CN207625278U - 一种新型感应炉逆变电源与炉体隔离控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种新型感应炉逆变电源与炉体隔离控制系统，包括隔离开关机械框架结构、电机减速系统、电机电源系统、隔离开关位置反馈系统、隔离开关手动控制系统、PLC逻辑控制系统、绝缘信号反馈系统、信号指示及HMI显示系统，隔离开关机械框架结构内部设有隔离开关，隔离开关分别连接电机减速系统、隔离开关手动控制系统，电机电源系统用于为直流电机提供双向电源，信号指示及HMI显示系统用于显示隔离开关状态，隔离开关位置反馈系统用于检测隔离开关位置，绝缘信号反馈系统用于检测感应炉炉体绝缘值；本实用新型通过以电机为隔离开关驱动本体，依靠电机驱动隔离开关，避免了长时间使用后产生的拉弧事故，同时也减少了维护成本。

Description

一种新型感应炉逆变电源与炉体隔离控制系统

[技术领域]

本实用新型涉及实型铸造技术领域，具体地说是一种新型感应炉逆变电源与炉体隔离控制系统。

[背景技术]

近年来随着感应炉行业的发展，“一拖二”技术的不断成熟，不同种类的隔离装置应运而生，有电磁控制吸合方式、有气缸推动方式、有手动旋转锁紧方式。这些都开始在国内外设备上运用，但都存在各自的缺点：电磁方式依靠的是电磁铁吸引力和一些机械锁定装置固定开关，在控制电断开的时候电磁铁将失去吸引力，装置依靠机械锁定，而机械锁扣往往存在工艺间隙，此间隙就会产生拉弧放电事故，而且为了产生可靠的电磁吸引力常常需要很笨重的感应线圈，增加了安装空间和维护成本；气缸推动式隔离开关需安装空间很大，因为有气缸活塞作用使开关闭合和打开，在多组气缸存在动作不统一情况下很容易造成拉弧事故；手动隔离开关一直是国内常用的开关方式，但它的弊端是主要依靠人员的操作意识和自觉性，在发生安全事故时，如漏电流事故、接地事故时隔离开关不能自动断开，造成更大的财产损失。

[实用新型内容]

本实用新型的目的就是要解决上述的不足而提供一种新型感应炉逆变电源与炉体隔离控制系统，通过以电机为隔离开关驱动本体，依靠电机驱动隔离开关，避免了长时间使用后产生的拉弧事故，同时也减少了维护成本。

为实现上述目的设计一种新型感应炉逆变电源与炉体隔离控制系统，包括隔离开关机械框架结构1、电机减速系统2、电机电源系统3、隔离开关位置反馈系统4、隔离开关手动控制系统5、PLC逻辑控制系统6、绝缘信号反馈系统7、信号指示及HMI显示系统8，所述隔离开关机械框架结构1内部设有隔离开关，所述隔离开关与电机减速系统2的输出端连接，所述隔离开关还连接隔离开关手动控制系统5，所述电机减速系统2分别通过线路连接电机电源系统3、信号指示及HMI显示系统8，所述电机电源系统3用于为直流电机提供双向电源，所述信号指示及HMI显示系统8用于显示隔离开关状态，所述隔离开关位置反馈系统4安装在隔离开关上方，所述隔离开关位置反馈系统4用于检测隔离开关位置，所述隔离开关位置反馈系统4分别通过线路连接PLC逻辑控制系统6、信号指示及HMI显示系统8，所述绝缘信号反馈系统7用于检测感应炉炉体绝缘值，所述电机减速系统2、隔离开关位置反馈系统4、隔离开关手动控制系统5、绝缘信号反馈系统7、信号指示及HMI显示系统8分别通过线路连接PLC逻辑控制系统6。

进一步地，所述隔离开关机械框架结构1内部包含有隔离开关分离与闭合的隔离开关触点9、隔离开关驱动装置和信号反馈装置，所述隔离开关触点9安装在隔离开关驱动装置上，所述隔离开关驱动装置与电机减速系统2的输出端连接，所述电机减速系统2电连接信号反馈装置。

进一步地，所述隔离开关机械框架结构1安装在感应炉柜内密闭空间内。

进一步地，所述电机减速系统2包括电机、减速器、丝杆、母排，所述电机通过减速器连接丝杆，所述减速器驱动丝杆旋转并带动母排移动，所述母排与隔离开关驱动装置相连。

进一步地，所述隔离开关位置反馈系统4包括限位传感器，所述限位传感器用于检测隔离开关位置，所述限位传感器通过线路连接信号指示及HMI显示系统8。

进一步地，所述隔离开关手动控制系统5采用钥匙开关进行手动操作。

进一步地，所述绝缘信号反馈系统7由绝缘检测系统和接地开关组成，所述绝缘检测系统与感应炉炉体连接，并检测炉体绝缘值，所述绝缘检测系统通过线路分别连接PLC逻辑控制系统6及接地开关。

进一步地，所述信号指示及HMI显示系统8包括指示灯、HMI人机界面，所述指示灯、HMI人机界面均用于显示隔离开关状态。

本实用新型同现有技术相比，通过以电机为隔离开关驱动本体，电机通过减速器控制丝杆转动，从而驱动接触铜排闭合压紧或分开起到开关负载回路的作用，该电机的运动方向和动作时间由PLC逻辑单元控制，并将逻辑控制分为两个部分，一是自动控制部分，由PLC收集故障信息并主动控制隔离开关分合，此部分不受人为影响，是安全互锁信号的一部分；另一是手动控制部分，在没有故障的前提下手动控制部分可以动作，操作人员可根据工作需要启用或停用任意一个炉体，其方法只是简单的旋转钥匙开关即可；而且，隔离开关的动作由一系列限位开关传感器反馈，并实时反馈在操作界面上，从而操作人员可清晰了解到目前的工作状态以及故障情况；综上，本实用新型所述的依靠电机驱动的隔离开关集合了其他隔离开关的优点并且巧妙的依靠电机本身的优势，其规避了其他种类隔离开关的缺点，避免了长时间使用后产生的拉弧事故，同时也减少了维护成本，有效的保护生命财产的安全，是将来隔离开关发展的新方向，值得推广应用。

[附图说明]

图1是本实用新型的原理框图；

图中：1、隔离开关机械框架结构2、电机减速系统3、电机电源系统4、隔离开关位置反馈系统5、隔离开关手动控制系统6、PLC逻辑控制系统7、绝缘信号反馈系统8、信号指示及HMI显示系统9、隔离开关触点。

[具体实施方式]

下面结合附图对本实用新型作以下进一步说明：

如附图所示，本实用新型包括：隔离开关机械框架结构1、电机减速系统2、电机电源系统3、隔离开关位置反馈系统4、隔离开关手动控制系统5、PLC逻辑控制系统6、绝缘信号反馈系统7、信号指示及HMI显示系统8，隔离开关机械框架结构1内部设有隔离开关，隔离开关与电机减速系统2的输出端连接，隔离开关还连接隔离开关手动控制系统5，电机减速系统2分别通过线路连接电机电源系统3、信号指示及HMI显示系统8，电机电源系统3用于为直流电机提供双向电源，信号指示及HMI显示系统8用于显示隔离开关状态，隔离开关位置反馈系统4安装在隔离开关上方，隔离开关位置反馈系统4用于检测隔离开关位置，隔离开关位置反馈系统4分别通过线路连接PLC逻辑控制系统6、信号指示及HMI显示系统8，绝缘信号反馈系统7用于检测感应炉炉体绝缘值，电机减速系统2、隔离开关位置反馈系统4、隔离开关手动控制系统5、绝缘信号反馈系统7、信号指示及HMI显示系统8分别通过线路连接PLC逻辑控制系统6。

其中，隔离开关机械框架结构1内部包含了隔离开关需要分离和闭合的隔离开关触点9以及隔离开关驱动装置和信号反馈装置，隔离开关触点9安装在隔离开关驱动装置上，隔离开关驱动装置与电机减速系统2的输出端连接，电机减速系统2电连接信号反馈装置，框架需高度集成并且牢固，相比较以往的设计，此框架不需要另外的电柜安装也无需安装在柜子顶端，可以直接安装在感应炉柜内密闭空间内，减少了铸造车间粉尘的干扰因素，避免了长时间使用后产生的拉弧事故同时也减少了维护成本，定期清扫和润滑的间隔是半年一次。

电机减速系统2为隔离开关驱动本体，用于驱动丝杆旋转并带动母排移动。电机有保护空气开关回路在遇到阻碍或故障时可发送故障信号到HMI界面，具体为，电机减速系统2包括电机、减速器、丝杆、母排，电机通过减速器连接丝杆，减速器驱动丝杆旋转并带动母排移动，母排与隔离开关驱动装置相连。电机电源系统3为直流电机提供可靠的双向电源，电源本身的发热量很小，所以此开关不要增设水冷装置。

隔离开关位置反馈系统4是一套检测隔离开关位置的限位传感器，限位传感器用于检测隔离开关位置，限位传感器通过线路连接信号指示及HMI显示系统8，限位传感器反馈的位置信号必须与PLC中隔离开关的位置信号相吻合，否则将产生故障信号并通知到HMI操作屏；同时通过限位信号可以判断隔离开关是否压紧或完全分开，起到警示作用。隔离开关手动控制系统5为防止人员误操作的产生，这里选用钥匙开关进行手动操作而非普通的按钮开关，钥匙开关在改变状态后可以拔出钥匙防止送电伤人事故。

PLC逻辑控制系统6首先收集隔离开关对应炉体的绝缘信息，如果发现炉体绝缘值低于700欧姆则自动断开隔离开关，防止问题炉体在送电过程中发送漏电流事故，保护电源元器件；PLC还监视隔离开关的限位状态并显示在HMI屏幕上，且根据不同的隔离开关状态产生的故障，会调用不同的故障信息并显示，提高故障排查效率。

绝缘信号反馈系统7由绝缘检测系统和接地开关组成，绝缘检测系统与感应炉炉体连接，并检测炉体绝缘值，绝缘检测系统通过线路分别连接PLC逻辑控制系统6及接地开关，绝缘检测在电炉不工作时自动检测炉体绝缘值并记录，而且每隔24小时绝缘检测装置将进行一次自检，确保绝缘值的反馈真实。

信号指示及HMI显示系统8包括指示灯、HMI人机界面，指示灯、HMI人机界面均用于显示隔离开关状态；即，信号指示及HMI显示系统8是指显示隔离开关状态的指示灯和屏幕，屏幕画面集成在感应电炉操作屏幕中，可以通过简单的切换即可了解到隔离开关的状态；指示灯显示和HMI显示存在于不同的电柜，使操作人员在系统的不同部位都能一目了然隔离开关的状态。

本实用新型所述的电机驱动隔离开关运行原理为：隔离开关位于炉体和电源系统之间，用于分离炉体谐振回路和电炉电源。而隔离开关的运行主要依靠两种控制方式：一是人为控制，操作人员在维修一台电炉的炉体时可以手动通过钥匙开关使需要维修的炉体从电源系统分开，避免维修时发生触电事故；二是自动控制，如果操作人员忘记分开隔离开关，PLC在检测到炉体接地或其他安全信号时可自行判断并自动命令隔离开关分开，这是一种创新的保护机制，能有效的保护生命财产的安全。

为实现感应炉逆变电源与炉体隔离系统所需元件清单可包括：直流电机和减速器2套、丝杆和铜排触点2套、机械限位和固定底座若干套、西门子PLC控制系统1套、西门子编程软件1套、绝缘检测装置2套、炉体接地闸刀2套、钥匙开关及指示灯若干套、触摸屏及管理软件1套。系统安装完成后，需对丝杆进行首次运行前的润滑，再调整机械限位位置保障PLC可接收到正确的隔离开关位置信号，设置隔离开关电机保护空开电流；通电后测试钥匙开关功能和安全互锁功能，手动分合接地闸刀判断隔离开关是否能自动打开、状态显示是否正常；一切正常后新型隔离开关可投入使用。

本实用新型并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种新型感应炉逆变电源与炉体隔离控制系统，其特征在于：包括隔离开关机械框架结构(1)、电机减速系统(2)、电机电源系统(3)、隔离开关位置反馈系统(4)、隔离开关手动控制系统(5)、PLC逻辑控制系统(6)、绝缘信号反馈系统(7)、信号指示及HMI显示系统(8)，所述隔离开关机械框架结构(1)内部设有隔离开关，所述隔离开关与电机减速系统(2)的输出端连接，所述隔离开关还连接隔离开关手动控制系统(5)，所述电机减速系统(2)分别通过线路连接电机电源系统(3)、信号指示及HMI显示系统(8)，所述电机电源系统(3)用于为直流电机提供双向电源，所述信号指示及HMI显示系统(8)用于显示隔离开关状态，所述隔离开关位置反馈系统(4)安装在隔离开关上方，所述隔离开关位置反馈系统(4)用于检测隔离开关位置，所述隔离开关位置反馈系统(4)分别通过线路连接PLC逻辑控制系统(6)、信号指示及HMI显示系统(8)，所述绝缘信号反馈系统(7)用于检测感应炉炉体绝缘值，所述电机减速系统(2)、隔离开关位置反馈系统(4)、隔离开关手动控制系统(5)、绝缘信号反馈系统(7)、信号指示及HMI显示系统(8)分别通过线路连接PLC逻辑控制系统(6)。

2.如权利要求1所述的新型感应炉逆变电源与炉体隔离控制系统，其特征在于：所述隔离开关机械框架结构(1)内部包含有隔离开关分离与闭合的隔离开关触点(9)、隔离开关驱动装置和信号反馈装置，所述隔离开关触点(9)安装在隔离开关驱动装置上，所述隔离开关驱动装置与电机减速系统(2)的输出端连接，所述电机减速系统(2)电连接信号反馈装置。

3.如权利要求2所述的新型感应炉逆变电源与炉体隔离控制系统，其特征在于：所述隔离开关机械框架结构(1)安装在感应炉柜内密闭空间内。

4.如权利要求3所述的新型感应炉逆变电源与炉体隔离控制系统，其特征在于：所述电机减速系统(2)包括电机、减速器、丝杆、母排，所述电机通过减速器连接丝杆，所述减速器驱动丝杆旋转并带动母排移动，所述母排与隔离开关驱动装置相连。

5.如权利要求4所述的新型感应炉逆变电源与炉体隔离控制系统，其特征在于：所述隔离开关位置反馈系统(4)包括限位传感器，所述限位传感器用于检测隔离开关位置，所述限位传感器通过线路连接信号指示及HMI显示系统(8)。

6.如权利要求5所述的新型感应炉逆变电源与炉体隔离控制系统，其特征在于：所述隔离开关手动控制系统(5)采用钥匙开关进行手动操作。

7.如权利要求6所述的新型感应炉逆变电源与炉体隔离控制系统，其特征在于：所述绝缘信号反馈系统(7)由绝缘检测系统和接地开关组成，所述绝缘检测系统与感应炉炉体连接，并检测炉体绝缘值，所述绝缘检测系统通过线路分别连接PLC逻辑控制系统(6)及接地开关。

8.如权利要求7所述的新型感应炉逆变电源与炉体隔离控制系统，其特征在于：所述信号指示及HMI显示系统(8)包括指示灯、HMI人机界面，所述指示灯、HMI人机界面均用于显示隔离开关状态。