1、4技术说明带式输送机电控系统包括:驱动、控制、操作、保护、通讯五大部分,协调运行,共同 完成胶带机运行的软起、软停和过程控制。4.1 驱动部分 驱动部分可以选用矿用软起动器,也可以选用变频器。若选用变频器,则可选用我公司 生产的BPJ1系列矿用隔爆兼本质安全型交流变频器(详见图 1)。其控制功率见表1。其控制原理如图 2所示型号BPJ1-口/1140 (660)适用电动机功率 (kW1518.522303/45557590110132160200220280315400500额 定 输 出额定电流(A)1140101220253650607387106146185209265330660172
2、13442516386103126151183229252320360457/额定过载电流额定电流的150% 1 min电压(V)三相 1140/660V, 50/60HZ输 入 电 压相数电压频 率三相 1140/660 , 50/60 Hz容许波动电压+ 1015% 频率:土 5%输 出 频 率设定最咼频率(5400) Hz可变设定基本频率起动频率(0.560) Hz可变设定载波频率(26) KHz可变设定精度模拟设定:最高频率设定值的土 0.3%( 25 10 C)以下;数字设定:最高频率设定值的土 0.01% ( 10+ 50 C)分辨率最高频率设定值的二千分之一; 0.01 Hz ;
3、 ( 99.99 Hz以下),0.1 Hz ( 100 Hz以上)控制过程控制PID (标准比例、积分、微分、闭环控制)转矩提升自动:根据负载转矩调整到最佳值; 手动:0.120.0编码设定起动转矩150%以上(转矩矢量控制时)力口、减速时间(0.13600) S,对加速时间、减速时间可单独设定 4种,可选择线性加速减速特性曲线附属功能上限频率、下限频率控制、偏置频率、频率设定增益、跳跃频率、瞬时停电再起动(转速跟踪再起动) 、电流限制运转运转操作触摸面板:运行键、停止键,远距离操作;端子输入:正转指令、反转指令、自由运转指令等频率设定人键、V键; 端子输入:多段频率选择; 模拟信号:频率设定
4、器 DC( 05) V或DC(420) mA运转状态输出集中报警输出。开路集电极:能选择运转中、频率到达、频率等级、检测等 9种或单独报警模拟信号:能选择输出频率、输出电流、转矩、负载率( 01 Ma)显示数字显示器(LED)输出频率、输出电流、输出电压、转速等运行数据液晶显示器(LCD运转信息、操作指导、功能码名称、设定数据、故障信息等灯指示(LED充电(有电压)、显示数据单位、触摸面板操作指示、运行指示动制动转矩100%以上电容充电制动20%以上电容电制动(1015) %制动选择设制动电阻外接制动单元和制动电阻 100%四象限整流回馈(60%- 100%直流制动设定制动开始频率(060)
5、Hz, 制动时间(030) s, 制动力(0200)涮变设定保护功能过电流、短路、接地、过压、欠压、过载、过热、电动机过载、外部报警、电涌保护、主器件自保护外壳防护等级地面IP54,井下ExdibI冷却方式45 kW以下自然冷却,45 kW以上热管冷却.外 形 尺 寸mm功率(kW45以下45 v PW 500长期工作制876 X 767X10151440X 1061X 1083短期工作制重量(kg)7504.1.1变频器的选型1 )确定负载的机械特性a )恒转矩负载Tl (阻转矩)=Fl x rTl传送带与传输拖辊之间的摩檫力 Fl与半径r的乘积b) 恒功率负载不同的转速下,负载功率是不变的
6、。c) 平方律负载阻转矩与n2(转速)成正比。2) 确定变频器的容量一般情况下,变频器的电流大于或等于额定电流,即:Ib le。在连续变动负载中,变 频器应选电流大于或等于电机运行过程中的最大电流,即: I B I max。对三相电机而言,P2 (电机功率)=、.3?U?I?COS ?3) 确定变频器的控制方式变频器控制方式有:a) V/F = C 恒定控制(V/F频率控制、V/F速度控制)适用于水泵、风机一类平方律负载;b )矢量控制矢量控制通过三相-两相变换和同步旋转变换,把交流异步电动机在按转子磁链定向的同 步旋转坐标上等效成直流电动机,从而模仿直流电动机进行控制,得到在静、动态性能上完
7、 全能够与直流调速系统相媲美的交流调速系统。矢量控制强调转子磁链与转矩的解耦,实现 连续控制,调速围较宽。c)直接转矩控制直接转矩控制与矢量控制不同,直接转矩控制放弃了旋转坐标变换,而是在静止两相坐标系上控制转矩和定子磁链,并采用砰-砰控制以获得快速的转矩响应。直接转矩控制强调控 制定子磁链,不受转子参数随转速变化而变化, 采用转矩和定子砰-砰控制而避开了旋转坐标 变换,简化了控制结构,动态响应快。以上b)、c)适用于重负载或恒转矩工况。4.1.2现以直接转矩控制的变频器为例:(见图2 )图2 DTC控制原理图直接转矩控制具有以下优点:1)直接转矩控制(DTC与矢量控制不同,直接转矩控制的反馈
8、量是力矩信号,高速数 字信号处理器每秒钟更新40000次实际检测的电流信号和 DC母线电压信号,再由这些信号根 据自适应电机模型计算出力矩信号,并对其进行直接控制。它较矢量控制通过控制电流来间 接控制力矩的方法更直接、快速、高精度。直接转矩控制技术的特点:a) 电机磁场矢量轨迹接近圆形,谐波小,损耗低,噪声及温升均比一般逆变器驱动的电 机小得多。b) 电机的数字模型是建立在定子坐标系下分析并控制磁链和转矩的, 省掉了复杂的坐标变换及其计算,因而控制系统十分简单,物理过程直接明确。c) 直接转矩控制采用定子磁链定向,该量仅与定子电阻有关,只要知道了定子电阻,就 可以进行磁链矢量控制。d) 直接转
9、矩控制强调的是转矩的直接控制与效果, 避开了通过控制电流,磁链等量间接控制转矩的过程,而是直接控制电机转矩,因而使电机获得极高的响应频率,从而保证电机 具有良好的速度控制能力。同时也使得系统具有较强的抗机械谐振能力。e) 精确的电机模型,高速数据处理技术,借助于独立控制的两点转矩调节器和磁链调节 器,使优化脉冲控制逻辑以极快的响应频率去高速更新控制脉冲的状态,保证了转矩阶跃响应快速且无超调,也使得系统有很好的零速满转矩能力,特别适合提升应用。f)由于直接转矩控制方式不需要测速反馈信号, 因此可以不装测速机,其转矩和速度的控制水平优于闭环直流调速,如果有测速机反馈转速信号的话,直接转矩控制系统的
10、各项指 标均远高于其他各项控制方式。4. 2控制部分由KXJD1-127隔爆兼本质安全型电源控制箱和 CXH-1/9.5本质安全型操作台组成。1)控制原理理想的启动速度曲线,应使带式输送机平稳启动,且在整个启动过程中加速度的最大值 较小,没有突变,即最大限度地减小启动惯性力和启动冲击作用。国常用的控制曲线如图3所示,其曲线方程为:v(t)=v/2(1-cos n t/T) 0 t 5L/Vw即启动时间T大于下分支输送带纵向波由机头传到机尾所需时间的 5倍。L:输送机总长,mVw输送带纵向应力波传递速度,m/sVw=EB/ (qB+qRUE:输送带弹性模量,N/mmB:带宽,mmqB:输送带单位
11、质量,kg/mqRu:下分支托辊转动部分质量,kg/mb) 起动时的功率平衡(详见图 5)。为达到这一效果,本方案采用交流变频器作为驱动部件。在多机拖动时,根据皮带机机械驱动装置的布置, BPJ1系列变频器可实现转矩或速度全程跟踪,达到功率平衡。女口:当2台以上电机同时起动,且前两台电机处于同轴时,则两同轴的 1号电机设为主 机,2号电机必须设为转矩跟踪;不同轴的 3号电机设为速度跟踪。并将 2号变频器的速度 输出作为3号变频器的速度输入给定。如此,便能实现 3台电机功率平衡。c) 变频器的停车变频器的停车由自由停车和变频停车两种。自由停车是靠系统惯性停车,变频停车是按苗号h图5起动时的功率平衡预定的停车曲线停车,即:正常运行停车时,PLC控制器给变频器一个停车命令(可 以是接点信号,也可以是4-20mA给定的倒“ S”型或线性停车曲线),变频器会按照给 定的停车曲线和时间自动进行停车, 即:变频器在接收到停车指令后,会按给定的减速参
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