软启动装置控制系统（共8篇）
软启动装置控制系统 篇1
带式输送机是煤矿企业运输松散物料的连续高效运输设备。随着经济发展, 矿井生产规模不断扩大而在煤矿中大量应用, 目前, 煤矿带式输送机正在向大功率、长运距、高运量、多机驱动的方向发展, 其安全性、可靠性及经济性日益为人们所关注。
在我国煤矿安全规程中, 明确规定采用滚筒驱动带式输送机运输时, 带式输送机应加设软启动装置, 且对带式输送机起动加速度进行明确规定为0.1~0.3m/s2, 因此对带式输送机软起动、软制动过程的控制研究成为保证带式输送机安全可靠运行的重要方面。
目前, 在煤矿带式输送机的软启动装置主要机电液软启动和电气软启动, 其中电气软启动主要有电气软启动器 (可控晶闸管) 及变频器 (IGBT) 等, 但考虑控制性能、启动力矩、价格等因素, 在带式输送机中使用并不广泛。而机电液软启动在煤矿带式输送机中却大量应用, 目前, 机电液软启动主要有以下几种:调速型液力偶合器、液体粘性软起动装置、下运盘式制动器等。
1 调速型液力偶合器
调速型液力偶合器是通过电动执行器的动作来改变偶合器的导管开度K, 进而改变工作腔内工作油的充满度, 从而实现带式输送机的调速, 改变输出功率的大小, 但需要增加行程开关对导管的上、下极限行程进行限制。
如果带式输送机为多机驱动方式, 再把各电动机电流信号通过电流变送器采集到PLC, 通过电流比较来判断各驱动电动机输出功率的大小, 通过增大输出功率较小的偶合器导管开度, 就可实现调速的自动控制及各电动机输出功率的基本平衡。其PLC控制流程如图1所示。
注意: (1) 调速型液力偶合器的电动执行器不能对导管进行精确定位, 因此, 其调速精度不高。 (2) 启动过程中始终存在一个不稳定的过渡区, 在控制上要避免偶合器长时间的滞留该区域。 (3) 需要考虑偶合器工作时散热问题对整部带式输送机的影响及控制。
2 液体粘性软起动装置
液体粘性软起动装置是利用动静摩擦片间油膜剪切力来传递力矩的一种装置, 当主动轴带动主动摩擦片旋转时, 通过摩擦片间的粘性流体形成油膜带动从动摩擦片的旋转, 当改变控制油压时就可以调节主、从动摩擦片的油膜厚度, 从而改变从动摩擦片输出的转速和扭矩的大小, 实现带式输送机各项驱动要求和可控软起动功能, 满足电动机空载起动和基本实现带式输送机的无级调速功能。
由此, 对液体粘性软起动装置控制油压的控制通过电液比例阀来进行, 由于电液比例阀本身所具有的固有特性并不完全一致, 因此特性曲线也不一致, 需要我们考虑控制程序时注意。一般使用的电液比例阀为DC电源, 行程为0~3mm。电液比例阀电流与油压的关系如图2所示。
在PLC配置上, 除通常配置的开关量输入、输出及A/D模块外, 还需要增加D/A转换模块, 通过程序控制来确定电液比例阀的比例行程即可调节控制油压的大小。其程序流程图如图3所示。
注意: (1) PLC模拟量输出模块D/A的输出量为标准信号输出, 0~1 0 V或0~20m A, 这满足不了对电液比例阀线圈的驱动要求 (电流为0~800m A) , 故需要对PLC控制信号进行放大, 即需要增加比例放大板。
(2) 对于多电动机的功率平衡, 在PLC基本完成功率平衡调节后还需要人工干预。为此, 在程序中加入如图4所示的控制指令。
3 下运盘式制动器
下运盘式制动器是为解决煤矿下运带式输送机的安全制动而设置。下运带式输送机工作时, 电动机通常工作于发电制动状态, 当负载力矩超过电动机最大发电制动力矩时, 电机转速上升, 制动力矩下降, 以至发生“飞车”事故, 因此电机转速是个重要的物理参量, 对这个信号的检测和判断将直接影响下运带式输送机能否正常工作。当电动机存在严重的潜在超速危险, 在减少加载后转速将下降, 此时的电机转速称为超速Ⅰ;当停止加载无法解决超速问题时, 应自动停车, 此时对应的电机转速称为超速Ⅱ。对电机转速的测量需要使用转速传感器, 对转速信号的处理要使用f/i转换模块;图5为电机转速检测示意图。
盘式制动器的制动力由闸瓦与制动盘摩擦产生, 调节闸瓦对制动盘的正压力N即可改变制动力。正压力N的大小与控制油压P的关系为负比例关系, 而油压的控制也是通过电液比例阀进行。当需要制动时, 电液控制系统将按预定的程序自动减小油压即减小比例阀的控制电流即可达到制动要求。
在PLC配置上, 除通常的数字量输入扩展模块和数字量输出扩展模块外, 还要增加A/D模块和D/A模块, 其控制程序流程如图6所示。
注意: (1) 超速Ⅱ、超速Ⅰ所对应具体转速值, 应根据具体电机特性而定。 (2) 在关注电机超速的同时, 也要注意胶带与驱动滚筒之间打滑的保护和控制。 (3) D/A模块的输出信号需要放大后才能满足对电液比例阀线圈的驱动要求。
4 结语
通过以上的分析可得出如下的有益结论。
(1) PLC控制程序编制之前, 一定要考虑好安全策略, 对所控制设备的性能、特点要做到心中有数, 正所谓“知己知彼”;除此之外, 带式输送机还有很多种保护装置, 这些保护装置也是我们写程序时需要考虑的。
(2) 带式输送机软启动装置其本身就是一套很复杂的控制装置, 具体到不同的软启动装置, 其PLC控制也是大不相同, 但经过具体分析, 我们是一定能够写出满足现场使用要求的程序。
(3) 不论是调速型液力偶合器还是液体粘性软起动装置, 在长时低速运行的情况下, 其会产生巨大的热量, 引起压力油的快速氧化变质。因此, 在写程序时其启动过程的时间控制也要考虑。
参考文献
[1]相关软启动产品的产品手册、使用说明书.
软启动装置控制系统 篇2
关键词：煤矿井;胶带输送机;自动控制 PLC技术;软启动;分析
从某种意义上说，煤矿开采是一项复杂而系统的工程。在煤矿开采过程中，胶带输送机经常处于恶劣的工作环境中，受到各方面因素的影响。在物料运输方面，传统型的人工启停设备已经无法顺应时代发展的规律。为了避免原煤堆积等现象的出现，以PLC为核心的矿井胶带输送机自动控制系统逐渐应用到其中，扮演着重要角色，为煤炭资源得到有效地开采，施工企业经济效益的实现埋下了伏笔。很显然，站在客观的角度，对该课题予以分析有着非常深远的意义。
一、传统人工启停胶带输送机存在的控制问题
在以往煤矿开采过程中，传统型人工启停胶带输送机经常应用到其中。首先，在施工过程中，操作人员会以施工现场启停信号为基点，采用手动的方式，依次启动或者停止输送机，但其中的时间间隔是很难准确掌握的。其次，在操作的过程中，很容易出现操作失误，导致输送机无法顺利进行启停，阻碍煤矿生产的正常运行。同时，也很容易发生安全事故，给操作人员的生命财产安全造成威胁。最后，在传统型的继电器启停系统中，任何一条胶带开关出现问题，都会使整个系统停止运作。在这种情况下，大量的物料便会堆积在胶带上面。同时，为了避免电机高负荷启动对设备的损坏，只能依靠人力来铲除堆积在胶带上面的物料。但这必将会延长煤矿开采的周期，增加企业的施工成本。
二、PLC控制系统的设计
（一）硬件系统。在设计输送机自动控制系统硬件电路的时候，需要以硬件系统各组成部分为媒介，进行合理的设计。比如，PLC型号选择方面。一是：一定要以胶带输送系统控制要求为纽带，掌握输入、输出部分的构成。硬件系统输出部分是由多个输出端子组成，主要是为系统中每个胶带输送机在启动和故障显示方面提供信号。而输入部分也不是由单一成分组成。二是：在选择PLC型号的时候，一定要满足系统自身的需求。在此基础上，选择那些性价比较高的设备。其中端子数量不仅能满足系统自身的要求，运行中还存在大量剩余端子。需要注意的是：在硬件电路设计的时候，一定要严格按照输入、输出端子部分各自的特点、功能进行，做适当的调整。
（二）软件系统。在软件系统设计方面，需要根据煤矿井下胶带较输送机运行的不同情况，合理设计。比如，在软件系统设计中，顺控程序的设计。总的来说，整个数控程序包含了六个大元素，比如，系统故障保护、功率平衡、紧急停车。具体来说，在PLC时顺控程序设计方面，需要由特定的软件编制而成。在顺控程序中，以对应的电路图为媒介，系统可以进行一系列的操作。比如，对系统的运行状态进行监控。在整个顺控程序中，PLC启动之后，便可以执行相关程序操作。在程序执行方面，要先对内部程序进行初始化。并对所有的设备、电机电流信号进行合理的检测，保证程序的正常运行。
三、PLC技术与软启动具有的功能
在煤矿生产过程中，PLC技术与软启动具有多样化的功能。总的来说，在控制系统中，PLC技术和软启动共同作用下，能够实现数据信息的远距离传输，具有自动报警功能，可以提高煤矿胶带机日常维护、检修的效率，保证系统安全、稳定的运行。此外，在胶带输送机控制系统方面，软启动的应用有利于煤矿生产朝着智能化的方向发展，实现煤炭开采的全面自动化。具体来说，一是：控制系统能够和煤矿井下各种保护设备兼容，提高煤矿生产的效率。二是：该控制系统能够及时显示各种运行状态参数，帮助操作人员第一时间掌握相关数据，便于对设备、系统的管理。三是：该控制系统可以自动诊断各种故障，做出警报反应。这样操作人员能够及时发现设备、系统存在的故障问题，及时采取可行的对策解决故障问题，保证煤矿生产的正常运行，延长机械设备的使用寿命。当然，除了上面这些，还有一些其它方面的功能。比如，该控制系统在运行过程中，能够实现自动与手动之间的任意切换，给操作人员带来了便利，也减轻他们日常工作的强度，提高工作效率。
结语：总而言之，在煤矿开采方面，胶带输送机自动控制的PLC技术以及软启动发挥着不可替代的作用。它能够减少设备故障的频繁发生，保证系统处于正常的运行之中，延长机械设备的使用寿命。同时，还能减少施工企业生产成本的支出，有利于经济效益的提高。站在长远的角度来说，它是我国煤炭事业走上持续、稳定健康发展道路的重要保障，实现经济效益、生态效益、社会效益。同时，也能缓解日益加重的能源危机，避免煤炭资源不必要的浪费，提高煤炭资源开采效率，更好地满足各方面对煤炭资源的需求，不断推动我国经济的持续发展。
参考文献：
[1]肖利平. 基于PLC技术的煤矿井下带式输送自动控制系统的研究[J]. 中国煤炭，2014，05：79-81+132.
软启动装置控制系统 篇3
关键词：机械电子,软启动装置,控制系统
前言
机电一体化已经成为当前农业机械生产制造的发展趋势, 将电子设备与机械设备紧密结合, 形成机械电子系统, 主要起到对机械设备的启动和控制作用。当前的机械设备具有连续、高效的运行能力, 在农机生产当中起到关键性作用, 随着农业机械生产的规模的扩大对于相关技术的要求也就有了很大的提升, 这就需要先进的控制系统对大型机械设备进行有效的控制, 实现稳定的机械化生产。
1 软启动装置的重要性
电子设备在机械运行中发挥着重要作用, 现代农业机械设备业都是与电子设备实现操作控制的, 需要供电设施进行电力提供, 来维持发动机等电动机械设备的运转。电动机在启动过程当中, 会在短时间内产生高强电流, 一定程度上给供电系统以及电动机械设备带来一定的冲击, 增加电力荷载, 长期积累下来, 会给电动机械设备造成一定的破坏, 不利于机械电子设备的工作运行, 因此, 就需要能够有效控制机械设备运行的装置, 软启动技术是良好的选择。通过机械电子式软启动, 可以对机械设备有效的进行控制, 保证机械在启动过程当中所产生的高强电流能够得到控制, 避免产生危害。软启动装置有效的缓解了电力荷载压力, 将电流限制在合理的范围内, 同时保证机械设备的正常运行。机械电子式软启动装置控制系统的应用, 能够满足当前农业机械设备生产的需求, 对机械电子系统平稳有序的运行具有重要的作用, 在农业机械设备当中, 软启动装置发挥着重要的作用[1]。
2 机械电子式软启动装置的优势
农业机械设备多是大型机械设备, 在启动过程当中会由于压降产生冲击转矩和高强电流, 而软启动装置能够对其予以很好的限制, 以更好的保护机械设备降低能耗。软启动装置能够对启动电流进行有效的控制, 将电动机械设备需要承担的荷载限制在一定的范围内, 保证机械设备的正常运行工作。软启动装置的特点是占据空间小, 并且容易操控, 便于维护, 避免其故障的发生。随着科技的发展和进步, 农业生产水平有了很大程度上的提升, 对于机械设备控制系统有着极大的提升, 原有的软启动装置已经不能满足发展的需要了, 因此机械电子式软启动装置开始得到广泛的应用, 有着较大的优势。
2.1 故障频率低
传统的软启动装置在应用之初发挥了很重要的作用, 但是由于机械设备的功能得到了极大的完善和拓展, 传统的软启动装置在某些方面的不足开始显现出来。随着电动机械设备的功率不断提高, 软启动装置对其的调控力不足, 在长期的使用当中很容易发生故障, 难以保证电动机的平稳启动。因此, 机械电子式软启动设备开始得以应用。与传统软启动设备相比, 在控制故障的方面有着很大的优势。机械电子式软启动设备能够更好的适应当前机械设备所产生的强电流, 承担荷载压力, 能够有效的避免故障的发生, 同时, 机械电子式软启动设备由于其便于操作和维护的特性, 能够及时将故障隐患予以消除极大的降低了故障的发生频率[2]。
2.2 启动平稳
在传统的软启动设备的应用当中, 由于长时间的使用, 加上机械设备自身的改进和完善, 软启动设备渐渐跟不上大型电动机械设备的要求, 对于电动机启动时产生的强电流不能限制在合理范围内, 长此以往, 机械设备容易发生故障, 在运行过程当中难以保持平稳。机械电子式软启动设备就极大的改善了这一问题, 软启动设备能够对电动机械设备启动时所产生的高强电流能够有效的进行控制并根据机械设备运行的基本需要, 对产生的电流和荷载进行调控, 将其维持在合理的数字范围, 电动机械设备的启动也就更加平稳。在传统软启动设备的基础之上, 将最为先进的机械电子式软启动技术引用其中, 实现机械电子式软启动装置控制系统的建立, 使大型电动机械设备更加平稳有序的工作[3]。
3 机械电子式软启动装置启动设计
3.1 启动方式设计
为了农业机械设备平稳的启动, 良好的运行, 需要对机械电子软启动装置的启动方式进行科学合理的设计, 以实现机械自动化控制。主要的启动方式设计有斜坡电压式, 斜坡恒流式以及矩形转矩式。斜坡电压软启动操作简单, 在操作过程当中省略了电流闭环控制的环节;斜坡恒流式软启动则是将电动机启动电流呈现阶梯式增长, 并将电流最大值设置在最合理的范围内, 当电流增长到该值时, 进行有效的控制, 保持其恒定状态, 可以极大的缩短启动时间;矩形转矩式软启动则是以满足荷载要求为前提, 对软启动装置予以保护, 实现电动机的安全启动, 以上几种方法, 具有各自的优势喝缺陷, 因此需要根据电动机械设备运行的实际需要加以合理利用, 保证安全稳定[4]。
3.2 软件设计
农业机械设备电子式软启动的控制系统的设计离不开高新技术的应用, 以计算机信息系统作为基础, 将可编程控制器作为核心设备, 对软启动设备进行科学程序设计。首先, 采用控制语言以面向运行过程, 采用形象语言以面向问题, 建立最直观简单的结构, 在该结构下进行程序设计。以控制系统的流程图以及功能需要进行设计, 以完善机械电子式软启动装置的功能。其次, 进行根据程序编写需要进行最优化的设计。选取编程软件, 将计算机作为上位机, 面向设计对象和可视化程序进行设计, 采用不同的语言进行编写, 使机械电子式软启动软件在运行过程当中反应和执行的效率更高。再次, 依然以计算机作为上位机, 进行软件系统的设计。包括对软件系统主界面、图形界面、菜单和相关工具栏的设计。最后, 设计故障报警系统, 以实时监控软件的运行, 及时发现机械电子式软启动装置的故障, 并采取有效的措施予以解决, 保证其高效、稳定的运行[5]。
3.3 硬件设计
相比于软件设计, 机械电子式软启动装置的硬件设计就显得比较简单, 需要对机械电子式软启动装置进行电路设计。在主电路的设计只是在电源和电动机定子之间接上晶闸管, 能够有效控制电压以及电机转速, 实现对其的调控, 以更好的控制软启动装置的启动, 在很大程度上提升了农业机械设备的生产能力。
4 结束语
机械电子式软启动装置控制系统的设计研究, 需要对软启动技术进行完善和改进。为了满足农业机械生产的实际需要, 需要对机械电子装置控制系统进行针对性的设计发挥其自身优势, 拓展多样化的功能, 在未来的社会生产当中, 经过优化的机械电子式软启动装置控制系统将会发挥更为重要的作用, 对农业机电一体化的发展具有重要的意义, 对农业的发展具有重要的意义, 推动了社会的发展进步。
参考文献
[1]赵明阳.机械电子式软启动装置控制系统的设计[J].通讯世界, 2014, 6:38-39.
[2]何晓燕.机械电子式软启动装置控制系统及软件设计[J].机械工程与自动化, 2005, 3:36-38.
[3]孙一平.机械电子式软启动装置[J].山东农业技术, 2015, 11:143.
[4]刘琦.机械电子式软启动装置传动系统的优化设计[J].机械管理开发, 2013, 1:49-50.
机械电子结合软启动装置设计 篇4
关键词：机械电子,软启动,设计探究
近些年来, 带式传输机凭借其连续、高效、运行可靠及地形适应力强等特点, 在冶金、煤炭、采矿、港口、石油等行业中的作用日益凸显, 成为了粉散物料高效运输的主要机械设备。我国学者针对带式传输机的工作原理进行了大量的实验研究, 然而仍然存在一些如传动效率低、系统结构复杂等问题。尤其是伴随现代工业的高速发展, 对带式传输机的要求正逐步向大功率、大运量、大倾角、高带速的方向发展。由于带式传输机经常高负载运行, 其启动、运行及停动过程中存在诸多问题, 因此, 十分有必要研究开发传动效率高、结构及控制系统简单、性能优良、维护方便、安全平稳的机械电子软启动装置控制系统, 它可以使带式传输机在高负载情况下实现整个系统的逐步启动, 达到平稳运行, 安全停动的要求。
1 机械电子软启动控制系统组成
机械电子软启动控制系统总体由上位计算机、变频器、可编程控制器 (PLC) 等组成, 为了实现对控制系统的维护, 可将变频器、可编程控制器等统一安装在控制柜内。将异步电动机作为执行机构, 最终控制带式传输机。
控制系统以计算机为主, 可编程控制器为辅。控制系统软件设计完成后, 计算机将控制程序装载到可编程控制器, 计算机作为控制主机, 主要负责对可编程控制器程序的在线修改、数据采集、处理及控制输出等, 而可编程控制器主要负责处理大量循环动作。
2 机械电子软启动控制系统流程
机械电子软启动控制系统流程是指控制系统在收到运行信号后, 自动对带式传输机进行的一系列调控, 包括带式输送机的启动、运行、验带、软停车等, 完全根据用户的设定及要求来实现。要想完成控制系统流程的一系列操作, 对控制系统的硬件设计也提出了要求, 因此系统选用了高可靠性能的可编程控制器作为控制中心。当控制系统工作时, 可编程控制器根据现场传感器检测到的数据进行分析处理, 通过控制变频器输出来调控调速电机运转, 使其按照设定达到预定转速。之后微型计算机根据可编程控制器的数据分析对现场参数进行跟踪、分析和管理。
机械电子软启动控制系统主要工作流程具体为, 当控制系统受到开始命令后, 系统首先进行自检, 传感器检测数据并传给可编程控制器, 之后调节电机分时空载启动, 输送机主电机开始做启动准备, 当主电机由低速开始运行并按照用户设定曲线开始加速时, 机器设备松闸直到主电机开始正常运行, 此时机器的冷却系统、润滑系统及电机功率自行检测。当机器负载软停车时, 可编程控制器调节变频器的输出频率调节调速电机, 通过速度合成使主电机缓慢减速为零, 直至系统完全停车时, 可编程控制器与主电机断开并切断调速电机的电源, 此时系统工作结束。
3 机械电子软启动控制系统软件设计
机械电子软启动控制系统采用了国际领先、可靠性强的可编程控制器作为核心, 以微型计算机作为上位机来控制整个系统。在硬件配套设施完善的情况下, 就需要根据用户的直接需求, 对可编程控制器和计算机进行软件程序的设定编写, 来作为软启动控制系统运行的媒介。软件程序设计的好坏, 直接影响着带式输送机工作运行的稳定性、可靠性及效率。
3.1 可编程控制器的程序设计
可编程控制器作为软启动控制系统的核心, 其程序设计方案主要是根据控制系统主要功能及控制系统流程图来实现的, 采用结构简单、方便直观的梯形图来表示。
3.2 上位机软件系统的程序设计
上位机软件系统的程序设计涉及用户界面设计及数据处理、硬件接口通讯两大部分内容, 要想保证机械电子软启动控制系统的良好运作, 必须将上位机的用户界面设计和接口通讯两方面完美结合。
当今计算机软件信息技术高速发展, Microsoft Visual Basic软件在大规模通信控制、信息管理系统等方面具有出色的表现, 是一款理想的开发工具。而汇编语言程序具有执行速度高、目标代码高效紧凑等特点, 在硬件的程序设计中也有着不可替代的作用。因此, 机械电子软启动系统的上位机结合以上两款软件的优点, 利用Microsoft Visual Basic软件来设计用户界面和数据处理, 利用汇编语言程序来设计接口模块, 将两者的优点合二为一, 从而实现了其他编程软件都无法达到的优化效果。
上位机软件系统的主界面为简单明了的图形界面, 包含了控制系统中的常用功能, 设置了系统的菜单栏、工具栏、控制栏、数据分析栏、系统状态栏等内容, 为用户提供了一个友好、形象、快捷的人机交互环境。
3.3 上位机软件系统流程
机械电子软启动系统中的上位机软件系统主要包括了权限设置、外接程序、帮助系统、远程控制、参数设定、参数检测、网络通讯七大部分。
用户权限设置系统包含了用户权限和系统锁定两部分内容。机械电子软启动控制系统是对机械设备运行中各个环节的有力控制, 在运行中对机械设备采取合理有效的控制能够保证机械设备稳定、安全运行。而不合格的操作者或非法操作者将会从根本上对设备的运行造成威胁, 甚至会破坏整个生产线从而给企业造成重大损失。因此对上位机软件系统必须加强用户权限设置, 保证除了合格的操作人员能够操作系统外, 其它任何人都无法破坏系统。
外接程序、帮助系统、远程控制和网络通讯能够为用户使用该系统提供最大的便利, 可以及时为用户提供帮助, 遇到疑难杂症还可以使用网络通讯或远程控制解决问题, 更加人性化。外界系统还包括离线编程、动态仿真及程序下载三部分, 使上位机软件系统保持在最新状态。
参数设定系统包括了系统参数设定、技术参数设定和曲线设定三部分内容, 通过对各种参数的设定来满足用户对控制系统使用的要求, 全方面、多方位的设定可有效保证机械设备的良好运行。
参数检测部分主要包含了状态监测、参数显示、故障诊断、错误报警、工作日志、曲线生成和数据采集七部分功能。通过对设备运行的参数显示和状态监测, 可以方便用户根据设备运行情况进行控制。而系统工作日志生成、工作曲线生成和数据采集, 可以方便用户对现场采集到的数据进行进一步的分析整理从而为改进系统功能提供数据支持。错误报警系统设置能够让设备运行在某一环节出错后及时向用户发出警示信息, 从而让用户及时作出挽救措施, 以免造成不必要的损失。故障检测能够对设备运行中的各项指标进行动态跟踪, 以便于在第一时间发现故障的发生, 从而保证控制系统的平稳可靠运行。
4 结论
在我国产业化高速发展的背景下, 大功率传输机械设备的启动控制系统无法满足用户的需求, 无法实现真正的软启动控制要求。虽然造价昂贵的CST控制系统能够有效地解决机械设备软启动问题, 但其高昂的造价和复杂的结构根本无法适应我国的国情, 得不到普及。而机械电子软启动结合装置不仅能够有效解决机械设备的软启动问题, 还具有造价低、结构简单、维护方便等特点, 真正做到了从用户的实际需求出发, 因此它将在我国得到大范围的推广, 在我国日后的机械设备运行中起到举足轻重的作用。
参考文献
[1]郑学坚, 周斌.微型计算机原理及应用[M].北京:清华大学出版社, 2000:35-89.
油田电动机软启动装置故障分析 篇5
1 油田电动机软启动装置应用现状
近几年来, 软启动装置在胜利油田孤东采油厂得到良好推广应用, 主要应用在油田各油气集输泵站、注聚站和部分油井上, 主要解决输油泵、水泵、污水泵、注聚泵、压缩机、抽油机等用能设备在工频运行条件下的启动要求, 目前全厂在用数量已达到600余台。就现场应用情况来看, 软启动装置运行状态整体上表现良好, 特别是对于大功率设备, 起到了良好的节能降耗效果。
但在许多场合中, 由于三相交流感应电动机启动特性, 这些电动机直接连接电源系统。如果在工频下直接在线启动, 将会产生高达电动机额定电流6倍的浪涌电流, 该电流会使供电系统和串联的开关设备过载[2]。如果直接启动, 也会产生较高的峰值转矩, 这不但会对驱动电动机产生冲击, 而且也会使机械装置受损。软启动器作为油田生产特殊工业环境下的关键设备, 由于其使用的工作环境存在夏季高温、冬季低温、风沙天气多、工作现场灰尘多等恶劣工作条件, 容易造成其电子控制电路出现故障, 影响设备的正常启动运行。因此, 加强软启动装置的现场维护和维修工作非常必要。
2 电动机软启动装置的工作原理
软启动器是一种集电动机软启动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电动机控制装置, 国外称为Soft Starter[3]。国内软启动器的主要构成是串接于电源与被控电动机之间的三相反并联闸管及其电子控制电路。运用不同的方法, 控制三相反并联晶闸管的导通角, 使被控电动机的输入电压按不同的要求而变化, 就可实现不同的功能[4]。软启动器主要由控制模块和可控硅模块等部分组成。其启动方法主要是电动机得到预设定的初始转矩, 该转矩可在转子堵转转矩的0~90%范围内, 由用户调节。在斜坡加速期间, 输出给电动机的电压, 从初始转矩相对应的电压开始无级地增加, 加速时间0~30 s, 可由用户调节。在电压升高过程中, 当控制器检测到电动机已达到额定转速状态, 输出电压将会自动切换到全电压。图1为软启动器启动过程时间与电压的关系。
3 软启动装置的故障及处理
1) 运行过程中控制器过热故障。电动机运行跳闸后, 软启动器故障代码显示“F8”, “F8”故障原因为控制器过热。经过分析造成控制器过热故障的原因主要有:控制器通风口阻塞;控制器工作时间太长;风扇损坏;环境温度超过极限值;热敏电阻损坏;控制模块损坏等。
解决办法是检查分析控制器过热原因, 找出故障点, 及时更新损坏件。从现场故障维修情况来看, 风扇损坏和控制器通风口阻塞是油田在用软启动器发生过热故障的主要原因。
2) 运行过程中启动器频繁跳闸, 软启动器故障代码显示控制器过热故障, 但故障复位后软启动器仍能正常启动, 正常运行10多分钟后又出现跳闸故障。根据控制器过热故障的原因进行检查分析, 各器件都正常, 没有出现明显损坏现象, 主要问题是2只220 V交流风扇不能长时间连续工作, 更新交流风扇后故障问题仍未有效排除。
解决办法:为满足生产需要, 控制柜加装旁路控制电路, 即电动机采用软启动方式启动。当电动机达到额定转速状态时, 旁路接触器投入运行, 软启动器退出运行, 即只在电动机启动过程中使用软启动器。其工作原理是在主回路增设一旁路接触器与软启动器并联, 在控制回路中利用软启动器运行信号 (辅助触点) , 经过时间继电器的延时闭合, 旁路接触器线圈得电, 旁路接触器吸合, 其常闭点断开, 使软启动器退出运行。该电路需增加旁路接触器、时间继电器和电动机保护控制器等电气器件。
3) 启动后旁路接触器不吸合。故障原因可能是:在启动过程中, 保护装置出现误动作;调试时软启动器的参数设置不合理;控制线路接触不良。
解决办法:将保护装置运行参数重新整定设置即可;特别是对55 k W以下的软启动器, 检查参数是否合理, 若不合理则对参数重新设置;检查控制线路是否存在接触不良。
4) 启动时出现过热故障, 不能满足正常启动要求。造成这一问题的原因可能是:启动频繁, 导致温度过高, 引起软启动器过热保护动作;外围电路故障, 使接触器不能旁路运行, 造成软启动器长时间工作, 引起保护动作;负载过重、启动时间过长引起过热保护;软启动器的参数整定不合理, 时间过长, 起始电压过低;软启动器的散热风扇损坏, 不能正常工作。
解决办法:若因电动机启动频繁引起, 则控制电动机启动次数每小时不超过6次, 特别是重负载情况;检查外围电路, 发现故障及时排除;启动时, 尽可能地减轻负载, 避免“小马拉大车”现象;合理设定参数, 调整起始电压和启动时间等;若散热风扇损坏, 及时更换。
5) 可控硅损坏。产生原因可能是:电动机在启动时, 过电流将软启动器击穿;风扇损坏, 散热效果不佳;启动频繁, 高温致可控硅损坏;滤波板损坏输入缺相等。
解决办法:检查软启动器功率是否与电动机的功率相匹配, 电动机是否带载启动;更换损坏风扇;控制频繁启动次数;若滤波板损坏, 则需检查进线电源与电动机进线是否松脱、内部的接线插座是否松脱、负载与电动机是否匹配、检测软启动器的模块或可控硅是否击穿, 及它们的触发门极电阻是否符合正常情况下的要求 (一般在20~30Ω) 等。
6) 缺相故障。在调试过程中出现启动报缺相故障, 软启动器故障灯亮, 电动机没反应。出现故障的原因可能是:采用带电方式启动时, 操作顺序有误;电源缺相, 引起软起动器保护动作;软起动器的输出端未接负载。
解决办法:正确操作顺序应为先送主电源, 后送控制电源;检查电源是否存在缺相;检查输出端是否接上负载, 否则软启动器不能正常工作。
7) 显示屏无显示或者是出现乱码故障。用户在使用软启动器时如显示屏无显示或出现乱码, 软启动器不工作。故障原因可能是:软启动器在使用过程中因外部元件所产生的震动使软启动器内部连线接触不良;软启动器控制板故障。
解决办法:打开软启动器的面盖将显示屏连线重新插紧;更换软启动器控制板。
8) 启动时软启动器不动作, 电动机无反应。故障原因可能是:电动机缺相;软启动器内主元件可控硅短路;滤波板击穿短路。
解决办法:检查电动机和外围电路, 检查电动机是否缺相;检查电动机以及电网电压是否异常;更换可控硅和滤波板。
9) 启动负载时, 启动超时, 软启动器停止工作, 电动机自由停车。故障原因可能是:参数设置不合理;启动时满负载启动。
解决办法:重新整定参数, 起始电压适当升高, 时间适当加长;启动时应尽量减轻负载。
10) 软启动器出现重复启动。故障原因是:在启动过程中外围保护元件动作, 接触器不能吸合, 导致软起动器出现重复启动。解决办法是检查外围元件和线路是否存在接线错误。
11) 启动时, 电流不稳定, 波动大。故障原因可能是:电流表指示不准确或者与互感器不匹配;电网电压不稳定, 波动比较大, 引起软启动器误动作;软启动器参数设置不合理。
解决办法:更换新的电流表;检查电网电压是否不稳定, 若电网电压正常则更换控制板;重新整定软启动器运行参数。
12) 启动时, 偶尔出现空气开关跳闸的现象。故障原因可能是:空气开关长延时的整定值过小或者是空气开关选型和电动机不匹配;软启动器的起始电压参数设置过高或者启动时间过长;在启动过程中因电网电压波动较大, 引起软启动器发出错误指令, 出现提前旁路现象;启动时满负载启动。
解决办法:空气开关的参数适量放大或者空气开关重新选型;根据负载情况将起始电压适当调小或者将启动时间适当缩短;建议用户不要同时启动多台大功率的电动机;启动时尽量减轻负载。
4 结语
实践证明, 软启动装置在油田生产中对企业节能降耗、减少电动机设备故障和延长设备使用寿命起到了良好的作用。总结软启动装置在油田生产现场的应用经验, 做好现场使用维修维护, 提升现场解决问题的能力, 确保软启动装置在油田生产中的良好运行, 对企业实现节能降耗目标、优化生产工艺、提高生产运行质量和经济效益, 具有十分重要的指导意义。
摘要：电动机软启动装置是一种良好的电气节能设备, 做好软启动装置应用过程中的使用维修, 确保其现场良好运行效果, 对节能降耗和保护电动机设备运行具有十分重要的作用。介绍了油田电动机软启动装置应用现状和工作原理, 结合油田生产实际和现场工作经验, 着重叙述了油田电动机软启动装置最常见的12种故障现象和对应的解决处理办法。实践证明, 这些措施均十分有效。
关键词：软启动装置,故障处理,接触器,保护控制
参考文献
[1]朱益飞.软起动装置在油田注聚泵站的应用[J].石油和化工节能, 2013, 16 (5) :29-32+35.
[2]翟佑华, 付军.无刷自控软起动器起源及发展[J].电气应用, 2010, 29 (10) :62-65.
[3]李超.泵控软启动[J].变频器世界, 2009, 9 (10) :102-104+87.
软启动装置控制系统 篇6
一、液力偶合器优缺点及适用性参考
液力偶合器为传统型配置方式, 其充油量是可调的, 电动机空载启动后, 偶合器通过稳定地增加充油量, 输出恒转矩加速特性, 使带式输送机在设定的启动力矩下平稳地启动, 并且液力偶合器安装维护方便, 价格低廉。由于液力偶合器启动时, 工作腔油量变化和速度变化曲线为非线性关系且具有置后性, 所以可控性动态响应慢, 做闭环控制难度较大;软启动性能一般, 调速精度低, 启动速度曲线自动控制功能较差, 响应速度慢;启动力矩小, 不适宜于重载启动;体积庞大, 发热量大, 需附加油液冷却系统, 占地面积较大, 漏液情况较严重。通常用于对启动速度曲线精度要求不高、驱动功率不太大的带式输送机。
二、CST优缺点及适用性参考
CST系统是启动负载之前驱动电机空载启动, 液粘离合器连接在行星传动的内齿圈上, 输出轴并不运动。在电机达到额定速度之后, 通过液压系统控制液粘离合片之间的间隙, 使CST具有差动调节输出力矩和输出转速的功能;控制系统使每台CST离合器的液压力逐渐增加实现缓慢、平稳地对输送带进行启动, 输送带平稳地加速到全速, 从而输送带受力平稳, 消除输送带过大的张力;该系统可防止输入到带式输送机的功率及力矩超过安全限度, 以保证带式输送机过载时停止运行, 从而保护该系统的其他部件;电机空载启动, 可缩短启动时间, 提高电机寿命并能实现同一条胶带机多台电机的分时空载启动, 减小启动电流对电网的冲击, 降低对电源系统的技术要求;启动完成后, 以正常带速运行时, 无滑差消耗, 整个系统的效率高;具有设定启动速度曲线自动跟踪控制、过载保护、多机平衡等功能。可以控制带式输送机按设定的“S”形曲线启动, 控制精度高、动态响应快;结构紧凑、布置简单, 是长距离、大运量、线路复杂的带式输送机较理想的驱动装置, 而且使用效果好、维护经验较成熟。缺点是驱动电机空载启动, 不可避免地会出现大的启动电流, 引起电网电压的波动;提高的仅是机械的传动效率, 并且运行中发热量大;对液压元器件的维护技术要求高;不能在低速下长时间运行实现验带功能;液压及控制系统复杂, 出现故障时无法自行维修, 只能依靠CST维护保养中心。
三、变频调速系统优缺点及适用性参考
由于交-直-交变频系统在装置中设有滤波单元和补偿单元, 功率因数接近于1, 高次谐波分量很小, 不会造成谐波污染, 无需专门设置谐波吸收和无功补偿装置交-直-交变频系统软启动性能优良、启动时速度曲线线性可控、停车时速度曲线线性可控、电气制动性能好、可无级变速、可控性能优良、可做闭环控制、可靠性高、技术先进、设备成熟、控制可靠、调速范围宽、控制精度高、响应速度快、保护完善、抗干扰能力强、人机界面友好、开机率高, 易于实现启/制动速度的自动跟踪, 能够提供可控的、理想的启/制动性能。适用于长距离、大功率、线路复杂的带式输送机, 可以控制输送机按设定的“S”形曲线启动和制动, 控制启/制动时间;能实现多机功率平衡, 可长时间地保持在低于额定速度下的较低速度运行, 且低速运行稳定, 可满足长距离带式输送机的验带要求, 真正提供验带速度;可根据井下原煤的生产情况调节带速, 节能运行, 无运行功率损耗。缺点是电控设备占地面积大, 目前大功率尚无防爆型产品, 在煤矿井下要求防爆的场合无法使用。但目前越来越多地应用在地面无防爆的场合 (比如主斜井井口房) 。
四、液体黏性软启动装置优缺点及适用性参考
液体黏性软启动装置能够实现电机空载启动, 减少对机械和电气设备的冲击;能够充分利用电机的最大转矩实现负载的软启动;能够实现多电机驱动时的功率平衡;能够实现可控减速 (等于或长于自然停车速度, 降低胶带张力) ;具有过载自动保护功能。但是它对油质要求较高, 用在高速轴, 产生紊流, 易发热, 且功率平衡效果不佳, 长期低速运行受限, 内部压力偏大, 容易泄露, 维护不便, 目前一些中型的带式输送机主要采用这种软启动装置。
五、结语
通过以上的比较、分析表明:普通液力耦合器安装维护方便, 价格低廉, 但响应速度慢, 启动力矩小, 不适宜于重载启动, 且体积庞大, 发热量大, 需附加油液冷却系统, 占地面积较大, 漏液情况较严重, 通常用于对启动速度曲线精度要求不高、驱动功率不太大的带式输送机;CST可有效降低胶带带强 (采用CST的启动系数KA=1.05~1.1) , 但价格高昂, 维护成本高;变频软启动系统复杂、投资高, 但实际应用随着技术的发展而普遍, 对大功率、重要场合的带式输送机可考虑采用;液体黏性软启动装置比液力偶合器投资稍高, 也可以降低胶带带强 (启动系数KA=1.25~1.3) , 延长胶带的使用寿命, 调节精度也高, 能改善带式输送机设备的运行工况, 但不适合超大功率的工况。可以说各种软启动装置各备所长, 在具体应用中, 应根据现场实际情况, 除满足功能要求外, 同时又要考虑到实用性, 达到经济、合理、通用、互换, 才是最终的选择。
参考文献
[1]李惠玲.煤矿主斜井带式输送机技术方案浅析[J].煤炭工程, 2004, 07.
软启动装置控制系统 篇7
莱钢集团型钢炼铁厂在电机拖动系统中使用高压液阻软启动装置 (湖北襄樊追日公司生产) 。调试设备时需要多次启动电机, 由于液阻软启动装置重复性差, 启动一次电解液通常出现10～30℃温升, 启动二次则电解液温度远超过55℃ (软启动装置温度数显仪出厂设定为55℃) 。此时电解液要进行1～3h的自然冷却, 电机方可启动, 耗时长。
制作一个2～3倍液阻箱容积的备用箱, 安装在液阻柜附近合适位置, 按照液阻柜制造厂家提供的配方配制液体并注入备用箱 (至箱子容积的1/2为宜) 。当液阻温度超过55℃而又需要再次软启动时, 为满足启动要求, 使用水泵先将液阻箱超温液体抽出注入备用箱, 再将符合温度要求的备用箱内液体注入液阻箱。
E-mail:truly00341@sohu.com
软启动装置控制系统 篇8
栾川龙宇钼业有限公司小庙岭选厂日处理矿石能力为1万吨, 用1台钢绳芯胶带输送机 (带宽1200mm, 皮带机斜长1750m, 带速2.5m/s, 处理能力1000t/h, 输送经初步破碎后的矿石进行后续加工处理, 钢绳芯胶带输送机配置YNRQD4501500型液黏软启动装置3台, 传动功率450k W, 额定输入功率1500r/min, 液黏软启动装置用于恒扭矩或转速与载荷成正比的各种拖动设备的起动或调速, 具有空载启动、缩短启动电流对电网冲击的时间、无启动冲击、自动控制传递的扭矩、对传动系统起保护作用等优点, 2012年10月发现3#液黏软启动装置振动异常, 测轴向振动值超标。
二、故障情况分析
对液黏软启动装置解体检查发现, 摩擦片钢片烧蚀, 从动轴齿轮上产生很深的凹痕。图1为液黏软启动装置系统结构原理图, 液黏软起动器本体主要由主动部分、从动部分、控制系统执行元件部分、润滑密封部分、支承部分等组成。主要由主动轴、壳体、控制油缸、主动摩擦片、从动摩擦片、输出轴等组成。其工作原理为:根据牛顿内摩擦定律, 在两块平行放置的平板之间, 充满黏性的牛顿流体, 油膜的厚度为δ, 当两板之间有相对运动V时, 油膜将产生剪切力F, 其大小与板的面积A和速度梯度V/δ成正比, 即:F∝AV/δ。液黏调速软启动器有多对主、从动摩擦片, 形成多级摩擦副, 对应上面定律的面积A固定。工作时, 改变主、从动摩擦片间的油膜厚度, 就能够控制输出扭矩和主、从动摩擦片间的相对速度, 从而使从动摩擦片一端的输出转速可调, 实现对被拖动设备的软启动和软制动。图2为液黏软启动装置液压原理图, 液压系统由两部分组成, 润滑油系统和控制压力油系统。
现行设备的停车顺序运行方式为, 停止控制泵→停止主电机→系统自动启动润滑油泵→手动关闭机械抱闸→手动停止润滑油泵。
软启动在正常运行过程中, 由控制油泵提供必须的润滑油, 带走运行时摩擦片产生的热量, 并保证摩擦片之间油膜厚度。但是控制泵停止后, 导致该阶段油膜厚度保持油压、油流消失, 电机带负荷停机, 摩擦片之间产生干摩擦, 引起摩擦片钢片烧蚀, 冲击从动轴齿轮, 在从动轴齿轮上产生凹痕, 经过长期运行的多次带负荷非柔性启停, 凹痕加剧, 造成后期软启动装置分离不良。
三、解决办法
(1) 调整运行方式。变更原矿皮带停机控制程序为先开润滑泵、待润滑油压稳定后停控制泵、停主电机、皮带停转同时停抱闸、皮带停转3min后停润滑泵。
通过对软启动原理的分析, 如果按照以上的手动控制方式停机要求进行停机, 则可以保证润滑油不间断, 始终保证停机阶段主从动摩擦片之间的油膜厚度, 始终能够给摩擦片提供润滑油带走摩擦产生的热量, 并使得控制泵停止后油膜厚度逐渐增大, 从而实现渐减负荷停机。避免了全负荷停车造成对软启动以及电机的冲击, 规范软启动和电机的运行方式, 延长软启动和电机的使用寿命。
(2) 安装润滑油压和油温传感器。安装润滑油压和油温传感器并与控制系统进行逻辑连锁。按照液黏装置技术规范, 运行中润滑油压应≥0.2MPa的相关要求, 润滑油温应保持在36~70℃的相关要求。根据分析为实现可靠和精准控制, 避免操作误差, 便于运行人员监盘, 应安装润滑油压和油温的传感器, 并且和控制系统进行联锁, 保证软启动监控和运转正常。
安装并接入加热系统, 保证每次启机时油温达到正常使用要求, 确保软启动运转正常 (软启动正常分离要求的油温必须>36℃) 。
(3) 应将中间压力表、润滑油温、润滑油压等数值显示于原矿皮带操作盘上, 便于运行人员监视运行。
(4) 鉴于人工控制的不确定因素和操作人员的个体差异, 对于原矿皮带启停过程各操作时间段的把握不准, 势必造成启停工况不一致, 将原矿皮带的启停顺序改为自动控制, 改善原矿皮带工况。
四、结论
通过改变原矿皮带停机顺序, 实现渐减负荷停机。避免了全负荷停车造成对软启动以及电机的冲击, 延长软启动和电机的使用寿命。W13.12-12
摘要：钢绳芯胶带输送机性能特点、工作原理, 运行中液黏软启动装置振动异常, 分析故障产生原因, 提出通过调整运行方式来解决问题的办法。