电控装置（精选八篇）
电控装置 篇1
掘进机电控箱是掘进机的主要组成部分之一, 其与液压系统配合操作可实现整机的各种生产作业。如果掘进机电控箱在井下出现了问题, 则需要人工打开箱门进行故障排查, 而由于掘进机电控箱本身是隔爆的, 这时需要断电后才能打开箱门。有时由于工人们的疏忽大意, 往往忘记分断隔离开关, 而直接下螺栓打开箱门, 这样带电操作极容易产生电火花而引发危险。
2 保护装置应用技术领域
本实用新型涉及一种掘进机的电控箱, 尤其涉及一种掘进机电控箱的电控门锁保护装置。
3 保护装置实用新型内容分析
本实用新型的目的在于提供一种可在掘进机电控箱的箱门打开时自动进行电气闭锁保护的掘进机电控箱的电控门锁保护装置, 以提高掘进机的安全性能。
为达到上述目的, 本实用新型提供了一种掘进机电控箱的电控门锁保护装置, 包括行程开关, 其第一信号线和第二信号线与掘进机电控箱的前级馈电开关的控制器相连, 其第三信号线与所述掘进机电控箱的PLC的信号输入端相连, 其电源线与所述掘进机电控箱的本安电源相连, 所述PLC两个信号输出端分别与所述掘进机电控箱的液晶显示器以及信号放大电路对应相连, 所述信号放大电路与所述掘进机电控箱的用于总电源控制的交流接触器相连。
所述行程开关, 用于检测掘进机电控箱的箱门是否打开;当所述箱门关闭时, 所述第三信号线断开且所述第一信号线和所述第二信号线接通;当所述箱门打开时所述第一信号线和所述第二信号线断开, 所述第三信号接通并输出一模拟量信号。
所述前级馈电开关的控制器, 用于在检测到所述第一信号线和所述第二信号线断开时, 关闭所述前级馈电开关所控制的前级电源。
所述PLC, 用于当接收到所述模拟量信号时, 输出闭锁控制信号至所述信号放大电路, 同时输出箱门未关紧故障信号至所述液晶显示器输出显示。
所述信号放大电路, 用于将所述闭锁控制信号进行放大后输出至所述交流接触器 (KM5) , 从而控制所述交流接触器断开。
本实用新型的掘进机电控箱的电控门锁保护装置中, 当箱门打开时第一信号线和第二信号线断开, 第三信号接通并输出一模拟量信号, 前级馈电开关的控制器在检测到第一信号线和第二信号线断开时, 关前级馈电开关所控制的前级电源;同时, PLC, 在接收到模拟量信号时, 输出闭锁控制信号至信号放大电路, 同时输出箱门未关紧故障信号至液晶显示器输出显示;该闭锁控制信号经信号放大电路放大后输出至交流接触器, 从而控制交流接触器断开, 即切断220V电源, 使得控制掘进机的各电机的交流接触器无法启动, 从而实现了掘进机电控箱的电气闭锁保护, 提高了掘进机电控箱的安全性能。
4 保护装置具体实施方式介绍
下面结合图1对本实用新型的具体实施方式进行详细描述:
参考图1所示, 本实施例的掘进机电控箱的电控门锁保护装置包括型号为YBLX-K1-411的行程开关XK, 该行程开关XK安装于电控箱底板靠门附近, 其第一信号线和第二信号线与掘进机电控箱的前级馈电开关的控制器相连, 其第三信号线与掘进机电控箱的PLC的信号输入端相连, 其24VG电源线与掘进机电控箱的本安电源相连, 由本安电源为该行程开关XK供电, PLC通过RS232通讯接口与掘进机电控箱的液晶显示器相连, 并且PLC另一个信号输出端与信号放大电路相连, 该信号放大电路为一个小继电器板, 其与掘进机电控箱的用于总电源控制的交流接触器KM5相连。
其中, 行程开关XK用于检测掘进机电控箱的箱门是否打开;当箱门关闭时, 第三信号线断开且第一信号线和第二信号线接通;当箱门打开时第一信号线和第二信号线断开, 第三信号接通并输出一模拟量信号。前级馈电开关的控制器用于在检测到第一信号线和第二信号线断开时, 关闭前级馈电开关所控制的前级电源。PLC用于当接收到模拟量信号时, 输出闭锁控制信号至信号放大电路, 同时输出箱门未关紧故障信号至液晶显示器输出显示。该闭锁控制信号经信号放大电路放大后输出至交流接触器KM5, 从而控制交流接触器KM5断开, 切断220V电源, 使得控制掘进机的各电机的交流接触器无法启动, 进而达到了电气保护的目的。
以上的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述, 并非对本实用新型的范围进行限定, 在不脱离本实用新型设计精神的前提下, 本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进, 均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。
参考文献
[1]廖常初.PLC编程及应用.北京:机械工业出版社, 2005.
抽油机节能电控装置综述2 篇2
5.1 作为节能措施的应用
抽油机由于其特殊的运行要求，所匹配的拖动装置必须同时满足三个最大的要求，即最大冲程，最大冲次，最大允许挂重。另外，还须具有足够的堵转转矩，以克服抽油机启动时严重的静态不平衡。因此，往往抽油机在设计时确定的安装容量裕度较大。如6型抽油机配Y200L?6/18.5kW，10型抽油机配Y250M?6/30kW等。20世纪80年代中分别引进国外超高转差电动机(CJT)和超高转差多极电动机(CDJT)技术，对抽油机拖动装置进行了大量的科学实验，测试和分析，证明抽油机匹配CDJT节能拖动装置具有显著的节能效果。
其一，降低抽油机拖动装置的安装容量裕量就是一个节能体现。功率匹配变化见表2。
表2 功率匹配变化
抽油机型号
6型
10型
12型
14型
原匹配电动机
Y200L1-6
Y250m-6
Y280M-8
Y315M1-8
电动机
18.5kW
30kW
55kW
75kW
替换电动机
抽油机变频电控装置的设计 篇3
抽油机是目前应用最普遍的石油开采机械之一,也是油田耗电较大的设备,用电量约占油田总用电量的40%,会造成过剩的抽油能力,使抽油机的无功抽取时间增加,使油井开采的电费成本居高不下,能源浪费十分严重。同时,我国陆上油田无论是水网、沙漠还是高原、严寒地区,油井的数据采集都是靠采油工到现场采集,油井示功图、平衡度、油套压、油温及产液量等井口生产数据采集量大,劳动强度高,数据的准确可靠性差。采油井的生产参数经常受到天气变化和交通工具的影响无法正常获得,这些都严重影响了油井的自动化管理。如果在现有的有杆抽油机井上应用变频调速技术,实现增产、节能提高油井远程监控系统对于实现油井管理的自动化程度、提高工作效率,保证数据采集的准确性及加强现场事故应急处理等都具有非常重要的意义,这些将产生巨大的经济效益和社会效益[1]。
2 发展应用现状
油田抽油机负载是时变负载,有动、静负载特性之分。起动初始状态要求的启动力矩是抽油机实际负载的3-4倍,甚至更大,运行负载功率都远小于电机的额定功率,目前解决以上问题,针对抽油机节能化的改造方案大致有以下三个方面[2]。
(1)采用节能型抽油机
通过改进抽油机的结构,优化抽油机的机械机构设计来减小机构的负扭矩,从而提高电动机的工作效率,实现节能。
(2)采用节能驱动设备
研发出与采油工况相匹配的新型电机来提高电机的效率和功率因数。大多采用高转差电机,还有的采用节能的电机配电箱来提高抽油机效率,但是这种方案大多需要较高的技术和较大的资金投入,研发周期较长,不易实现。
(3)采用节能电控装置
目前应用的有下面几种节能电控装置[3]:(1)继电接触器调压节能;选择继电接触器,通过切换电机绕组,使用有级降压节能。(2)采用间抽控制器;当油井出油量低或者出现空抽时会自动关闭抽油机,等井下油液积蓄超过一定深度时又能自动开启抽油机,避免了电能的浪费,提高了抽油机的效率。(3)采用变频调速电控装置;通过改变电机的转速,使抽油泵的排列与油井的渗透出油量相一致,让电机的转速跟随油井渗油量的变化而变化,实现电机自动调节转速来自动调节功率,达到节能的目的。
3 抽油机变频电控装置设计要求
3.1 控制对象参数
驱动电机参数为:3AC 3～50Hz 75kW;移机装置电机参数为:3AC 50Hz 2.2kW;冷却电机参数为:3AC 50Hz 1.0kW;电磁制动器参数DC207V300W。
3.2 技术参数描述
输入电压三相四线制380V(+10%,-15%);输入频率50Hz±10%;输出电压0～380V(驱动电机);输出频率0～200 Hz(驱动电机);综合功率因数>0.95(驱动电机);使用环境温度:-20℃～+50℃,海拔2000m及2000m以下。
3.3 技术要求
柜内加装温湿度自动控制装置;驱动电机电路图采用铝板制造,并固定;触摸屏上设置多语言操作界面,示功图曲线、冲程、冲次、上行电流、下行电流、最大载荷、最小载荷、流量等数据,并具有存储读取功能,设置电源、运行、故障指示灯,启动、停止、紧停按钮,工况选择开关、冲次调整器;0～4冲次连续可调;移机装置电机能够正反转控制;冷却电机随驱动电机运行自动控制;电磁制动器运行带电,断电制动保护;驱动电机欠压、过压、过载、过温、接地、短路的自动保护;实现对抽油机卡杆、卡泵、断杆、上行断链、下行断链的停机自动保护等。
4 抽油机变频电控装置设计
4.1 控制技术方案设计
根据技术要求研发如图1所示的系统,这套系统主要由变频调速器、传感器、数据采集模块和远距离无线传输终端(RTU)组成。采用交流采样原理对电动机输入电流和电压进行实时采样,经A/D转换后,用二瓦特计法计算电动机瞬时功率和一个冲程的平均功率,并和设定的功率阈值进行比较。借助位置传感器采集抽油机上下冲程四点位置信号,并把信号送给RTU,经过综合分析处理后输出控制信号给变频器。无线传输终端把相关数据发送到数据控制中心,进行数据分析和报表生成。变频器采用可以实现速度传感器的矢量控制,应用有速度传感器的恒转矩控制技术来控制,变频器将接受油井载荷传感器的数据信号以及电机侧的转速信号,通过内部指令编程来输出电源的频率和电压,以此来控制电动机的转速,最终控制抽油机的抽汲参数。
4.2 控制硬件电路设计
4.2.1 变频节能
控制系统的主电路图如图2所示,系统由供电断路器、变频器、功率调节柜、PLC、工控机、传感器、采集模块、RTU、电磁制动装置、移动控制单元、冷却控制单元、房内加热系统等组成。
4.2.2 相关计算、设计与选型
(1)变频器的计算与选型
依据抽油机的工作原理和负载特性,对起动性能的要求是低速大转矩,要求力矩响应要快,且经常地快速制动,还要有足够的频率分辨率,所以主电路选择具有高启动性能、力矩响应快、低速力矩特性好的6SE440系列变频器。经计算可知变频器连续输出的最大视在功率为≥姨3 UI/1000=姨3×142×380/1000=93kVA,根据变频器的额定电流选择:IUN≥142A,推算额定功率选为90kW可以满足。
(2)制动电阻的计算和选型
当制动功率超过变频器损耗时,电路上的电压突升导致变频器保护跳闸,解决这一问题需在电路中增加一个制动模块和一个外部电阻器构成制动斩波器,当出现电压突升时制动单元开始吸收能量。根据制动电流Ic=P/UCN,其中P为变频器的返回功率,一般取电机额定功率的70%～75%;由制动电阻R=UCN/Ic、制动功率P=Ic2R,计算出制动连续工作功率为60kW,为此选择了自主研发TSACD-21系列大功率制动单元,该套设备具有系统就绪提示、过温保护、过流保护、过载保护功能,可以根据需要设定恢复过载故障的时间。
(3)触摸屏的选择
本系统使用了一台平板电脑作为触摸式操作屏(HMI),正常情况下,可以完成抽油机的操作和监控任务。具有12英寸TFT显示,真彩色,提供800×600像素;防护等级为前面板IP65,后面板IP20;带Windows XP SP2操作系统。
4.3 自动化方案的选择
抽油机设备大多位于沼泽、沙漠、盆地、浅海等条件恶劣的地区,因此选择S7200系列的PLC与无线通讯模块,即可实现控制器与变频器的工艺控制以及数据采集,又能方便实现与现场操作屏的通讯、运行操作、数据存储、通讯的等多项功能,采用CDMA/GPRS或者数传电台通讯模式,由传感器、井口控制器、数传电台通讯模块、采油厂通讯机、实时数据库服务器、WEB服务器、监控浏览终端组成的系统来实现油井远程监控功能,达到智能化控制的目的[4]。
4.4 控制系统软件设计
4.4.1 软件方案的设计
(1)控制模式设计
变频控制装置具有(1)机体盒控制,启动、停止、固定速度;(2)触摸屏控制,主电机及油泵电机工艺控制、0～4冲可调;(3)操作面板控制,触摸屏损坏情况下,在变频器操作面板上控制主电机的启动、停止、0～4冲可调等3种。
(2)运行模式设计
变频控制装置系统有(1)正常工作模式,电机和变频器依据运行情况自动保护;(2)测试工作模式,电机过载运行短时间(小于5分钟)不保护两种。
(3)刹车模式设计。
变频控制装置系统有(1)机体盒复位按钮未操作时,自动控制投入或切出;(2)机体盒复位按钮操作时,刹车打开,变频器停止两种。
(4)显示功能和数据存储设计
变频控制装置系统配有触摸屏,能显示瞬时流量、累计流量、功图、荷重、冲程及电气参数。系统可显示功能所显示的参数可以存储7天,随后新数据按时间顺序覆盖旧数据。
4.4.2 软件功能的设计与操作
整套软件采用触摸式操作屏,可完成抽油机的主要操作。系统启动后,进入操作画面可实现以下功能。
(1)自恢复功能
设备出厂时,已经安装了“一键恢复软件GHOST”并备份了数据。一旦系统出现问题后,不需格式化硬盘(备份数据会丢失),在重新启动时选择“一键GHOST”,然后根据提示,恢复系统即可(出厂状态)。
(2)主电机操作功能
在操作前,首先要确认相应指示灯是绿色,表示变频器“通讯正常”;选择运行模式“正常运行”或“过载运行”;选择正常运行扭矩限制为电机额定扭矩的100%;选择允许过载,扭矩限制为电机额定扭矩的150%,但不能长期过载运行;通过快速回零键将给定回零,按下“启动/停止”按钮指向“ON”,系统正常,则指示灯变绿,风机正常启动,系统状态窗口中的指示灯变绿,主电机开始运行;通过快增、快减键或慢增、慢减键,调整给定使主电机按给定的冲次;在工作过程中,随时可以调整给定,停抽油机时,先回零,再按下“启/停”按钮。
(3)移位电机操作
主电机停止后,如果需要移位电机正向运行时,点击按钮“正转启/停”,使其变绿,再次点击该按钮使其变灰,为停止正向运行;需要移位电机反向运行时,点击按钮“反转启/停”,使其变绿,再次点击该按钮使其变灰,为停止反向运行。
(4)示功图设计
通过“冲程-载荷”功能趋势,可以判别抽油机的工作是否正常。点击按钮“FuncTrend”进入该画面,当需要看历史数据的示功图时,只需把日期、时间和点数输入即可,在固定窗口中有报警信息条,点击按钮“Alarm”,可进入报警信息页面查看更多的信息。
(5)其他功能设计
系统设置中主要有参数校准、累计流量清零、主电机速度反馈选择和风机延时断电等。还有用户保密功能出厂时可任意设定的用户名和密码以防误操作。
5 抽油机变频电控装置的技术性能
这套系统的主要技术特征有:(1)实现无级调节有杆抽油系统的冲次,优选最佳冲次,提高泵效,降低吨油耗电;同时具有自启动前和故障后报警功能;有效消除电网波动影响并实时处理电动机发电产生的负功率,提高电网功率因数。(2)根据机采井工况及采液量任意调节上、下冲程的速度比,提高抽油泵充满系数、排量系数及冲次调节范围,对电动机、变速箱、抽油机都避免了过大的机械冲击,延长了设备的使用寿命,减少了停产时间,提高了效率。(3)柜内加装温湿度自动控制(包括自动冷却装置、自动加热装置)实现欠压、过压、过载、过温、接地、短路的自动保护,电磁制动器运行带电,断电制动保护。(4)触摸屏上设置中、英、俄文操作界面,实现示功图曲线、冲程、冲次、上行电流、下行电流、最大载荷、最小载荷、流量显示,并具有数据存储读取功能,设置电源、运行、故障指示灯、启动、停止、紧停按钮、工况选择开关、冲次调整器;实现油井产量最大化或保证系统的抽汲能力始终与变化的井底流入条件相匹配,优化提高整个机、杆、泵的机采系统效率。
6 结束语
本装置系统采用变频调速[5]控制技术,配有触摸屏显示、操作和远程监控功能。整个系统生产工艺水平良好,设备可靠性高,可提高泵效,降低吨油耗电,并有效消除电网波动影响,有助于提高电网功率因素。因此该设备可广泛应用到高产井、低产井、控制产量井、井身质量问题引起的频繁检泵的井上来实现高效节能[6]的目的。
摘要：介绍了抽油机变频电控装置的工作原理以及系统设计。
关键词：抽油机,变频控制装置,冲程,智能控制,示功图,无级调节,触摸屏,功率因数,远程控制终端
参考文献
[1]王晓远,查宏民等.基于变频技术的新型抽油机节能控制器[J].石油机械,2005,(8).
[2]丁建林,姜建胜等.抽油机变频调速智能控制技术研究[J].石油机械,2003,(1).
[3]张春海.抽油机专用变频节能技术应用研究[J].现代商贸工业,2011,(4).
[4]曲刚,孙永兴.抽油机智能化变频控制系统[J].陕西师范大学学报(自然科学版),2005,(1).
[5]刘慧芬.变频调速技术在游梁式抽油机中的应用[J].石油矿场机械,2004,(5).
电控一体化集成装置的通信设计 篇4
关键词：电控一体化集成装置,通信设计,标准化,橇装
一、通信业务需求和实现的目标
油气田站场橇装化, 不但提高了地面建设的水平、速度和质量, 也实现了站场的无人值守, 相应的, 通信需求也发生了相应的变化。
1.1增加的通信业务需求。一般地, 油气田站场安防系统只设置视频安防监控系统。站场橇装化后, 安防系统的的防护种类和防护等级需要提高, 除了增加视频监控点, 消除视频监控死角, 增大视频监视范围外, 还需增加远程语音告警功能, 替代值班室人员的巡护和口头告警。
1.2减少的通信业务需求。橇装化站场无人值守, 减少了站场之间以及与上级生产调度部门之间的语音通信, 同时也减少了站场办公网络及生产网络的需求。
二、通信设计需要考虑和解决的问题
电控一体化装置自开始研发到目前, 经历了几年的时间, 通信设计也需根据集成情况、运输以及现场运行等出现的问题, 进行更新和改进。
2.1运输问题。电控一体化装置作为一个橇体, 是将各种设备集成后, 整体运往建设现场安装。由于长庆油气田所处的独特地理位置, 站场大多位于比较偏僻并且地形较为复杂的地区, 运输道路崎岖、复杂, 所以整个橇装装置的外形就必须符合运输车辆在转弯半径、道路坡度的安全要求, 其次, 橇内设备需要相对固定、不能随着橇体的移动或晃动而产生位移或碰撞。
2.2现场运行问题。电控橇作为站场的一个组成部分, 承担着本站与上级站场之间的通信任务, 同时也应该具备其他站场接入本站场的功能, 即具备系统扩容的能力和空间。
三、通信设计内容
3.1通信设备的选型及安装。长庆油田在建设数字油田的过程中, 针对不同类型的站场有着不同的通信带宽的要求, 站场橇装化后, 电控橇应能满足不同站场的通信要求。据此, 通信设备均设计为以太网交换机, 两边卡接在机柜导轨上。同时, 考虑今后站场的扩建、依托以及其他站场的接入, 交换机电口数量统一为24口, 为设备制造标准化和量产打下了基础。
目前, 油田站场对外通信均采用光纤通信方式, 站场之间采用光缆连接, 在设计之初, 只考虑了该站场与上级站场之间的通信联系, 光缆接入采用光纤收发器, 光纤收发器独立设置, 在层板上固定。随着进入电控橇的光缆数量增多, 此种设计出现了占用空间大, 设备应对识别不清的问题。对此, 通信设计提出了将光纤收发器集成的想法。
将多个光纤收发器集中起来, 外侧采用光纤收发器网络管理卡, 将管理卡两边卡接在机柜导轨上。现场可以根据需要增加或者减少板卡, 最多可以安装16张本地光纤收发器板卡, 并能实现统一管理。这样, 光纤线缆接入整齐, 标签明晰, 且只占用了机柜内2U空间, 完全能够满足今后的光缆接入的要求。
为站场安防考虑, 增加远程语音告警系统。语音告警信号传输依托视频监控系统, 是安防系统的子系统。当有入侵报警信息时, 联动视频监控系统, 进行图像复核, 实时录像, 同时进行远程语音告警。
随着现场建设和管理要求, 电控一体化设备通信设计还有待进一步的优化, 如:视频传输网络化, 减少视频服务器等方面。
3.2机柜的要求。在运输过程中, 机柜与设备之间要求相对的固定性。同时考虑到设备安装的要求, 通信机柜设计为19”标准机柜, 柜顶设通风口;设备分层安装, 各层板上预留通风口;机柜四角及底边均预置导轨和电缆线槽, 便于设备卡接安装和设备之间走线连接;通信设备占用空间较小 (以太网交换机占用1U、光纤收发器网络管理卡占用2U、视频服务器占用4U, 设备合计占用空间7U) , 剩余空间完全可以安装一台UPS。
四、结束语
新型采煤机电控装置的研究分析 篇5
本文所提出的电控装置, 分为变频调速和电气控制两大系统, 主要应用了DSP嵌入式的计算机控制技术, 并且有大屏幕显示技术和信号传输技术的介入。整个网络分布的结构, 既能调节采煤机的截割部位, 也能控制截割部位的工作。也可以用变频调速来加以控制。而DCS控制系统又不会使得各个系统部分出现互扰的问题, 提高了采煤的工作效率。
1 主要特点
该采煤机电控装置的牵引系统, 实施的是主从式的模式, 由变频器来拖动牵引电机, 变频器和牵引电机都是两台。其中, 变频器有着自动恒功率的调节办法。由于该装置使用了数字信号处理技术DSP和分布式的控制系统DCS, 具有一定的先进性。该电控装置还采用了先进的通讯技术和信号传输技术, 连接方式是网络形式, 可以拓展系统的整个性能。DSP技术使得数据有了更高的准确度。由于有着较好的人机界面, 可以提供更准确的系统参数。其运行状态的故障记忆功能, 方面更好的查找系统内部故障, 具有自动化的诊断故障能力。
2 内部构成
该新型采煤机电控装置主要分为电气控制和变频调速两大系统, 并加上一部分的辅助系统。电气控制系统由电控箱进行控制, 而变频调速系统由调速箱进行控制。其他的辅助系统有端头控制站、分线盒、瓦斯监测仪、遥控器等。截割电机、调高电机和牵引电机提供采煤机的机械动力。电控装置由控制器组件来完成操作控制。
2.1 主控制器
主控制器是整个采煤机电控装置中最主要的控制部分, 它的设计结构相对复杂。主要负责将人机界面和控制部分进行交互, 然后将状态信息传送到显示单元, 接收H M I的修改请求, 决定下一步的操作。另外, 主控制器能够运用无线遥控的办法操作控制牵引调速系统, 控制制动器和液压操作阀, 并接收处理端头操作站的输入。电机的电流信息传入主控制器以后, 能够实现重载反牵的功能。主控制器的研制, 还能保护好过热的电机和瓦斯的超限。
2.2 模拟量系统
模拟量系统是将泵电机、牵引电机的电流信号处理后传输到主控制器中。主控制器完成重载反牵的功能。该系统主要是将信息传递给主控制器, 然后实施过载、过热的保护功能。
2.3 遥控接收盒
遥控接收盒主要负责处理遥控发射器输入的无线信号。经过检波、解调后驱动继电器, 从而输送到主控制器内, 实现采煤机的运行。
2.4 指令转换盒
指令转换盒主要处理变频器的状态指令, 以及将主控制器输出的速度信号转发给变频器来调节采煤机的速度。处理状态指令, 主要有处理接触器、松闸指令, 由程序算法进行处理。处理主控制器的速度信号, 将其信号转变成为模拟量模块, 来保护牵引电机功率。
2.5 显示部分
显示部分主要是由发光二极管和GP显示器组成。GP显示器能够和主控制器相通信, 显示出各种的工作状态和参数信息。如果检测系统时发现了故障, 则会自动保存好故障的信息数据。并且, 运行时所采集的所有工作温度和电流, 都可以存进存储卡内, 将其导出便可以轻松的查看。电控箱上还有显示按钮, 能够轻松便捷的进行窗口切换。
3 控制交互方式
该新型采煤机电控装置的控制方式, 主要有三种人机交互方式, 即遥控器方式、端头操作站方式、机身按钮方式。
3.1 遥控器方式
遥控器方式即手持遥控机, 它能够接收到主机电路发送的整个采煤机的工作状态情况, 并由此向主机电路发送执行的命令。操作人员可以将其随身携带。根据手持遥控机的显示数据, 比如电机的电流量、温度情况以及采煤机运行参数, 来控制采煤机组的方向、加减速、摇臂升降问题。手持遥控机发出指令, 接收盒解调好无线信号, 驱动继电器运作, 节点信号传输给PLC输入模块。遥控器方式的控制能力只能在井下距离15 m时有效, 也是便于操作的方式。
3.2 端头操作站方式
该控制方式处于采煤机的两端部位, 控制整个采煤机组的方向、牵停、加减速, 和手持遥控器的功能差不多。主要的区别在于放置的方向和精确性。端头操作站发出指令之后, 接受盒解码译码信号, 再经过光电的隔离, 获得了继电器的动作, 其节点信号再传输给PLC输入模块。
3.3 机身按钮方式
该控制放置在电控箱的面板部位, 能够方便的实现采煤机组的牵引送断电以及方向、运闭等控制。机身按钮操作将运行动作的节点信号传输给PLC开关的输入模块。PLC组件获得指令以后开展程序算法, 从而开展相应的动作。
4 结语
随着社会的发展和科技的进步, 采煤机电控装置也将不断的步入信息化和高效化。本文所研究的新型采煤机电控装置应用了DSP技术, 并实施分布式的控制系统, 由多种高信息传输技术和网络连接方式组成。在控制方式上, 有遥控器方式、端头操作站方式和机身按钮方式三种。和传统的采煤机电控制装置相比, 具有更准确的系统参数和人机界面, 使得采煤机的工作效率大大提高。
参考文献
[1]程千里, 梁鸿雁, 朱勇钢.采煤机电控系统模块化设计[J].能源技术与管理, 2011 (6) .
[2]许丛林.新型采煤机组在薄煤层开采中的应用[J].山东煤炭科技, 2010 (3) .
电控装置 篇6
绞车做为煤矿企业中的重要提升设备, 对煤矿企业有着非常重要的意义, 绞车担负着煤矿人员与设备材料的提升任务, 所以其需要具有一定的调速功能, 在早期的煤矿, 由于当时受技术的限制, 绞车采用的调速系统都是KKX或TKD电控系统, 也能很好的满足当时的调速需求, 所以当时KKX或TKD电控系统得到了各煤矿的广泛应用, 现在有部分煤矿还在沿用这种系统。
九十年代中期, 随着自动化制约等技术的成熟和进展, 以PLC代替继电器以及外围电路、可控硅无触点调速装置代替交流接触器的新一代提升绞车电控设备在焦作华飞公司诞生, 它的问世大大简化了原提升绞车的电控系统, 使提升绞车的制约操作简单化和智能化迈进了一大步。目前, 随着制约技术、电力电子技术、微电子技术和计算机技术的飞速进展, 好多厂家已经研制出高低压变频调速装置并将其成功运用于煤矿提升绞车电控系统。
1 PLC技术的成功运用
1.1 PLC概述
可编程制约器是专门为工业制约运用而设计的一种通用制约器, 是一种以微处理器为基础, 综合了计算机技术、自动制约技术、通信技术和传统的继电器制约技术而进展起来的新型工业制约装置, 具有结构简单、编程容易、体积小、使用灵活方便、抗干扰能力强、可靠性高等一系列优点。近年来在工业生产的许多领域, 如冶金、机械、电力、石油、煤炭、化工、轻纺、交通、食品、环保、轻工、建材等工业部门得到了广泛的运用, 已经成为工业自动化制约的三大支柱之一。
1.2 绞车电控采用PLC的优势
1.2.1 简化了系统。
PLC与传感器等器件配合后, 完全代替了原TKD制约系统中的时间继电器、磁放大器、自整角机、测速度发电机等部件, 因此, 减化了制约系统, 减少了故障点, 使维护变得简单易行。
1.2.2 可靠性高, 抗干扰能力强。
可编程制约器是专为工业制约而设计的, 在硬件和软件电路设计方面都采用了屏蔽、滤波、隔离、故障诊断和自动恢复等措施, 使可编程制约器具有很强的抗干扰能力, 其平均无故障时间达到 (3-5) ×l04h以上。
1.2.3 编程直观、简单。
可编程制约器是面向用户、面向现场, 考虑到大多数电气技术人员熟悉电气制约线路的特点, 其编程所用的梯形图语言与继电器原理图相类似, 形象直观, 易学易懂。
1.2.4 适应性好。
可编程制约器是通过程序实现制约的, 当制约要求发生转变时, 只要修改程序配置, 组成规模不同、功能不同的制约系统即可, 适应能力非常强。
1.2.5 增加了制约的科技含量。
目前的可编程制约器具有数字量和模拟量的输入输出、逻辑和算术运算、定时、计数、顺序制约、通信、人机对话、自检、记录和显示等等功能, 使设备制约水平大大提高。
2 可控硅无触点加速接触器及真空接触器的运用
TKD电控系统的高压换向器、线路接触器、加速接触器等全采用的是大功率的空气式交流接触器, 用于线路及电阻切换, 这些元件有着一个共同缺点, 就是电磁及机械噪声大、结构复杂、易损坏不可靠。经过多年的探讨和探讨, 焦作华飞等公司终于研制出高压真空换向器和可控硅调速装置, 很好地解决了这一不足。
3 高压变频调速装置的运用
煤矿提升绞车在一定程度上进行了改进, 改进后的绞车科技含量有所提高, 更易于维护, 但其绞车自身的机械特性并没有改变, 随着科学技术的不断进步, 信息技术和电子技术的快速发展, 绞车从自身的机械特性和经济指标都发生了技术革新, 高压变频调速系统的在绞车上的应用, 从而实现了绞车的智能化水平。
3.1 高压变频原理
随着电子技术和微电子技术的快速发展, 大功率的变频调速装置在绞车上的应用技术逐渐成熟起来, 且原来一直困扰着高压大功率变频调速装置的高压不足问题也及时得到了解决。
高压变频器类型和结构比较多, 但原理和功能大同小异。根据有无直流环节将高压变频器分为两大类:无直流环节的变频器, 即交一交变频器和有直流环节的变频器称为交一直一交变频器, 其中直流环节采用大电感以平抑电流脉动的变频器称为电流源型变频器;直流环节采用大电容以抑制电压波动的变频器则称为电压源型变频器, 煤矿提升绞车一般多采用IGBT单元串联型变频器。
3.2 变频调速提升机的制约优势
3.2.1 变频调整提升机实现了绞车的大范围高效连续调速功能, 并在加、减速过程中因良好的机械性能从而实现运转的平稳性。
3.2.2 软启动软停车, 减小了机械冲击, 在启动、加速换档及减速阶段不会对电网造成冲击, 可以进行高频度的起动运行。
3.2.3 模块化、智能化设计, 维护简单, 排除故障容易。
3.2.4 系统简化, 占用空间小。
绞车变频系统摒弃了传统的繁琐的老系统, 改用简化的节省空间的高压系统组成, 同时电机只需要普通鼠笼型异步电机即可。
3.2.5 操作界面直观易懂, 具有很好的交互性。
3.2.6 变频器四象限运转, 在绞车下放阶段向电网回馈能量, 实现电气制动, 提高了运转的可靠性。
3.2.7 变频调速提升机具有良好的节能功效。
鼠笼式电机在提升机上的使用, 有效的降低了电阻部分的转差功率。同时在绞车下放阶段向电网回馈能量, 节能效果非常显著。
3.2.8 不用任何转换装置就能很容易的实现电动机的正反转切换。
3.2.9 高压防爆变频调速绞车由于其较好的性能, 所以在煤矿井下得到了很广泛的应用。
3.2.1 0 直接转矩制约, 实现电动机速度和转矩的精确制约。
4 结论
煤矿企业因高压变频制约系统的出现, 使绞车的机械性能发生了技术革命, 从而使绞车实现了质的飞跃。但由于目前受到部分器件耐压的限制, 高压变频调整装置还需要在均压叠加技术下才能得以实现, 同时在软件控制方面还有许多不完善的地方, 因此随着科学技术的发展的进步, 高压变频系统在绞车上的运用还有很大的空间可以发展, 相信会再次给煤矿绞车的制约带来技术上的变革。
摘要：随着科学技术的快速发展, 高科技的技术陆续的应用到生产和生活的领域, 特别是煤矿这种高危险的企业, 因科学技术日新月异的变化带动了煤矿设备的革新, 煤矿企业的绞车是煤矿企业中的重要设备之一, 因其是需要调速的装置, 所以高压变频调整装置在煤矿绞车电动系统的应用, 推动了绞车电控系统向智能化迈进的步伐。本文通过对煤矿提升绞车电控系统技术发展的进程, 革新的回顾, 阐述了高压变频调速装置在煤矿绞车电控系统上的应用, 对煤矿企业起到了巨大的推动作用。
关键词：绞车电控,高压变频,电控系统
参考文献
[1]李希平.多绳提升机在深矿井提升中的应用[J].国外金属矿山.2002. (02) .[1]李希平.多绳提升机在深矿井提升中的应用[J].国外金属矿山.2002. (02) .
[2]白冰.大型提升设备的发展趋势[J].矿业快报.2002. (12) .[2]白冰.大型提升设备的发展趋势[J].矿业快报.2002. (12) .
电控装置 篇7
一、TWC的结构
TWC的外形类似排气消声器, 实际也起到消声器的作用, 器壳体用耐高温的不锈钢制成, 内部的蜂窝巢式通道上涂有催化剂, 催化剂的成份有铂钯和铑等贵金属, 以及作为助催化剂成分的铈、钡和镧等稀土或贱金属材料。在载体与壳体之间有隔热减振作用的垫层。
二、TWC的工作原理
当废气通过TWC的通道时, CO和HC就会在催化剂铂与钯的作用下, 与O2发生反应产生无害的H2O和CO2而NOx则在催化剂铑的作用下被还原为无害的O2和N2。当其工作在空燃比为理论空燃比附近时能同时使CO、HC和NOx都有较高的转化效率。
三、TWC与电控燃油喷射系统的匹配
尾气在TWC中净化时如果燃比大于理论空燃比14.7:1, 那么过剩的氧气会抑制NOx的还原反应, 使其转化效率下降, 而当空燃比小于14.7:1时, 缺乏氧气又会抑制CO和HC氧化反应, 使其转化率下降, 所以TWC只有在空燃比为理论空燃比附近时, 三种有害气体才能被排除。为了保证空燃比的精确控制, 必须采用由氧传感器作为反馈元件的闭环电控系统。即利用安装在排气管 (TWC之前) 的氧传感器来检测尾气中的氧的含量进而判断实际空燃比偏离理论空燃比的程度, 并向ECU反馈相应的电压信号, 从而保证使空燃比在14.7:1附近的窄小范围内进行修正。
四、故障及原因的分析
合理的空燃比TWC转化效率及寿命的主要因素, 与TWC的故障有着密切的关系。
TWC的故障主要有:机械损坏、内部堵塞、化学中毒、热失活等几方面。
(一) 机械损坏
我国多数地区路面条件较差, 轿车行驶时颠簸剧烈。较低的汽车底盘常常会发生剐磨凹凸路面的现象, 这些都会造成催化剂载体破损、垫层脱落、壳体裂纹等机械损伤。
(二) 内部堵塞
TWC堵塞使排气背压明显升高, 导致汽车没有高速, 最高车速只有110～130km/h左右, 自动变速器也无法升到超速档。
(三) 常见的造成TWC堵塞的原因
1.混合气过浓会造成TWC堵塞。
2.严重烧机油的发动机容易造成TWC堵塞。
3.由于气缸垫或涡轮增压发动机的进气歧管垫密封不良, 使冷却液进入燃烧室, 不仅会造成TWC硅污染, 失去转化能力, 而且也会造成TWC堵塞。
(四) 化学中毒
冷却液、汽油和润滑油及其添加剂中含有的硫、锌、磷、硅等元素易与催化剂活性材料发生反应使其发生相变或覆盖在催化剂活性表面造成催化器中毒失效。有试验表明:仅一箱含铅汽油就会使一个新装三元型催化式净化装置完全失效。故使用中应选用高标号的无铅汽油或润滑油。
1.常见的造成TWC化学中毒的原因
(1) 气门油封不密封。
(2) 活塞环与缸壁间密封不良。
(3) 冷车启动困难、缺缸和排气门密封不严。
(4) 冷却液窜入排气系统。
(五) 热失活
热失活是指催化剂长期暴露在860℃以上的高温环境中, 导致催化剂、载体表面积的减小, 从而引起催化剂功能性降低, 助剂的活性及储氧能力下降。而且由于热失活造成催化剂晶粒变大会还会对排气流动性产生影响, 所以测定催化器排气的压力可以判断是否为热失活。
1.常见的造成TWC热失活的原因
(1) 发动机失火、 (2) 喷油器故障、 (3) 火花塞故障、 (4) 传感器故障等, 都会导致催化剂的温度大幅度升高, 从而引起热老化。
五、排除故障的措施和方法
(一) 简单人工检查
通过人工检查可以从一开始判断TWC是否有损坏。
1.观察TWC壳体表面是否有凹陷和伤痕, 如有则其内部可能受损。
2.观察TWC外壳上是否有严重的褪色斑点或略有青色、紫色的痕迹, 如有则说明TWC曾处于过热状态, 需要对TWC及发动机做进一步检查。
3.用橡皮槌轻轻敲打TWC, 听有无物体移动的声音, 如果有此异响, 则说明TWC内部催化物质剥落或载体破碎, 必须更换整个转换器。
(二) 检查TWC是否堵塞
如果没有上述异响, 应该检查TWC是否堵塞。TWC芯子堵塞是比较常见的故障, 可以用下面两种方法进行。
1.检测进气歧管真空度法。将废气再循环 (EGR) 阀上的真空管取下, 将管口用手指封住, 应感觉到明显的真空吸力。将真空管接到进气歧管上, 让发动机缓慢加速到2500r/min。若真空表读数瞬间又回到原有水平 (47.5～74.5kPa) 并能维持15s, 则说明TWC没有堵塞。否则应该怀疑是TWC或排气管堵塞。
2.检测排气背压法。拆下氧传感器, 在氧传感器装配孔上连接背压表, 发动机工作时排气管压力应小于0.025MPa表明排气系统堵塞, 观察TWC、消声器及排气管没有外伤, 将TWC出口和消声器脱开后观察压力表读数是否有变化。若压力表显示排气背压仍然较高, 则为TWC损坏:若压力表显示排气背压陡然下降, 则说明堵塞发生在TWC出气口后面的部件。
(三) 尾气排放的测试
尾气排放的测试分三种:怠速试验法检查、快怠速试验法测、量稳定工况试验法即在怠速、高怠速、高车速的情况下使用尾气分析仪进行尾气排放的测试。
(四) 红外温度计测量法
这是一种比较简单的测量方法。TWC在实际使用过程中, 其出口管道温度比进口管道温度至少高出38℃, 在怠速时, 其温度也相差10%。但是若出口与入口处的温度没有差别或出口温度低于入口温度, 则说明TWC没有氧化反应, 此时应该检查二次空气喷射泵是否有故障, 若没有故障, 就说明TWC已经损坏。
(五) 利用双氧传感器信号电压波形分析
目前, 许多发动机燃油反馈控制系统中, 都安装两个氧传感器。分别装载TWC的反应前、后两端。这种结构在装有OBD-Ⅱ代系统的汽车上, 可以有效地检测TWC的性能。OBD-Ⅱ诊断系统改进了TWC的随车监视系统, 安装在TWC后端的氧传感器电压波动要比安装在TWC前端的氧传感器电压波动少得多。这是因为运行正常的TWC转化CO和HC时消耗氧气。当TWC损坏时, 其转换效率基本丧失, 使前、后端的氧气值接近, 此时氧传感器信号的电压波形和波动范围均趋于一致, 因此, 需要更换TWC。
六、故障实例
(一) 故障现象
一辆捷达王GTX:发动机类型为直列4缸、多点电喷;行驶里程约为9万km。根据用户描述和初步检查, 该车的故障主要表现在以下三方面:
1.发动机怠速时发抖, 中、高速运转基本稳定;
2.发动机排放品质变差, 中度冒黑烟, 油耗增大, 平均燃油消耗增加约20%;
3.发动机动力性能变差, 中高速行驶时转速下降, 爬坡加油时明显加速无力。
(二) 故障诊断与排除
1.故障初探
首先用大众的V.A.G1552故障诊断仪进行自诊断, 通过02功能故障查询没有查到故障信息。根据用户的描述, 该车行驶了9万km, 由于工作很忙, 平时对车辆的保养不是很重视, 经服务顾问查看用户的使用说明书, 车辆的常规保养记录确实很少, 除了首次7500km免费保养之外只有3万km一次常规保养。通过查看V.A.G1552的08数据阅读功能, 该车喷油嘴的喷油时间在4ms左右, 比正常值3.3ms要长一些, 另外节气门开启角度的变化随着发动机转速的升高显得比较迟缓, 因此维修人员先从喷油嘴和节气门体开始查起。经拆检, 喷油嘴比较脏, 用户说这还是原车的喷油嘴, 一直没有清洗过更没有更换过, 而节气门总成也比较脏, 转动不灵活, 基本可判定喷油嘴有关闭不严和漏油的可能。经与用户协商同意更换了新的一组喷油嘴并且清洗保养了节气门总成, 更换了空气滤清器。
2.氧传感器的检查
之后试车检查, 发动机怠速发抖现象基本排除, 排放有明显改善但仍有轻微的冒黑烟, 看起来混和气浓度还是偏高, 燃烧也不彻底, 加速性能似乎没有明显的改观。根据该车的保养情况, 维修人员自然又怀疑到车辆的氧传感器, 果然在V.A.G1552的08数据阅读功能中, 氧传感器信号电压在0.4～0.6V内变化, 电压变化频率也明显比正常变化要慢, 正常的氧传感器信号电压应在0.3～1.0V内快速变化, 因为氧传感器是有寿命的, 行驶9万km以上的车辆也需要更换氧传感器了, 再加上用户经常在矿区工地工作, 油品质量和空气污染也是影响氧传感器使用寿命的一个重要因素, 在更换了氧传感器后进行了试车, 开始时黑烟还有, 工作一段时间后, 黑烟逐渐消失, 排放品质得到明显改善, 预期经济性能得到提高, 燃油消耗量恢复到正常范围。
3.TWC的检查
但是发动机动力性能似乎仍然比较差, 中高速行驶时加速不畅, 爬坡时感觉到动力还是比较欠缺。还是有偏重的尾气味, 使用尾气分析仪测量结果CO、NOx都偏高, 判断为三元型催化式净化装置损坏, 更换后3档爬坡加油时, 感觉动力充足, 发动机转速不再下降并随着车速的提高而稳步上升。
在以上故障基本排除之后, 又对车辆进行了一些必要的养护然后组织专职人员和用户一起进行了大约60km路程的路试, 发动机动力性和经济性均明显得到改善, 用户表示满意。
七、结论
电控装置 篇8
矿用架空乘人装置(俗称猴车)由防爆电动机驱动,由钢丝绳牵引,是煤矿井下的专用运人设备,可方便矿工上下井,减轻矿工上下班途中的体力消耗。但最近2年由于存在生产厂家和销售市场良莠不齐、鱼目混珠的状况,导致原本集“安全、节能、环保、经济”等诸多优势为一体的架空乘人装置在运行过程中事故频频,其中变速箱机械故障、安全制动器失效、过速飞车断电停车保护失效以及开车前未检查减速箱是否缺油等是造成最近几起严重事故的主要原因[1,2]。目前架空乘人装置的安全性能已引起国家矿用产品安全标志中心、国家安全生产上海矿用设备检测检验中心等部门的高度重视,并多次组织国内架空乘人装置生产和使用单位相关人员进行现场事故分析,并讨论新的安全要求。
1 架空乘人装置电控系统现状
目前,国内30多个架空乘人装置生产厂家中仅有不到4家能够自主研制架空乘人装置电控系统,大部分厂家采用提升绞车电控系统、带式输送机电控系统等非专用电控系统,从而降低了产品的保护与控制水平[3,4,5]。为了降低成本,国内大约80%的厂家采用防爆电磁启动器进行防爆电动机的简单驱动,无法实现四象限变频调速装置具有的大坡度能量制动回馈、软启动、调速等功能,使得架空乘人装置运行的安全性大打折扣。另外,由于架空乘人装置行业标准修改滞后、使用单位不重视对架空乘人装置的保护等原因,相关检测中心无法对实际架空乘人装置电控设备的安全性能进行准确检测,造成架空乘人装置生产厂家所配电控系统质量参差不齐,产品存在诸多安全隐患。
自2010-11-28T05:25山东新泰市莲花山煤矿架空乘人装置发生严重事故后,国家矿用产品安全标志中心于2011-01-07紧急召集国内所有架空乘人装置生产厂家和相关检测中心协商,决定暂停所有厂家的架空乘人装置安全标志,并结合该起事故的主要故障原因,要求在原有机头机尾越位保护、欠速打滑保护、过速飞车保护、重锤下限位保护、尾轮限位保护、沿线紧急拉绳急停保护、防掉绳保护、与绞车电气互锁保护等功能的基础上强制增加减速箱油温监测与保护,并要求所有厂家及时整改与备案。可由于当时国内架空乘人装置电控系统均未具备该功能,导致整个架空乘人装置产业暂停安全标志近1 a,直到2011年12月初,随着一些厂家陆续开发出符合新要求的架空乘人装置电控系统,国家矿用产品安全标志中心才开始逐步恢复其安全标志。
2 架空乘人装置电控系统发展方向
通过国家相关部门的整治,架空乘人装置市场的混乱、监管工作的缺位、恶意竞争、低价倾销泛滥等诸多不良现象已得到有效控制,并逐步走向正轨。架空乘人装置生产厂家正在积极主动地通过产品创新赢得客户的青睐与信任,如增加制动器失效保护、减速箱油位监测、电动机轴温保护、吊椅防过摆保护、钢丝绳断绳保护、高速架空乘人装置乘人间距控制、开车预警、到站提醒、头尾打点通话、大坡度变频能量制动回馈等功能,进一步提高了产品的安全可靠性和节能高效性。
另外,架空乘人装置电控系统可增加远程监控与视频监视接口,使工作人员在调度指挥中心实时监控架空乘人装置的运行状态和参数;为了使矿工心情放松,可在架空乘人装置沿线布置音箱,实现全程音乐播放;可安装具有沿线拉线急停位置识别功能的智能型拉停开关,避免在长距离运输过程中,一旦出现拉线急停闭锁故障,无法及时赶到故障点进行处理的弊端;静态上车时,可通过上车传感器实现自动开车、上车人员统计、延时自动停车的无人值守功能。
3 架空乘人装置电控系统最新要求
2012-02-15—19,国家安全生产上海矿用设备检测检验中心联合相关部门,召集国内所有架空乘人装置厂家对2011年3月国家矿用产品安全标志中心下发的新要求以及《MT/T1117—2011煤矿用架空乘人装置》行业标准进行会议讨论,并对架空乘人装置电控系统送审要求进行了详细的讲解。目前新送审的带液压泵站和变频器的架空乘人装置电控系统必须具备如图1所示的基本功能。
4 结语
随着矿井开采深度的不断增加,采用架空乘人装置运送人员的矿井越来越多。为了保证运人安全,使用单位将对架空乘人装置电控系统的安全保护与控制水平提出越来越高的要求,所以生产厂家应未雨绸缪、立足长远、不断创新,使产品真正做到性价比高、安全性能好、智能化程度高、稳定性能好、能源节约效果好,从而为架空乘人装置提供更好的自动化解决方案。
摘要：介绍了国内矿用架空乘人装置电控系统的发展现状,对其发展方向进行了初步探讨,并介绍了目前国家对架空乘人装置电控系统的最新要求,为架空乘人装置电控系统的设计和应用提供了参考。
关键词：煤矿辅助运输,架空乘人装置,电控系统
参考文献
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