装煤推焦车电气讲义.docx

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装煤推焦车电气讲义

装煤推焦车（电气）讲义

装煤推焦车是侧装煤捣固焦炉上使用的主要机械，它担负着在煤塔下接煤、承载煤饼、开关焦炉机侧炉门、推焦、装煤等操作任务

一、装煤推焦车的操作程序

  1、装煤推焦车行驶到煤塔下，使煤槽对准捣固机上的捣固锤，这时煤槽前挡板和煤槽活动壁处于关闭状态

  2、进行捣固煤饼操作，煤饼捣固成型后，经捣固锤提到最高位置。

  3、开动推焦车到规定出焦的炭化室前，使开煤装置对准炭化室中心

  4、驱动移门油缸使开煤装置前移顶紧炉门，接着开动上下拧丝机松炉门横铁螺栓，在驱动提门油缸，将炉门提起10—45mm，即可驱动油缸退回

  5、炉门打开后，开动装煤推焦车，使推焦头对准炭化室中心。

当焦侧或炉长发出推焦信号后，才可进行推焦操作

  6、推焦操作完毕，开动装煤推焦车，是装煤装置（煤槽）对准炭化室。

操作煤槽内外壁后移30mm，信号灯亮才可打开煤槽前挡板。

当焦侧或炉长发出允许装煤信号后，才可进行装煤操作。

装煤完毕后，关闭煤槽前挡板，再关闭煤槽活动壁

  7、装煤之后，开动装煤推焦车，使开门装置对准炭化室中心，驱动移门油缸，将炉门移向炭化室，放下炉门接着开动上下拧丝机拧紧炉门横铁螺栓，驱动移门油缸，使开门装置退回原位

炉门关闭后就完成一个炭化室的操作

二、装煤推焦车电气划分。

1、          装煤推焦车走行系统。

2、          装煤推焦车取门系统。

3、          装煤推焦车推焦系统。

4、          装煤推焦车装煤系统。

5、          装煤推焦车辅助系统。

三、  各系统联锁说明。

a）    装煤推焦车走行系统。

行走装置由四套集中传动装置组成，由两台施耐德（ATV-68C10N4AC380V，75KW142A，）变频器控制四台变频调速电动机分别驱动，走行速度可在7.5~75m/min的范围调整，当其中一套传动装置发生故障时，其它传动装置仍然可以正常运行，保证装煤推焦车正常工作。

  走行传动没有开启是齿轮，全部密封传动。

走行平衡车采用90°角轴承结构，走行传动采用液压推杆制动器，灵活可靠，便于对正炉门。

走行电机YZB255M-630KW

连锁：

变频器启动：

㈠主回路送电条件：

                ⑴主断路器  QF1（QF2）合闸

                ⑵接触器  KM1（KM4）合

                          操作台的-SA2

            ㈡控制回路启动信号

            KM1（KM4）辅助开点到变频器有一个启动信号

※重点：

与其他机构联锁：

推焦杆后限、取门后限、后挡板锁闭关、煤槽活壁关、捣固锤原位。

b）    装煤推焦车取门系统。

取门系统是电器、液压、PLC的综合系统，其中主要限位有：

开门装置后限、提门门勾认定、开门快速慢速限位。

取门系统主要联锁是：

未走行

主要参数：

拧丝电机2.2KW、拧紧力矩1200N﹒m、拧松力矩1400N﹒m、十字头最大摆动量50mm、提门勾总行程150mm。

c）    装煤推焦车推焦系统。

推焦系统是一个电器控制系统。

推焦系统与其它机构联锁：

未走行、取门后限、门勾认定。

  推焦系统的限位有：

主令上的：

前限位、后限位、前减速点、后减速点、前极限、后极限。

涡流制动器是在前进后退一档、前减速、后减速投入使用。

  推焦（装煤）时采用涡流制动器进行推焦全过程的速度调节，以便实现无冲击推焦（装煤）为防止突然停电或电气故障而烧坏正在炉内的推焦杆，在行星减速机上设手动装置。

正常操作时，手动装置与主转动轴脱离，故障时通过伞齿轮啮合传动，把推焦杆从炉内拉出来。

推焦杆的制动通过涡流制动器和液压推杆制动器来完成

下面我把装煤推焦车装煤顺程序简单讲一下:

零位保护

拖煤底板后退

装煤系统控制方式手动      I2.5    装煤系统开关前进    I3.2

装煤系统后退输出        Q4.1    前挡板打开        I5.5

装煤系统装煤底板前限      I9.6    装煤系统连锁解除    I3.0

装煤系统前进输出        Q4.0    装煤系统后挡板锁闭开限I4.3

装煤系统开关后退        I3.3    装煤系统装煤底板后限  I9.7

装煤系统装煤底板二次启动  I5.0    装煤系统连锁        I6.5

拖煤底板前进

装煤系统装煤底板前进（后退）利用时间模块甩电阻段

装煤系统开关切一级电阻      I3.4

装煤系统开关切二级电阻      I3.5

装煤系统开关切三级电阻      I3.6

装煤系统开关切四级电阻      I3.7  

装煤系统前进输出          Q4.0

装煤系统前端减速          I4.5

装煤系统零位保护          I3.1

装煤系统后退输出          Q4.1

装煤系统二次启动减速        I4.6

装煤系统后端减速          I4.7

装煤系统装煤底板二次启动      I5.0

装煤系统后挡板锁闭关        I4.2

d）    装煤推焦车装煤系统。

装煤系统限位有：

前减速点、前限位、中限减速点、中限位、后限减速点、后限位。

拖煤板前进连锁有：

前挡板打开、装煤后挡板开限、前限位、未走行、取门后限、装煤电机过热。

e）装煤推焦车辅助系统。

  辅助系统包括：

液压站、空压机、刮扳机。

四、  操作注意事项。

a）    推焦时最大电流不得超过设计规定350A，装煤时最大电流不超过设计规定400A，如果超过，说明设备运行有意外故障，                                                

4  焦炉机械

  7m焦炉所配备的焦炉机械是在充分吸取了国内外大型焦炉焦炉机械的先进技术，以提高操作效率、降低劳动强度和改善操作环境为出发点，以先进、安全、实用的原则开发研制的。

在焦炉环保控制、自动化水平、高可靠性和低维护量等方面均达到了国际先进水平。

  各焦炉机械上设司机1人，通过工控机的液晶触摸屏进行操作，并设置紧急事故操作台，工控机为双机热备。

焦炉配置有作业管理及炉号识别系统。

根据该系统传送来的作业计划和地址信号，各焦炉机械可实现车辆的自动走行和自动对位。

地址检测精度可达到±5mm的情况下，综合停车精度可达到±10mm。

焦炉机械内部的各项操作均设有完善的连锁控制，且各车均设有故障报警系统，并在焦炉机械之间设置了四车联锁。

  各焦炉机械之间以及焦炉机械与焦炉控制室、干熄焦控制室、装煤除尘地面站及出焦除尘地面站之间，设置了可靠的通讯联系以及数据和信息的传输系统。

信号的联系方式除可通过“作业管理及炉号识别系统”外，还可通过滑触线进行。

  全套焦炉机械是按5－2推焦串序进行操作，采用单元程序控制，并带有手控装置。

推焦机和电机车之间设有事故联锁装置。

现将各焦炉机械的主要性能和特点分述如下。

  4.1装煤车

  装煤车为除尘式装煤车。

采用一次定位，所具有装置和功能如下：

（1）走行装置；

（2）揭、装煤孔盖及导套装置；

  （3）给料装置为螺旋给料器，并设有下煤密封导套；

  （4）煤塔漏咀的开闭和煤塔震煤的操作均在司机室内控制；

  （5）集气系统为自动执行机构，装煤车能通过各执行机构实现对集气系统中上升管水封盖的自动关闭、水封阀的自动打开，并联动切换为高压氨水以及在装煤前将前一装入炉切换为低压氨水；

  （6）集尘装置采用高压氨水喷射与装煤除尘地面站相结合的方式来实现无烟装煤，在装煤车上还设有与焦侧集尘干管对接的套筒；

  （7）炉顶清扫装置为移动真空吸尘器；

  （8）装煤车司机室设于一层主框架平台下部，司机室采用大窗口设计,使其具有良好的视线，可四面观察。

司机室和电气室采用不锈钢外壳，密闭隔热，内设空调。

  （9）除尘装煤车的主要技术参数如下：

  煤斗数量    4个

  装煤方式    螺旋给料

  走行速度    约90m/min

  轨距    8270mm

  电机总功率    约470kW

  4.2推焦机

  推焦机具有如下装置和功能：

（1）走行装置；

（2）机械化推焦装置。

推焦机的齿条设压缩空气吹扫清洗装置，推焦电流自动显示和记录；

  （3）机械化平煤装置。

平煤小炉门设有压缩空气密封导套，以计量每孔炭化室平煤时收集的余煤；

  （4）启闭炉门装置。

开门机构具有位置检测及记忆系统（含倾斜角度及高度位置的检测及记忆），以确保开闭炉门时炉门的重复性好，不损坏刀边；

  （5）机侧炉门和炉门框机械化清扫装置。

为确保长期使用的可靠性，炉门清扫装置采用了机械清扫及高压水清扫相结合方式；

  （6）从机侧炉门逸散的烟尘进行收集并净化处理；

  （7）头尾焦回收装置；

  （8）吹扫上升管根部石墨的装置；

  （9）清除炭化室顶部石墨的装置；

  （10）机侧操作台机械清扫装置；

  （11）停电时的紧急措施。

采用手动操作和PC系统控制柴油机驱动的机械强拉装置，可将推焦杆或平煤杆从炭化室内退出；

  （12）推焦机的主要技术参数如下：

  钢结构主体构架形式    门型

  走行速度    约60m/min

  轨距      14m

  电机总功率    约840kW

  4.3拦焦机

  拦焦机具有如下装置和功能：

（1）走行装置。

第一条轨设在焦侧操作台上，第二条轨设在熄焦车轨道外的土建框架上；

（2）机械化导焦装置；

  （3）启闭炉门装置。

开门机构具有位置检测及记忆系统（含倾斜角度及高度位置的检测及记忆），以确保开闭炉门时炉门的重复性好，不损坏刀边；

  （4）焦侧炉门和炉门框的机械化清扫装置。

为确保长期使用的可靠性，炉门清扫装置采用了机械清扫及高压水清扫相结合方式；

  （5）头尾焦回收装置；

  （6）炉台清扫装置；

  （7）集尘装置。

在焦侧炉门上方、导焦栅两侧及顶部、焦罐或熄焦车上方设置有集尘罩，对出焦时产生的烟尘加以收集并导入集尘干管中；

  （8）拦焦机的主要技术性能如下：

  走行速度    约60m/min

  轨距      9010mm

  电机总功率    约410kw

  4.4  电机车

  电机车运行在焦炉焦侧的熄焦车轨道上，用于牵引和操纵焦罐车或湿熄焦车。

该电机车既能满足干法熄焦的作业要求，又能满足湿法熄焦的作业要求，具有运行速度快、调速性能好、对位准确和行车安全等特性。

电机车的主要技术规格为：

  数量      2台（1台操作1台备用）

  车体型式    两层固定双轴台车式

  轨距      2108mm

  轨型      QU100

  电源      AC3P380V，50Hz

  牵引重量    约215t（满罐时）

  走行距离    90～305m／单程

  电机车的周转时间    ≤8.7min

  走行速度    约180、60、10m/min

  走行调速方式    变频调速（VVVF）

  电机车对位精度    ±100mm

  制动方式    能耗制动、盘式制动和运载车的气闸制动

  空压机      螺杆式空压机

  司机室及电气室用空调装置  各1台

  机械连接方式    刚性插销连接

  气路及电路连接    快速接头

  电机车自重    约45t

  电机车总功率    约300kW

  4.5  熄焦车

  熄焦车采用定点式接焦，车箱门采用气动开闭，车箱为固定斜底，结构简单，淌水快，使熄焦后的焦炭带水量少。

熄焦车主要技术性能如下：

  轨距      2108（轨道中心）mm

  熄焦车底板倾斜角度    28°

  熄焦车箱有效长度    约7500mm

  熄焦车最大有效容积（干焦）  30t

  4.6  焦罐

  焦罐车由焦罐及运载车组成,总重约92t。

焦罐主要由罐体、内衬板、可摆动的底闸门及带导向辊轮与底闸门联动的吊杆等组成。

焦罐的主要技术规格为：

  数量      3个（2个操作1个备用）

  焦罐型式      对开底闸门与吊杆联动式

  形状      圆形

  结构      型钢与钢板焊接结构

  焦罐有效容积    约27.5t焦炭

  焦罐重量      约40t

  主要材质：

  焦罐本体    Q235-B

  内衬板      耐热球墨铸铁及耐热铸钢

  隔热材料    陶瓷纤维垫

  底闸门      不锈钢

  4.7  运载车

  运载车主要由台车框架、焦罐旋转装置及焦罐提升导向轨道等组成，其主要技术规格为：

  数量      3台（2台操作1台备用）

  形式      鞍型构架（带焦罐旋转装置）

  结构      型钢与钢板焊接结构

  荷重      约69t（满罐时）

  旋转速度      最大7rpm

  旋转速度的控制方式    VVVF

  旋转用电机      约30kW      

高架游览车变频调速控制系统

谢勇

摘要：

充分把握当今变频调速高新技术的发展，将通用变频器用于高架单轨车的调速传动系统，对车辆起动、变速及稳速控制等技术问题做了详尽分析与完善解决。

系统技术先进，可靠性高，并降低了设备成本及运行维护费用。

ABSTRACT：

InviewoftheVVVFtechnicaldevelopmentsnow,thefirsttime,Weputthecommoninvertertouseinsingletrackcar’sdrivesystem.Thisthesisanalysesthetechnicalproblemofcar’sstartandspeedcontrolindetails.Thenewcontrolsystemhastheadvantageofhighperformanceandhighreliability,thecostofequipment,operationandmaintenanceisremarkablycutdown.

一、前言

　　乘坐深圳世界之窗高架游览车，穿梭于古今世界名胜，异域风情，尽收眼底，是园内重点游览项目。

经过与深圳世界之窗有限公司合作，成功研制了技术先进的高架游览车变频调速控制系统。

　　游览车行驶中频繁起动、停车、上坡、下坡，并要求起停平稳，车速恒定，传动控制系统较为复杂，由于是载人工具，运行必须安全可靠，而且常年日晒雨淋，环境恶劣，因此要求变频调速装置性能优良、可靠性高。

　　对调速性能要求较高的传动装置，以往都是采用带测速反馈的矢量控制系统，但价格昂贵，且维护不便。

能否采用通用变频器实现呢？

能否不加测速传感器而使车辆恒速运行呢？

针对具体情况，经现场考察、分析，我们认为：

采用富士最新系列FRENICG9S型通用变频器是完全可行的。

这是因为交流变频调速技术的发展，采用了先进的控制方式，不仅调速性能大大提高，而且具备参数自整定、转差补偿控制等智能化功能。

二、系统方案

　　富士FRENICG9S变频器功能丰富、性能优良，并将“矢量控制”概念用于通用变频器的控制，可自动测试电机参数，能正确地按照各种负载状况，计算电机的输出转矩，根据计算结果，最佳控制电压、电流矢量。

由于运算精度高，转矩响应速度快，因此，无需测速传感器，也能实现高性能的电机控制。

　　高架游览车电源电压为三相380V，是由铺设在轨道上的电缆母线通过碳刷供给。

共有4台相同的交流异步变频电机，分别驱动游览车的4个车轮。

轨道为环形，单轨，宽450mm，全长1800m，其中上下坡长度300m，最大坡度30°，共设有3站，全程运行时间约15min。

电机参数为：

额定功率：

4.4kW额定电压：

380V额定电流：

11A

额定频率：

40Hz功率因数：

0.76极数：

4

　　游览车的驱动总功率即为17.6kW，电机总额定电流为44A。

但计算可知，所用4.4kW变频电机相当于额定功率为5.5kW的普通电机，相应4台电机总功率可视为22kW。

由于不仅要保证游览车满载运行，当轨道前方车辆出现故障时，还必须能推动故障车辆继续前进，而且上坡时一旦停车能重新起动，因此变频器的容量选择必须合适。

电机过载倍数一般为1.8～2.5，即电机总电流可达110A。

经计算、试验，决定选用富士FRN37G9S-4变频器一台，其额定电流为75A，过载能力：

150%1min。

另加制动单元选件，以连接刹车电阻，实现刹车功能。

设备选型如下：

变频器FRN37G9S-41台

制动单元BU37-4B1台

　　刹车电阻安装在游览车的底下，便于散热，它由3个72Ω的电阻箱并联组成，即刹车电阻阻值为24Ω。

　　利用变频器的多级频率设定功能，通过设定相应的各级频率值，并由变频器输入端子X1、X2、X3输入传感器检测信号，就可方便实现游览车行驶要求的高速、中速、低速三档速度，即正常行驶时高速，进站/出站及部分弯道行驶时中速，手动时低速。

　　另外，拟用于电机抱闸控制的变频器频率检测信号FDT是开集电极输出，而非继电器接点输出，使用不便。

而电源侧接触器动作命令AX1/AX2的继电器接点输出闲置，因此将变频器主控制板上AX1/AX2信号断开，而将FDT信号接入到AX1/AX2继电器的驱动电路，于是AX1/AX2即变成FDT信号的继电器接点输出。

这样就省去继电器单元选件，降低系统成本，并减少故障率。

三、控制要求与措施

　　根据富士变频器技术资料，富士FRENIC5000G9S/P9S变频器选择转矩矢量控制的首要条件有：

一台变频器只能控制一台电动机，并只可以与同级容量或低一级容量的电动机配合。

而现在游览车用一台变频器控制四台电动机，变频器的容量比这四台电动机总容量大了两级，能否采用转矩矢量控制方式呢？

能否达到车辆运行的技术要求呢？

由于游览车选用的变频器系交-直-交电压型变频器，而四台电机参数一致，同步在轨运行，因此，如果参数设置得当，变频器完全可以采用转矩矢量控制方式并充分发挥其性能。

　　世界之窗高架游览车系统实行无人驾驶，自动运行，集中监控。

在轨道和车辆上安装有相应的传感器检测装置，自动控制车辆进站/出站、加速/减速及安全防护。

正如汽车的操控性能取决于发动机，变频器作为游览车驱动控制的核心，各项参数的设定，不仅要准确计算，而且要反复调整，才能恰如其分，实现最佳性能。

　　游览车的主要运行状态可分为：

起动/加速、停车/减速、恒速及变速行驶等，对传动控制系统的要求与相应的技术措施，下面进行具体分析。

起动：

为了减少起动/停车时加/减速的冲击，变频器选用S-曲线加速/减速模式，使输出频率在起动时与到达设定频率时，减速开始时与停止时按S-曲线平滑变化。

这样使游览车起停非常平滑，大大提高了乘坐的舒适感。

　　根据文献[1]，如果按标准组合适配电动机，并采用转矩矢量控制方式时，变频器能用1Hz设定实现150%以上的高起动转矩。

但在游览车上坡行驶途中停车重新起动试验时发现，车辆会先下滑后退，然后再加速前进，即有所谓“溜车”现象，且不论空车还是推车试验，都是如此。

尽管反复调整变频器参数，仍无法消除此现象。

　　如果变频器采用V/F控制方式，也曾在现场进行过试验，结果发现，空车尚可，满载且坡度较大时则无法起动，甚至使车辆产生剧烈颤动。

这是由于V/F控制时，电机起动转矩不够，当变频器输出频率按设定的加速时间逐渐增大，电机却静止不动或者反转，而使电机电流迅速增大，在变频器自动加速功能电流限制作用下，变频器调低输出频率，重新加速，如此反复，造成车辆颤动。

可见，V/F控制方式不能满足要求。

　　据此分析，采用转矩矢量控制方式时，虽然有“溜车”现象，但游览车最终能平稳起动，说明低频起动时变频器还是能够控制电机输出足够的转矩，问题在于从变频器输入运行信号到电机输出较大转矩需要一定的响应时间，因而在变频器起动之初，电压、电流矢量尚在调整，电机输出转矩不够，造成车辆下滑。

这对于多数重载起动情况也许并不成问题，但对于游览车，则不希望有下滑失控现象。

游览车起动时原是先打开抱闸再逐渐加速的，可以利用变频器的频率检测FDT功能，设定合适的频率检测值FDTLEVEL，当输出频率超过此值时，FDT输出“ON”信号，打开抱闸。

这样在抱闸打开时，电机已具备一定的驱动转矩，车辆不再下滑，从而消除了“溜车”现象，即使在推车及满载情况下，上坡时进行停车再起动试验，均能顺利起动。

　　停车：

当游览车接到停车信号后，变频器按设定的减速时间逐渐降低输出频率，最后停止输出。

减速时间的设定应恰当，既让游客感觉舒适，又能使车辆进站时按指定位置准确停车，不发生“冲站”现象。

同时为了保障车辆与游客的安全，游览车减速停车后，应及时抱闸，否则上下坡停车时会产生“溜车”现象。

但抱闸过程需要一定的响应时间，所以应提前发出抱闸命令，当输出频率降低到一定值尚未到0Hz时，变频器即输出“零速信号”，命令电机抱闸。

“零速信号”是由变频器的频率检测信号FDT输出，可通过频率检测设定值FDTLEVEL和频率检测信号滞后幅值FDTHYSTR参数设置，即“零速信号”频率值FZERO=FDTLEVEL-FDTHYSTR，当变频器输出频率低于该值时，FDT（本系统亦即AX1/AX2）输出“OFF”信号。

经计算、测试抱闸响应时间，并调整设置“零速信号”频率值，使游览车减速到零的同时抱闸到位，达到理想的效果。

　　上坡：

正常情况下，如果没有转速反馈控制，异步电机当负载增大时，转差率增大，转速下降。

但使用变频器的转差补偿控制功能后，根据电机的额定转差率，只要设定合适的转差补偿值，当电机负载增大时，变频器自动提高其输出频率，而使电机转速基本不变。

因此，即使游览车满载上坡，车速也能保持不变，仍与平路行驶时一样。

　　下坡：

下坡行驶时，在车体自身重力的作用下，电机处于发电工作状态，并给变频器直流侧的主滤波电容器充电，使电机产生制动转矩。

变频器标准能提供10～15%的制动转矩，使用制动单元和制动电阻选件后，能提供100%的制动转矩。

当变频器直流侧电压上升到一定值时，制动单元自动工作，接通刹车电阻，进行能耗制动，控制单轨游览车稳速前进。

试验表明，下坡时车速稳定，即使