后，轻载时主从电机电流相差5A，重载时相差3A。

第三、实现电流闭环控制，根据煤量大小自动调节皮带转速，空载电流下降率为40％，且机械部件磨损减少，节能效果显著。

第四、取消了原有的磨擦式偶合器，改为硬联接，使转差功率损耗取消，节约了约15％的固有损耗，提高了系统的整体效率。

第五、完全解决了重载停机(电流170A)时起动困难的现象，且起动时最大电流为300A，完全避免了对电网的冲击。

第六、采用变频后，起动时间可在1秒到300秒之间可调，皮带起动时间延长，可降低带强的要求，可延长皮带整机的使用寿命。

第七、提高了系统的功率因数，功率因数由0.65提高至0.9，节约了大量无功功率。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种基于电流闭环控制的变频式矿用皮带运输系统，包括PLC控制器、A/D转换器、电量交换器，其特征在于：还包括两台低压异步电机，所述两台低压异步电机分别通过摩擦式耦合器耦合减速机，减速机进而驱动皮带运输滚筒；所述两台低压异步电机分别为主动电机和从动电机，对应主动电机和从动电机分别对应设置主动变频器和从动变频器，主动变频器的模拟量输出口通过光纤与从动变频器的模拟量输入口相连，主动变频器与一D/A转换器相连，所述A/D转换器分别与PLC控制器、所述的D/A转换器以及电量变换器相连，PLC控制器的控制输出端与主动变频器相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于电流闭环控制的变频式矿用皮带运输系统，其特征在于：主动变频器和从动变频器分别与一制动电阻柜相连。

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