全數字式礦用防爆變頻電控裝置的製作方法
2023-06-09 03:09:06
專利名稱：全數字式礦用防爆變頻電控裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及礦山機電設備技術領域，尤其是涉及用於井下包括提升機在內的
設備控制的一種全數字式礦用防爆變頻電控裝置。
背景技術：
礦山設備(特別是煤礦風機、水泵、壓縮機)的特點主要是功率超大，有的風機 (水泵、壓縮機)電機功率達1000KW—一2000KW及以上，對控制裝置的主要要求是要求電 控裝置安全可靠；要求具有防爆性能，能夠用於需要隔爆的場所；要求對壓力或流量或溫 度的控制調節可靠、靈敏、自動化效果好、維護方便；要求節能降耗降噪。目前，計算機數字 控制技術運用於礦山設備的理念已經得到廣泛認同，但我國礦山設備特別是風機、水泵、壓 縮機等設備的控制裝置絕大部分還在使用由繼電器、接觸器等器件組成的邏輯控制系統， 個別礦山使用了進口的數字式控制設備。但現有的這些指控設備均有各自的缺陷，傳統的 繼電器接觸器組成的邏輯控制系統結構複雜、體積龐大，能耗高、防爆設計要求較高，而目 前進口的數字式控制設備不僅成本高，而且維護不方便。因此，需要一種成本較低、安全可 靠、操作維護方便的自動控制裝置以適應礦山設備的自動控制，尤其是風機、水泵用自控裝 置。
實用新型內容有鑑於此，本實用新型的目的在於提供一種全數字式礦用防爆變頻電控裝置，提 高安全可靠性，減少維護工作量，提高作業效率，降低能耗。 為達到上述目的，本實用新型採用以下技術方案 該全數字式礦用防爆變頻電控裝置包括防爆開關、防爆控制臺、防爆濾波電抗器 和防爆變頻調速裝置，防爆開關、防爆濾波電抗器和防爆變頻調速裝置的主迴路依次連接， 防爆開關的輸入端子與外部電網連接，防爆變頻調速裝置的輸出端子與電動設備的輸入端 子相連；防爆控制臺分別與防爆開關、防爆濾波電抗器、防爆變頻調速裝置的控制迴路以及 電動設備的編碼器相連。 進一步，所述的防爆變頻調速裝置包括有熱管式散熱器； 進一步，所述的防爆控制臺包括有人機互動式微型計算機。 本實用新型的有益效果是本實用新型採用全數字式變頻控制，將數字變頻技術 應用於礦山的主要耗能設備(風機、水泵、提升機和壓縮機等)，本實用新型用於礦山的風 機等流體設備，不僅節能效果顯著(實驗數據表明，節電達到30%以上)，而且安全性能提 高，維護量大幅度下降，效率提高。具體講包括以下特點 1)本裝置是融工業計算機技術、防爆技術、變頻技術、熱管散熱技術和現代自動控
制技術為一體的新技術產品，具有過程控制程序化、智能化、網絡化的特點。 2)本裝置控制性能較為優良，控制功能可擴展，通過設置內部程序，即可快速滿足
不同現場條件、不同用戶的要求，因此，本裝置具有很強的適應性，可廣泛應用於煤炭、冶金等礦山工業自動化控制領域，以及豎井、斜井、單水平、多水平等複雜的提升場合。 3)本裝置結構緊湊，工藝設計合理，功能完善，具有信號閉鎖、自我診斷，故障記
憶，語言報警等功能。 4)本裝置的變頻器採用具有能量回饋電網功能的四象限運行高性能矢量控制變 頻器，低頻起動力矩大，高速動態精度高。 5)本裝置內的功率器件採用德國進口器件，直接安裝在專用熱管散熱器上，熱管 散熱器為空氣自然對流方式，不需要風機和冷卻水、油等。 6)本裝置的防爆控制臺採用高可靠性的進口 PLC可編程控制器及串行通訊顯示 技術，其接線較為簡單，使用維護方便，可靠性較高。 本實用新型的其他優點、目標和特徵在某種程度上將在隨後的說明書中進行闡 述，並且在某種程度上，基於對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，可 以通過下面的說明書，權利要求書，以及附圖中所特別指出的結構來實現或者獲得啟示。
附圖為本實用新型的原理框圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步描述。 如附圖所示，本實用新型的全數字式礦用防爆變頻電控裝置包括防爆開關1、防爆 控制臺6、防爆濾波電抗器2和防爆變頻調速裝置3，防爆開關1、防爆濾波電抗器2和防爆 變頻調速裝置3的主迴路依次連接，防爆開關1的輸入端子與外部電網連接，防爆變頻調速 裝置3的輸出端子與電動設備4的輸入端子相連；防爆控制臺6分別與防爆開關1、防爆濾 波電抗器2、防爆變頻調速裝置3的控制迴路以及電動設備4的編碼器5相連。 實施時所述的防爆變頻調速裝置3由變頻器、防爆箱、散熱器組成，其中散熱器採 用熱管式散熱器，變頻器採用韓國收穫四象限變頻器。防爆濾波電抗器2由電抗器、變壓 器、電容、檢測板和防爆箱組成。防爆濾波電抗器2中主要元器件的作用(1)、變壓器為 外部控制迴路提供AC220V電源；(2)、檢測板為變頻器箱提供電源電壓的同步相位和幅值； (3)、充電電阻的作用限制變頻調速器上電時母線電容的充電電流；(4)、電抗器L與濾波 電容C的作用減少變頻器對電網的諧波幹擾；改善電網質量，提高變頻裝置功率因數，減 少無功；減少電源浪湧對變頻器的衝擊，提高變頻裝置可靠性；組成LC低通濾波器，對回饋 輸出進行濾波，消除高頻分量，使變頻器回饋電壓波形接近正弦波。 所述的防爆控制臺為全數字式防爆控制臺，實施時採用有人機互動式微型計算 機、傳感器、輸入輸出設備、執行元件等組成。全數字式防爆控制臺包括有完善的監控內容 (包括電機轉速、輸出頻率、直流電壓、輸出電流、輸出電壓、電機的轉矩值、轉矩電流、勵磁 電流、變頻器的輸入、輸出功率、PID給定值、反饋值、偏差值、數字量、模擬量的輸入、輸出狀 態等)和完善的操作指令內容(包括設定風量流量、壓力或溫度、起動方式、運行方式等)， 因此本實用新型滿足風機(水泵、壓縮機)對控制功能的要求，大大提高了作業效率。 所述的電動設備4指礦用(尤其是煤礦用)的風機、水泵、壓縮機等大功率電力拖 動設備。儘管目前通用變頻器已經應用廣泛，但對於大功率電力拖動設備並且在特殊工況下，通用變頻器的應用受到限制，例如，在用於煤礦井下膠帶運輸機、提升絞車、風機、刮板 運輸機等需要調速的電機拖動設備，就需要改進變頻控制裝置，本實用新型的防爆變頻電 控裝置3克服了以下主要的技術困難第一是要完全適應煤礦的空氣不流通、電壓波動範 圍大、潮溼或是有水滴、很少的平整地面等環境條件，第二是解決電子元件的散熱問題。很 明顯，全數字式礦用防爆變頻電控裝置可以用於化工廠的部分功率較大的電力拖動設備的 控制。與現有技術的同類裝置相比，本實用新型的全數字式礦用防爆變頻電控裝置具備以 下優點 本裝置採用RS485串行通訊方式，變頻調速裝置採用韓國收穫四象限變頻器，利 用矢量控制技術和變頻調速技術，完善地處理了提升過程中的調速問題，提高了系統的可 靠性。與國內有的同類裝置相比，本裝置不僅融合了工業計算機技術、防爆技術、變頻技術， 具備較強的智能化、網絡化的特點，更重要的是本裝置摒棄了傳統的直接轉矩控制技術，而 採用先進的矢量控制技術取而代之。 本裝置控制性能優良，控制功能可擴展，通過設置內部程序，即可快速滿足不同現 場條件，不同用戶的要求。而傳統的TKD控制系統是用繼電器邏輯控制組成的系統，靠硬接 線聯在一起，不但維護困難，而且查找故障也不容易，可靠性無法保障。本裝置則是由PLC 作為邏輯控制的核心，外部的變化可由內部的程序改變軟接點來實現，因此，本裝置具有很 強的適應性，可廣泛應用於煤炭、礦山、冶金等工業自動化控制領域，以及豎井、斜井、單水 平、多水平等複雜的運行場合。 本裝置結構緊湊，工藝設計合理，功能完善，具有信號閉鎖、雙工對講通訊，故障查
找簡單方便，自我診斷力強，且有故障記憶功能，提升工藝過程中一旦有故障出現，PLC能夠
診斷出故障所在，並通過外部的顯示來提醒維護人員，也可通過電路作出語言報警。 本裝置的調速傳動部分通過韓國收穫的四象限變頻器實現能量的回饋制動，有效
地節約了電能。現有技術也是通過變頻器完成傳動部分，但是多數是單象限，在提升工藝的
過程中，制動時的能量是通過制動電阻消耗在電阻上，以熱能的形式消耗掉。 以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，本領域普通技術人員對
其技術方案所做的其他修改，只要不脫離其本質，均應涵蓋在本實用新型的保護範圍當中。
權利要求全數字式礦用防爆變頻電控裝置，包括防爆開關和防爆控制臺，其特徵在於還包括防爆濾波電抗器和防爆變頻調速裝置，防爆開關、防爆濾波電抗器和防爆變頻調速裝置的主迴路依次連接，防爆開關的輸入端子與外部電網連接，防爆變頻調速裝置的輸出端子與電動設備的輸入端子相連；防爆控制臺分別與防爆開關、防爆濾波電抗器、防爆變頻調速裝置的控制迴路以及電動設備的編碼器相連。
2. 根據權利要求1所述的全數字式礦用防爆變頻電控裝置，其特徵在於所述的防爆 變頻調速裝置包括有熱管式散熱器。
3. 根據權利要求1或者2所述的全數字式礦用防爆變頻電控裝置，其特徵在於所述 的防爆控制臺包括有人機互動式微型計算機。
專利摘要本實用新型公開了一種全數字式礦用防爆變頻電控裝置，包括防爆開關、防爆控制臺，防爆濾波電抗器和防爆變頻調速裝置，防爆開關、防爆濾波電抗器和防爆變頻調速裝置的主迴路依次連接，防爆開關的輸入端子與外部電網連接，防爆變頻調速裝置的輸出端子與電動設備的輸入端子相連；防爆控制臺分別與防爆開關、防爆濾波電抗器、防爆變頻調速裝置的控制迴路以及電動設備的編碼器相連，本實用新型提高安全可靠性，減少維護工作量，提高作業效率，降低能耗，用於礦山電力拖動設備，尤其是風機、水泵以及包括提升機在內的井下電力拖動設備的自動控制。
文檔編號H02J3/01GK201504217SQ20092022339
公開日2010年6月9日 申請日期2009年9月11日 優先權日2009年9月11日
發明者程栓柱 申請人:程栓柱