專利名稱：礦用防爆變頻電控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及提升機(jī)電控技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及到防爆變頻提升機(jī)電控 的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，煤礦提升機(jī)通常采用繞線式電動機(jī)作為主驅(qū)動，用來提升或下降重 物，具有典型的位能負(fù)載特性，通常采用的調(diào)速控制方式是在線繞式電動機(jī)的 轉(zhuǎn)子回路串接電阻，來改變電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，降低電機(jī)啟動電流，從而實現(xiàn)小
范圍的轉(zhuǎn)差調(diào)速，并實現(xiàn)電動機(jī)的分級調(diào)整。這種控制方式有如下弊端:在轉(zhuǎn)子 回路串接電阻，消耗電能，造成能源浪費；電阻分級切換，實現(xiàn)有級調(diào)速，設(shè) 備運行不平穩(wěn)，電氣及機(jī)械沖擊大，而且低速轉(zhuǎn)矩小，轉(zhuǎn)差功率大，啟動電流 和換檔電流沖擊大，中高速運行振動大，制動不安全、不可靠，斜井提升時調(diào) 速不連續(xù)，容易掉道，故障率高。因為礦井生產(chǎn)是24小時連續(xù)作業(yè)，即使短時 間的停機(jī)維修也會給生產(chǎn)帶來很大損失，所以這種調(diào)速方式已經(jīng)不能適應(yīng)煤礦 生產(chǎn)現(xiàn)代化的需求。
隨著交流電動機(jī)變頻調(diào)速器的應(yīng)用和普及，人們已經(jīng)開始淘汰繞線式電動 機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速這種落后的調(diào)速方式，采用先進(jìn)的變頻調(diào)速技術(shù)，從而 實現(xiàn)提升機(jī)械的平滑調(diào)速和節(jié)能運行，并且可以將電網(wǎng)側(cè)功率因素提高到0.95 以上，同時省去了調(diào)速接觸器、正反轉(zhuǎn)接觸器等元件，完全解決了傳統(tǒng)提升機(jī) 械存在的固有缺陷，使設(shè)備性能得到極大提高。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種能夠應(yīng)用于井下的提升機(jī)變頻電控裝置。 為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案
本實用新型中，主電源與電抗箱和繼電器箱連接，電抗箱與變頻器箱連接， 變頻器輸出至電機(jī)；外部信號接入控制箱中，控制箱與變頻器箱連接，且控制 箱、繼電器箱和主控臺三者相互連接，繼電器箱輸出至液壓站和潤滑站；所述 的控制箱、繼電器箱、變頻器箱和電抗器箱都采用防爆外殼。
主控臺為提供控制信號和顯示參數(shù)的控制裝置，包括外殼，在主控臺的外 殼上分別設(shè)有左顯示器、中顯示器和右顯示器；左顯示器的一側(cè)分別設(shè)有指示 燈、手閘控制器和按鈕；右顯示器的一側(cè)設(shè)有指示燈、主令控制器和轉(zhuǎn)換開關(guān)。
控制箱采用可編程控制器作為主控器，外部信號經(jīng)光耦板或模擬隔離板后 輸入到可編程控制器的輸入端；外部信號和可編程控制器輸出端的信號信息經(jīng) 通訊模塊傳送至主控臺中或直接傳送到繼電器箱中；開關(guān)電源通過濾波器與開 關(guān)電源板連接，開關(guān)電源板將控制電源轉(zhuǎn)換為三個直流電源，分別給可調(diào)閘模 塊、光耦板、模擬隔離板及顯示電路供電。
控制箱中采用485串行通訊方式。
在開關(guān)電源板中采用本安電源。
在繼電器箱中，主電源與空氣斷路器連接，接觸器并聯(lián)后分別與空氣斷路 器連接。
在變頻器箱的防爆外殼上設(shè)有按鈕。
在電抗箱中，三相電源經(jīng)電容組、電阻組和電抗器組成的串聯(lián)電路后，向 變頻箱輸出三相電源；接觸器與電阻組并聯(lián)連接；三相電源還與變壓器相連接。
采用上述技術(shù)方案的礦用防爆變頻電控裝置，由于控制箱、繼電器箱、變 頻器箱和電抗器箱都采用防爆外殼，所以能夠應(yīng)用于井下有爆炸性氣體的環(huán)境 中，結(jié)構(gòu)簡單，簡化了現(xiàn)場接線，實現(xiàn)了提升機(jī)械的平滑調(diào)速和節(jié)能運行，啟 動平穩(wěn)，具有優(yōu)良的轉(zhuǎn)矩特性，并且可以將電網(wǎng)側(cè)功率因素提高到0.95以上。


圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)原理框圖2為主控臺的結(jié)構(gòu)圖3為控制箱原理圖4為繼電器箱原理圖5為變頻器箱原理框圖6為電抗器箱原理圖。
具體實施方式
如圖1所示，主電源經(jīng)電抗器箱濾波后連接到變頻器箱，然后輸出0-50Hz 頻率可調(diào)的電源給電機(jī)供電，實現(xiàn)對電機(jī)的變頻調(diào)速；外部信號、變頻器返回 信號和主控臺的輸入控制信號經(jīng)控制箱邏輯處理后，輸出控制信號，來控制變 頻器箱、繼電器箱，或者通過主控臺的顯示器顯示輸出。繼電器箱輸出至液壓 站和潤滑站。為了能夠應(yīng)用于井下有爆炸性氣體的環(huán)境，控制箱、繼電器箱、 變頻器箱和電抗器箱都采用防爆外殼。
如圖2所示，主控臺為提供控制信號和顯示參數(shù)的控制裝置，包括外殼2， 在主控臺的外殼上設(shè)有左顯示器3、中顯示器5和右顯示器7;左顯示器3的一 側(cè)設(shè)有指示燈9、手閘控制器4和按鈕1;右顯示器7的一側(cè)設(shè)有指示燈9、主 令控制器6和轉(zhuǎn)換開關(guān)8。主要是通過操作按鈕l、轉(zhuǎn)換開關(guān)8、主令控制器6、 手閘控制器4為控制箱內(nèi)的可編程控制器提供給定信號、輸入控制信號和工作
閘信號等，同時將控制箱來的各種靜、動態(tài)提升機(jī)參數(shù)，通過顯示器內(nèi)的指示
燈9和數(shù)碼管顯示輸出。
如圖3所示，控制箱采用可編程控制器作為主控器，外部信號經(jīng)光耦板或 模擬隔離板后輸入到可編程控制器的輸入端；外部信號和可編程控制器輸出端 的信號信息經(jīng)通訊模塊傳送至主控臺中或直接傳送到繼電器箱中；開關(guān)電源通 過濾波器與開關(guān)電源板連接，開關(guān)電源板將控制電源轉(zhuǎn)換為三個直流電源，分 別給可調(diào)閘模塊、光耦板、模擬隔離板及顯示電路供電?？刂葡渲胁捎?85串 行通訊方式。開關(guān)電源板中采用本安電源。
控制箱中的可編程控制器采用FX2N-64MR作為主控器件，傳感器信號、按 鈕和轉(zhuǎn)換開關(guān)信號、以及變頻器信號通過光耦板GO-01和G0-02送到可編程控 制器FX2N-64MR的輸入端，經(jīng)邏輯運算后，輸出控制信號，控制外部設(shè)備、變 頻器箱、繼電器箱等，完成提升機(jī)的啟動、運行、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停車、急停、 保護(hù)、報警、復(fù)位等過程，同時將相應(yīng)的顯示信號通過通訊模塊FX2N-485-BD 傳到主控臺的顯示器上；控制電源通過兩個開關(guān)電源轉(zhuǎn)換為Pl、 Nl， P2、 N2， P3、 N3三個直流電源，分別給顯示電路、信號輸入電路及可調(diào)閘模塊供電。
如圖4所示，在繼電器箱中，主電源與空氣斷路器QF連接，接觸器IKM1， KM2并聯(lián)后分別與空氣斷路器QF連接。
繼電器箱由空氣斷路器QF、接觸器IKM1， KM2、安全繼電器K1， K2、操作 按鈕和防爆外殼等組成，用于提升系統(tǒng)中制動泵、潤滑泵和安全繼電器的供電 和控制。主電源接到空氣斷路器QF上，空氣斷路器QF的通斷由主腔前蓋上的 兩個操作按鈕控制，空氣斷路器連接到接觸器IKM1， KM2的輸入接點上，輸出 接點分別接到制動泵和潤滑泵的電動機(jī)上，當(dāng)控制箱的可編程控制器傳來控制 信號時，接觸器IKM1， KM2的線包得電，接點吸合，制動泵和潤滑泵的電動機(jī) 得電。可編程控制器輸出相應(yīng)信號時，安全繼電器K1， K2的線包得電，安全繼 電器動作，返回一個工作信號，供外部控制使用。
如圖5所示，變頻器箱是將從電抗器箱來的頻率固定的三相交流電變換成 頻率可調(diào)的三相交流電，從而達(dá)到調(diào)節(jié)電動機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。變頻器箱的主要器 件是韓國S0H0變頻器，從電抗器箱輸出的三相電源接到變頻器箱的輸入端，變 頻器得電，此時變頻器不工作，當(dāng)主令控制器的給定信號和方向信號送到控制 端子0—IOV、 REV和FWD后，變頻器開始輸出，建立初始轉(zhuǎn)矩，松開機(jī)械閘， 電機(jī)開始運轉(zhuǎn)。停車時，如主令控制器已拉到零位，變頻器按減速時間減速停 車，直至停止輸出。然后把手閘控制器拉到零位?？刂葡涞目删幊炭刂破鱾鱽?的控制信號，包括運行信號RUN、復(fù)位信號RST2等，用于控制變頻器起、停，
同時變頻器箱將相應(yīng)的變頻器狀態(tài)信號BPYX、 BPGZ等傳給主控臺的顯示器顯示 輸出。
為了方便對變頻器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和現(xiàn)場調(diào)試，在變頻器箱的外殼上設(shè)置有 按鈕。
如圖6所示，在電抗箱中，三相電源經(jīng)電容組C1、電阻組ROl， R02， R03 和電抗器L組成的串聯(lián)電路后，向變頻箱輸出三相電源；接觸器IIKM3與電阻組 ROl， R02, R03并聯(lián)連接。剛上電時，接觸器IIKM3斷開，電流經(jīng)電阻ROl, R02, R03流過，減小上電瞬間對變頻器的沖擊，，到合適時間后，閉合接觸器IIKM3， 將電阻短路，電流直接從接觸器IIKM3流過。三相電源還與變壓器T1相連接， 經(jīng)變壓器T1降壓為AC 220V，可提供控制電源。
本實用新型的工作原理是
主控臺上電后，若各電路處于正常狀態(tài)，則各個顯示器顯示處于正常狀態(tài)， 左顯示器3中的"安全條件具備"指示燈亮，按下按鈕1中的安全回路啟動按 鈕，左顯示器3中的"安全繼電器"指示燈亮，此時變頻器箱處于待機(jī)狀態(tài)； 當(dāng)信號工打點發(fā)出開車信號后，打點信號通過光耦板GO-Ol上的A17端子接入， 經(jīng)B19端子輸出，然后接到可編程控制器FX2N—64MR的輸入端子X15上，經(jīng)邏 輯運算處理后，通過通訊模塊FX2N—485^BD送到顯示電路，中顯示器5上的 "信號已發(fā)"指示燈亮；合上轉(zhuǎn)換開關(guān)8上的"制動泵開"轉(zhuǎn)換開關(guān)，信號經(jīng) 光耦板G0-02的A9端子輸入，B11端子輸出，然后接到可編程控制器FX2N—64MR 的輸入端X27，經(jīng)邏輯運算后，從輸出端Y30輸出控制信號，用來控制繼電器箱 的接觸器I KM1得電吸合，從而使制動泵得電，同時"制動泵運行"指示燈亮； 然后，推動主令控制器6的手柄，使主令控制器6離開零位，該信號從模擬隔 離板的IN3輸入，0UT3輸出，接入模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊FX2N-4AD的CH2通道，經(jīng)過 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊FX2N-4AD和數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊FX2N-4DA轉(zhuǎn)換后，輸送到可編程控制 器FX2N—64MR內(nèi)，通過輸出端子Y20或Y21給變頻器箱的控制端口 FWD或REV 送去一個正反轉(zhuǎn)信號，并通過數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊FX2N-4DA的DA4通道給變頻器箱的 0-10V端子送去一個0-10V的模擬量給定信號，此時提升機(jī)建立初始力矩，，然 后推動手閘控制器4的手柄，當(dāng)手閘控制器4稍送上一點，即離開零位，該信 號經(jīng)模擬隔離板送到可調(diào)鬧模塊，經(jīng)處理后，由L端子輸出，控制KT線圈，使 機(jī)械閘松閘，絞車開始運轉(zhuǎn)，對應(yīng)的"正向提升"或"反向提升"指示燈亮， 同時"變頻運行"指示燈亮，此時根據(jù)需要改變主令控制器6的給定值，提升 機(jī)就會根據(jù)主令控制器6的給定值或變頻器預(yù)設(shè)的上升速率由低速向高速運行。 當(dāng)運行到需要減速時，將主令控制器6拉向零位位置，此時變頻器頻率降低， 直到停止輸出。
權(quán)利要求1、一種礦用防爆變頻電控裝置，其特征在于主電源與電抗箱和繼電器箱連接，電抗箱與變頻器箱連接，變頻器輸出至電機(jī)；外部信號接入控制箱中，控制箱與變頻器箱連接，且控制箱、繼電器箱和主控臺三者相互連接，繼電器箱輸出至液壓站和潤滑站；所述的控制箱、繼電器箱、變頻器箱和電抗器箱都采用防爆外殼。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的礦用防爆變頻電控裝置，其特征在于所述的主 控臺為提供控制信號和顯示參數(shù)的控制裝置，包括外殼(2)，在主控臺的外殼 上分別設(shè)有左顯示器(3)、中顯示器(5)和右顯示器(7);左顯示器(3)的 一側(cè)設(shè)有指示燈(9)、手閘控制器(4)和按鈕(1);右顯示器(7)的一側(cè)分 別設(shè)有指示燈(9)、主令控制器(6)和轉(zhuǎn)換開關(guān)(8)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的礦用防爆變頻電控裝置，其特征在于所述的控 制箱采用可編程控制器作為主控器，外部信號經(jīng)光耦板或模擬隔離板后輸入到 可編程控制器的輸入端；外部信號和可編程控制器輸出端的信號經(jīng)通訊模塊傳 送至主控臺中，或直接傳送到繼電器箱中；開關(guān)電源通過濾波器與開關(guān)電源板 連接，開關(guān)電源板將控制電源轉(zhuǎn)換為三個直流電源，分別給可調(diào)閘模塊、光耦 板、模擬隔離板及顯示電路供電。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的礦用防爆變頻電控裝置，其特征在于所述的控 制箱中采用485串行通訊方式。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的礦用防爆變頻電控裝置，其特征在于在所 述的開關(guān)電源板中采用本安電源。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的礦用防爆變頻電控裝置，其特征在于在所述的 繼電器箱中，主電源與空氣斷路器(QF)連接，接觸器I (KM1， KM2)并聯(lián)后 分別與空氣斷路器(QF)連接。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的礦用防爆變頻電控裝置，其特征在于在所述的 變頻器箱的防爆外殼上設(shè)有按鈕。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的礦用防爆變頻電控裝置，其特征在于在所述的電抗箱中，三相電源經(jīng)電容組(Cl)、電阻組(ROl， R02， R03)和電抗器(L) 組成的串聯(lián)電路后，向變頻箱輸出三相電源；接觸器II (KM3)與電阻組(ROl， R02， R03)并聯(lián)連接；三相電源還與變壓器(Tl)相連接。
專利摘要本實用新型公開了一種礦用防爆變頻電控裝置，主電源與電抗箱和繼電器箱連接，電抗箱與變頻器箱連接，變頻器輸出至電機(jī)；外部信號接入控制箱中，控制箱與變頻器箱連接，且控制箱、繼電器箱和主控臺三者相互連接，繼電器箱輸出至液壓站和潤滑站；所述的控制箱、繼電器箱、變頻器箱和電抗器箱都采用防爆外殼。采用上述技術(shù)方案的礦用防爆變頻電控裝置，由于控制箱、繼電器箱、變頻器箱和電抗器箱都采用防爆外殼，所以能夠應(yīng)用于井下有爆炸性氣體的環(huán)境中，結(jié)構(gòu)簡單，簡化了現(xiàn)場接線，實現(xiàn)了提升機(jī)械的平滑調(diào)速和節(jié)能運行，啟動平穩(wěn)，具有優(yōu)良的轉(zhuǎn)矩特性，并且可以將電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)提高到0.95以上。
文檔編號G05B19/418GK201207137SQ20082007039
公開日2009年3月11日 申請日期2008年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月6日
發(fā)明者何富賢, 崔會朋, 張福貴, 輝 李, 捷 武, 王瑞芳, 趙禧林 申請人:焦作市明株自動化工程有限責(zé)任公司