CN203608123U - 往复式堆料机节能控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种往复式堆料机节能控制装置，包括堆料机控制系统（1）、控制系统所连接控制的机械抱闸（8）和电机（5），所述控制系统（1）包括计时单元（101）、位置感应单元（102）、交流电控制单元（103）、机械抱闸控制单元（104）、直流电控制单元（105）、回馈电流感应单元（106）；电机（5）和控制系统（1）之间的电路安装带有回馈制动单元的变频器（4），回馈制动单元的信号输入端通过电流反馈电路连接电机（5），信号输出端连接控制系统的回馈电流感应单元（106）。采用本实用新型，堆料机在停止过程不仅不消耗电能，同时还能回馈电能到电网，平滑启停电机，延长电机寿命。

Description

往复式堆料机节能控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种节能控制装置，特别是往复式堆料机的节能控制装置。

背景技术

往复式堆料机在冶金和建材行业应用非常普遍，常用于粉粒状物料的堆存。往复式堆料机的控制装置一般包括堆料机控制系统、控制系统所连接控制的机械抱闸和电机；堆料机在驱动电机的驱动下，在轨道上做往复运动，物料在悬臂皮带的输送下做层叠堆放。这种堆料机在往复运动的停止过程一般采用能耗制动加机械抱闸制动的方式，其做往复运动的过程为：在起始位置启动时，堆料机控制系统输出一个正转控制信号，机械抱闸松开，正转接触器吸合，驱动电机正向转动，驱动堆料机向目标位置运动，到目标位置时，堆料机控制系统停止输出正转控制信号，正转接触器释放，延迟0.3秒后，能耗制动接触器吸合，给驱动电机定子线圈接通一个直流电源产生制动力矩，同时，机械抱闸抱紧产生制动力，使堆料机停下。堆料机停稳后延迟一定时间后，堆料机控制系统输出一个反转控制信号，机械抱闸松开，反转接触器吸合，驱动电机反向转动，驱动堆料机向起始位置运动，返回到起始位置时，堆料机控制系统停止输出反转控制信号，反转接触器释放，延迟0.3秒后，能耗制动接触器吸合，给驱动电机定子线圈接通一个直流电源产生制动力矩，同时，机械抱闸抱紧产生制动力，使堆料机停下。堆料机停稳后延迟一定时间后，堆料机控制系统又输出一个正转控制信号，驱动电机正向转动。堆料机就这样在起始位置、目标位置间做往复运动。在这种方式下，堆料机在停止过程中要消耗电能，同时驱动电机定子线圈也会产生大量的热量，使电机绝缘老化加速，极易烧毁电机。

近几年国内专利数据库公开了一些相关的堆料机控制装置专利技术：

例如【专利号】CN201020263939.4，【名称】堆料机控制系统，【公告号】CN201780483本实用新型提供了一种堆料机控制系统，该控制系统包括遥控装置和堆料机控制单元，所述遥控装置包括用于产生堆料机动作控制信号的多个控制按键以及用于无线发射所述堆料机动作控制信号的无线发射机，所述堆料机控制单元包括用于无线接收所述堆料机动作控制信号的无线接收机以及用于处理所述堆料机动作控制信号的堆料机可编程逻辑控制器。采用本实用新型提供的堆料机控制系统，可以实现对堆料机的远程遥控操作，解决了操作空间的限制，保证了操作的可靠性，但是该控制系统所采取的控制方式，在堆料机在停止过程中要消耗电能，同时驱动电机定子线圈也会产生大量的热量。

例如【专利号】CN200620123823.4，【名称】一种节能型堆料机，【公告号】CN2915796，该实用新型公开了属于装卸机械设备领域的一种节能型堆料机，旋转机构、行走机构固定在转盘横梁上，爬梯固定在转盘横梁前面，门架固定在转盘横梁上；在转盘大平台上固定尾车旋转装置、立柱和司机室；漏斗和尾车总成连接，悬臂皮带机和尾车总成相连；悬臂的一端和立柱的下端连接，悬臂的另一端由拉绳悬着支撑在立柱上端的变幅臂的一端，变幅臂的配重端由钢丝绳和卷绳马达连接，活配重固定在变幅臂上，输送皮带安装在悬臂内。可以和取料机联合作业，堆、取不冲突，工作效率提高一倍。还具有结构简单、节省电能、维修费低、占地面积小、重量轻、工作灵活可靠及节省土建费用等优点。但是成本相对较高，使用广度还不够。

例如【专利号】CN201310213052.2，【名称】一种堆料机，【公告号】CN103303652，本发明公开了一种堆料机，现有堆料机在往返作业时需要紧急制动并返回，紧急制动时设备的晃动严重，甚至因停止不稳存在倾翻或出轨的危险。本发明的堆料机包括悬臂皮带机、来料车、行走小车以及导轨，导轨上设置来料车和行走小车，悬臂皮带机设置在行走小车上并且悬臂皮带机的出料口延伸至料堆上方，行走小车带动悬臂皮带机和来料车沿着导轨往复运动，行走小车和导轨间设有速度控制装置，导轨包括中段导轨和两端的端部导轨，行走小车从中段导轨驶入端部导轨并朝两端终点行进过程中，速度控制装置控制行走小车减速直至停止；该发明使行走小车往复运动的制动过程得到缓冲，行驶过程更加平稳，提高了机器的安全性，但是仍然能耗制动，浪费大量电能。

综上所述，采用传统堆料机控制装置的堆料机在停止过程中要消耗电能，同时驱动电机定子线圈也会产生大量的热量，使电机绝缘老化加速，极易烧毁电机。

发明内容

本实用新型的往复式堆料机节能控制装置目的是解决传统往复式堆料机在往复运动的停止运动过程中大量消耗电能，容易产生高温烧化电机的问题，提供了一种制动能耗低，电机启动平滑的往复式堆料机节能控制装置。

本实用新型的往复式堆料机节能控制装置，包括堆料机控制系统、控制系统所连接控制的机械抱闸和电机，所述控制系统包括计时单元、位置感应单元、交流电控制单元、机械抱闸控制单元、直流电控制单元、回馈电流感应单元；电机和控制系统之间的电路安装带有回馈制动单元的变频器，回馈制动单元的信号输入端通过电流反馈电路连接电机，信号输出端连接控制系统的回馈电流感应单元；所述电机设有交流电流接口和直流电流接口，电机交流电输入接口连接变频器的电流输出端，电机直流电输入接口连接直流电源的电流输出端，并且直流电源与电机组成的回路间设有制动继电器，制动继电器受控制系统的直流电控制单元控制；变频器连接电机的高压电流输出电路和低压输出电路上分别设置有正转继电器、反转继电器，控制系统设有与正/反转继电器相匹配的交流电控制单元；还包括用于感应堆料机所处位置的位置感应器，位置感应器信号输出端连接控制系统的位置感应单元；

机械抱闸控制单元直接控制机械抱闸的抱紧和释放；

位置感应单元将来自位置感应器的电信号转化为数字信号，并将产生的数字信号传送到交流电控制单元；

交流电控制单元判断来自位置感应单元的数字信号，并根据判断结果控制正/反转继电器的开合；

回馈电流感应单元将来自变频器回馈电流感应单元的电信号转化为数字信号，并将产生的数字信号传送到交流电控制单元；

直流电控制单元判断来自回馈电流感应单元的数字信号，并根据判断结果控制制动继电器的开合；

计时单元负责计算事件维持时间，产生并传送相关的数字信号到直、交流电控制单元。

所述的直流电源为可充电直流电源。变频器的回馈制动单元是能量回馈单元，电流输入端连接电机，电流输出端连接可充电直流电源。所述的位置感应器是光敏电阻。变频器与电机连接的电路上设置有空气开关。变频器的回馈制动单元采用绝缘栅双极型晶体管作为开关器件。

本实用新型的往复式堆料机节能控制装置通过上述方案取得良好的技术效果：在这种方式下，堆料机在停止过程不仅不消耗电能，同时还能回馈电能到电网，平滑启停电机，延长电机寿命。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型的往复堆料机节能控制装置电路图。

图2为本实用新型的往复式堆料机节能控制装置的控制原理图。

图中，1.控制系统；101.计时单元；102.位置感应单元；103.交流电控制单元；104.机械抱闸控制单元；105.直流电控制单元；106.回馈电流感应单元；2.位置感应器；301.正转继电器；302.反转继电器；303.制动继电器；4.变频器；5.电机；6.直流电源；7.空气开关；8.机械抱闸。

具体实施方式

如图1、2所示，本实用新型的往复式堆料机节能控制装置，包括堆料机控制系统1、控制系统所连接控制的机械抱闸8和电机5，所述控制系统1包括计时单元101、位置感应单元102、交流电控制单元103、机械抱闸控制单元104、直流电控制单元105、回馈电流感应单元106；电机5和控制系统1之间的电路安装带有回馈制动单元的变频器4，回馈制动单元的信号输入端通过电流反馈电路连接电机5，信号输出端连接控制系统的回馈电流感应单元106；所述电机设有交流电流接口和直流电流接口，电机交流电输入接口连接变频器4的电流输出端，电机直流电输入接口连接直流电源6的电流输出端，并且直流电源与电机组成的回路间设有制动继电器303，制动继电器受控制系统的直流电控制单元105控制；变频器4连接电机5的高压电流输出电路和低压输出电路上分别设置有正转继电器301、反转继电器302，控制系统设有与正/反转继电器相匹配的交流电控制单元103；还包括用于感应堆料机所处位置的位置感应器2，位置感应器信号输出端连接控制系统的位置感应单元102；

机械抱闸控制单元104直接控制机械抱闸的抱紧和释放；

位置感应单元102将来自位置感应器的电信号转化为数字信号，并将产生的数字信号传送到交流电控制单元；

交流电控制单元103判断来自位置感应单元的数字信号，并根据判断结果控制正/反转继电器的开合；

回馈电流感应单元106将来自变频器回馈电流感应单元的电信号转化为数字信号，并将产生的数字信号传送到交流电控制单元；

直流电控制单元105判断来自回馈电流感应单元的数字信号，并根据判断结果控制制动继电器的开合；

计时单元101负责计算事件维持时间，产生并传送相关的数字信号到直、交流电控制单元。

进一步地，所述的直流电源6为可充电直流电源，变频器4回馈制动单元是能量回馈单元，电流输入端连接电机，电流输出端连接可充电直流电源，把电机5制动过程中的再生能量回馈到电网上，以保证工作机械快速制动要求的实现，最大限度的回收利用能源的同时，保护变频器免受这部分再生电能的干扰而发生过压现象。

更进一步地，所述的位置感应器2是光敏电阻。变频器4与电机5连接的电路上设置有空气开关7。

更进一步地，变频器4的回馈制动单元采用绝缘栅双极型晶体管作为开关器件，绝缘栅双极型晶体管非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机。

装备了本实用新型往复式堆料机节能控制装置的往复式堆料机，其做往复运动的过程如下：在起始位置A点启动时，机械抱闸8松开，堆料机控制系统输出一个正转控制信号给变频器4，机械抱闸8松开，变频器4驱动电机5正向转动，驱动堆料机向B点运动，到B点时，堆料机控制系统停止输出正转控制信号给变频器4，变频器4把由堆料机本身惯性带动驱动电机5转动产生的电能通过本身的电能反馈单元回馈给电网，同时驱动电机5产生制动力矩，堆料机速度迅速降低，延迟5秒后，机械抱闸8抱紧产生制动力，使堆料机停下。堆料机停稳后延迟一定时间后，控制系统输出一个反转控制信号给变频器4，机械抱闸8松开，变频器4驱动电机5反向转动，驱动堆料机向A点运动，返回到起始位置A点时，堆料机控制系统停止输出反转控制信号给变频器4，变频器4把由堆料机本身惯性带动驱动电机5转动产生的电能通过本身的电能再生单元回馈给电网，同时驱动电机5产生制动力矩，堆料机速度迅速降低，延迟5秒后，机械抱闸8抱紧产生制动力，使堆料机停下。堆料机停稳后延迟一定时间后，堆料机控制系统又输出一个正转控制信号给变频器4，堆料机就这样在A、B点间做往复运动。

具体应用案例：广西鱼峰水泥股份有限公司2＃线用堆料机在使用节能装置前，从2009年7月1日至2011年7月1期间，两年总共更换烧毁驱动电机7台，年均更换3.5台电机。采用本节能装置，设备运行正常，年均更换0.5台电机，节约能耗制动的电能和反馈到电网的电能年均约2300千瓦时。

Claims (6)

1.一种往复式堆料机节能控制装置，包括堆料机控制系统（1）、控制系统所连接控制的机械抱闸（8）和电机（5），其特征在于：所述控制系统（1）包括计时单元（101）、位置感应单元（102）、交流电控制单元（103）、机械抱闸控制单元（104）、直流电控制单元（105）、回馈电流感应单元（106）；电机（5）和控制系统（1）之间的电路安装带有回馈制动单元的变频器（4），回馈制动单元的信号输入端通过电流反馈电路连接电机（5），信号输出端连接控制系统的回馈电流感应单元（106）；所述电机（5）设有交流电流接口和直流电流接口，电机交流电输入接口连接变频器（4）的电流输出端，电机直流电输入接口连接直流电源（6）的电流输出端，并且直流电源的与电机组成的回路间设有制动继电器（303），制动继电器受控制系统的直流电控制单元（105）控制；变频器（4）连接电机（5）的高压电流输出电路和低压输出电路上分别设置有正转继电器（301）、反转继电器（302），控制系统设有与正/反转继电器相匹配的交流电控制单元（103）；还包括用于感应堆料机所处位置的位置感应器（2），位置感应器信号输出端连接控制系统的位置感应单元（102）；

机械抱闸控制单元（104）直接控制机械抱闸（8）的抱紧和释放；

位置感应单元（102）将来自位置感应器（2）的电信号转化为数字信号，并将产生的数字信号传送到交流电控制单元（103）；

交流电控制单元（103）判断来自位置感应单元（102）的数字信号，并根据判断结果控制正/反转继电器的开合；

回馈电流感应单元（106）将来自变频器回馈电流感应单元的电信号转化为数字信号，并将产生的数字信号传送到交流电控制单元(103)；

直流电控制单元（105）判断来自回馈电流感应单元(106)的数字信号，并根据判断结果控制制动继电器的开合；

计时单元（101）负责计算事件维持时间，产生并传送相关的数字信号到直、交流电控制单元。

2.根据权利要求1所述的往复式堆料机节能控制装置，其特征在于：所述的直流电源（6）为可充电直流电源。

3.根据权利要求1所述的往复式堆料机节能控制装置，其特征在于：变频器（4）的回馈制动单元是能量回馈单元，电流输入端连接电机，电流输出端连接可充电直流电源。

4.根据权利要求1所述的往复式堆料机节能控制装置，其特征在于：所述的位置感应器（2）是光敏电阻。

5.根据权利要求1所述的往复式堆料机节能控制装置，其特征在于：变频器（4）与电机（5）连接的电路上设置有空气开关（7）。

6.根据权利要求1或3或5任一所述的往复式堆料机节能控制装置，其特征在于：变频器（4）的回馈制动单元采用绝缘栅双极型晶体管作为开关器件。

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