CST在帶式輸送機(jī)電控系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、CST 在帶式輸送機(jī)電控系統(tǒng)中的應(yīng)用朱曉霞 , 項(xiàng)魯丁(煤炭科學(xué)研究總院 上海分院 , 上海 200030摘 要 : 本文重點(diǎn)介紹了可控起動(dòng)裝置 (CST 的結(jié)構(gòu) 、 工作原理 、 電氣接口及其選型 , 描述了起停 車流程與上位機(jī)軟件的構(gòu)成及功能 。 該裝置可靠性高 , 穩(wěn)定性好 , 已在帶式輸送機(jī)電控系統(tǒng)中得到 廣泛應(yīng)用 。關(guān)鍵詞 : 帶式輸送機(jī) ; 監(jiān)控系統(tǒng) ; CST中圖分類號(hào) :TP274+. 5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 :B 文章編號(hào) :1001-0874(2005 05-0057-04The App li ca ti o n of CST t o El ectri ca l Contr o l

2、t Conveye rZHU X iao -xia, X I(China Coal Research I nstitute 200030, China Ab s trac t: The paper e mphatically p rinci p le, electric interface and type 2selecting of CST (Contr olled Start working line of starter and the structure, functi on of upper machine s oft w are . and good stability has b

3、een widely app lied t o the electrical contr ol syste m f or .Keywo rd s: belt convey or; monit oring syste m; CST1 引言 可控起動(dòng)裝置 (簡(jiǎn)稱 CST 是帶式輸送機(jī)的驅(qū) 動(dòng)核心 。 可控起動(dòng)技術(shù)是指在控制的某段起動(dòng)時(shí)間 內(nèi) , 通過控制起動(dòng)加速度來確保帶式輸送機(jī)按要求 的速度曲線平穩(wěn)地起動(dòng) , 到達(dá)額定運(yùn)行速度 , 同時(shí)使 電機(jī)的起動(dòng)電流和輸送帶的起動(dòng)張力控制在允許范 圍內(nèi) 。 本文著重介紹 CST 的結(jié)構(gòu) 、 工作原理 、 電氣 接口及其選型 、 并描述起停車流程與上位機(jī)軟件的

4、 構(gòu)成及功能 。2 系統(tǒng)組成本系統(tǒng)由開關(guān)柜 、 操作臺(tái) 、 電控箱 、 可控驅(qū)動(dòng)裝 置以及皮帶保護(hù)裝置等組成 。當(dāng)機(jī)頭在地面時(shí) , 操 作臺(tái)和電控箱可以合二為一 , 即把電控箱中的元器 件安裝在操作臺(tái)中 。 典型的可控驅(qū)動(dòng)裝置如圖 1所 示 。3 CST 工作原理及其特點(diǎn)CST 的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)主要由行星齒輪與可控液 粘離合減速器組成 。通過調(diào)節(jié)離合器中的油壓 、 利 用摩擦片間所形成的油膜的動(dòng)力粘性來傳遞動(dòng)力 , 并控制減速器輸出軸的轉(zhuǎn)速 , 達(dá)到輸送機(jī)的軟起動(dòng) 。 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩通過行星減速器的輸入軸 、 中間齒輪 , 傳 遞給太陽輪 , 太陽輪使三個(gè)行星齒輪旋轉(zhuǎn) , 與離合器 中的動(dòng)摩擦片相連

5、接的內(nèi)齒圈是浮動(dòng)的 , 可作自由 轉(zhuǎn)動(dòng) 。 當(dāng)離合器中無油壓時(shí) , 行星輪使自由浮動(dòng)的 內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)動(dòng) , 從而使行星架不轉(zhuǎn)動(dòng) , 減速器輸出軸也 就靜止不轉(zhuǎn) ; 當(dāng)對(duì)離合器逐漸施加油壓時(shí) , 兩摩擦片 間油膜所產(chǎn)生的粘性剪切力矩 , 使內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)速逐漸 下降 , 直至停止轉(zhuǎn)動(dòng) 。此時(shí)行星輪托架就逐漸加大 轉(zhuǎn)速 , 直至達(dá)到額定轉(zhuǎn)速 , 通過控制離合器中的油壓 力與油壓施加時(shí)間 , 就可使輸送機(jī)按照設(shè)定的速度 曲線平穩(wěn)起動(dòng) 。 該裝置的主要特點(diǎn)是起動(dòng)時(shí)調(diào)速精度高 , 可以 變速運(yùn)行 , 可控起動(dòng)性能好 , 具有反饋系統(tǒng) , 可實(shí)時(shí) 控制起動(dòng)加速度 , 而且可實(shí)現(xiàn)可控制動(dòng) , 使輸送機(jī)按 照預(yù)定的減速

6、度在規(guī)定時(shí)間內(nèi)停車 , 穩(wěn)定性好 , 可靠 性高 。選用 CST 可降低基本膠帶張力 , 提高傳動(dòng)效 率 , 在選用較小的安全系數(shù)的同時(shí)以獲得較高的安 7 52005年第 5期 煤 礦 機(jī) 電 全度 。圖 1 CST 系統(tǒng)組成框圖 與變頻調(diào)速裝置相比 , CST 已較好地解決了井 下使用時(shí)的散熱問題 。在起動(dòng)過程中 , 離合器滑差所產(chǎn)生的熱量由流經(jīng)反應(yīng)盤的冷卻液帶走并經(jīng)熱交 換系統(tǒng)散熱 。 與液力調(diào)速裝置相比 , 它能提供可控 的起 、 停車曲線 , 調(diào)速范圍大 , 效率高 。 另外 , 其獨(dú)特 的力矩控制器是裝在低速軸處而不是高速軸處 , 在 CST 的離合片之間流動(dòng)的是層流而不是紊流 。紊

7、流會(huì)帶來不穩(wěn)定和非線性 。 4 CST 的選用計(jì)算與電氣接口(1 選用計(jì)算P a , 選定 CST 的規(guī)格 :P n S F P a式中 :P n CST 的計(jì)算功率 , k W ;S F 服務(wù)系數(shù) , S F =1. 251. 4;P a 傳動(dòng)滾筒軸功率 , k W 。例如 :已知傳動(dòng)滾筒軸功率 P a =230k W , 傳動(dòng)滾筒軸直徑 D =1000mm , 帶速 V =2. 5m /s 。1 計(jì)算速比傳動(dòng)滾筒軸轉(zhuǎn)速 :n 2=D=3. 141=47. 8r/min 電機(jī)轉(zhuǎn)速 :n 1=1480r/min速比 :n =n 1/n 2=1480/47. 8=30. 962 計(jì)算功率P n

8、=S F P a =1. 4230=322k W3 確定 CST 規(guī)格當(dāng)速比 i =31. 63時(shí) , CST420的許用功率可查 表為 339k W , 滿 足 要 求 。 CST 的 規(guī) 格 可 確 定 為 CST420K -31. 63。 (2 CST 的電氣接口以防爆型電控系統(tǒng)為例 , CST 控制系統(tǒng)的構(gòu)成 如圖 2所示 。圖 2 CST 控制系統(tǒng)的構(gòu)成 1 CST ; ( ;c . (開關(guān)量無源接點(diǎn) ;故障 (開關(guān)量無源接點(diǎn) ; e . CST 報(bào)警 (開關(guān)量無源接點(diǎn) ; f . CST 達(dá)到滿速 (開關(guān)量無源接點(diǎn) 。2 用戶提供給 CST 控制箱信號(hào)a . 交流 220V 5%或

9、 220V 5%電源 ; b . 冷卻泵運(yùn)行返回信號(hào) (開關(guān)量無源接點(diǎn) ; c . 風(fēng)扇運(yùn)行返回信號(hào) (開關(guān)量無源接點(diǎn) ; d . 加熱器運(yùn)行返回信號(hào) (開關(guān)量無源接點(diǎn) ; e . 主電機(jī)運(yùn)行返回信號(hào) (開關(guān)量無源接點(diǎn) ; f . 慢動(dòng)選擇信號(hào) (開關(guān)量無源接點(diǎn) ; g . 制動(dòng)閘返回信號(hào) (開關(guān)量無源接點(diǎn) ; h . 主電機(jī)功率信號(hào) (模擬量 420mA ; i . 皮帶機(jī)速度信號(hào) (模擬量 420mA 。 5 輸送機(jī)起 、 停車流程用戶操作臺(tái)的面板分為顯示面板和操作面板 。 顯示面板上顯示各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行返回信號(hào)與皮帶基 本保護(hù)的故障信號(hào) ; 操作面板上有起動(dòng) 、 停止 、 急停 、 慢動(dòng)

10、、 信號(hào)等按鈕以及工作方式轉(zhuǎn)換開關(guān) 。工作方 式分為集控 、 就地 、 閉鎖 、 檢修與手動(dòng) :(1 集控當(dāng)組成生產(chǎn)流水線時(shí) , 本機(jī)按前后機(jī)的流程要 求自動(dòng)起停 , 同時(shí)監(jiān)測(cè)各設(shè)備以及保護(hù)傳感器的工 況 , 并將其傳送給 CST 控制箱 。(2 就地由本機(jī)操作人員控制皮帶機(jī)的起停 , 并具有前 85 煤 礦 機(jī) 電 2005年第 5期 后級(jí)閉鎖功能 , 所有保護(hù)均投入 。(3 檢修 當(dāng)設(shè)備發(fā)生非主要故障時(shí) , 可將保護(hù)旁路 , 繼續(xù) 開車 。 此時(shí)可以邊檢修 、 邊運(yùn)行 , 最大限度滿足生產(chǎn) 要求 。 CST 慢動(dòng)僅在此方式下進(jìn)行 。(4 手動(dòng) 主要用于設(shè)備的調(diào)試階段 。 當(dāng)控制核心發(fā)生故

11、障時(shí) , 也可作為臨時(shí)生產(chǎn)的應(yīng)急措施 。 此時(shí) , 可由本 機(jī)操作人員操作相應(yīng)主電機(jī)的起停按鈕來控制輸送 機(jī) 。(5 閉鎖本機(jī)處于非工作狀態(tài) , 不能起停車 。 當(dāng)各設(shè)備與保護(hù)傳感器均無故障時(shí) , 合上開關(guān) 柜 、 控制箱的電源 , 選擇工作方式 , 先按下信號(hào)按鈕 , 進(jìn)行起車前預(yù)警 。 確認(rèn)可以開車 , 再按下起動(dòng)按鈕 , 系統(tǒng)按圖 3流程起動(dòng) 。 正常停車與故障停車流程如 圖 3、 圖 4所示 。圖 3 起動(dòng)流程圖圖 4 停車流程圖6 上位機(jī)軟件的組成及功能CST 控制箱中裝有觸摸屏 , 給操作員提供操作監(jiān)測(cè)界面 。在觸摸屏上顯示了 CST 系統(tǒng)中所有設(shè)備的工況 、 所有傳感器的信號(hào)以及

12、詳細(xì)的故障內(nèi)容 , 還可以設(shè)定可變參數(shù) 、 操作密碼等 。該軟件主要包 括以下幾個(gè)畫面 :總畫面 、 帶式輸送機(jī)設(shè)置 、 CST 設(shè) 置 、 CST 狀態(tài) 、 帶式輸送機(jī)打滑 、 主 /從選擇畫面及帶 式輸送機(jī)故障等 。 在防爆系統(tǒng)的應(yīng)用中 , 因無法直接使用觸摸屏 , 可以通過一個(gè)按鈕控制盒操縱屏幕對(duì)輸送機(jī)進(jìn)行監(jiān) 控 。 按鈕信號(hào)通過電纜輸入給電控箱中的 P LC 。 . 控 制盒上的按鈕是 :急停 、 復(fù)位 、 上翻 、 下翻 、 選擇和目 標(biāo) 。(1 上翻按鈕 按上翻按鈕以選擇上一個(gè)顯示畫面 。在 P LC 程序中 , 每按一次上翻按鈕 , 畫面號(hào)計(jì)數(shù)器將減少一 次計(jì)數(shù)直到 1。若繼續(xù)按

13、此按鈕 , 則畫面號(hào)計(jì)數(shù)器 的值為最大屏幕數(shù) 。(2 下翻按鈕 按下翻按鈕以選擇下一個(gè)顯示畫面 。在 P LC 程序中 , 每按一次下翻按鈕 , 畫面號(hào)計(jì)數(shù)器將增加一 次計(jì)數(shù)直到最大畫面數(shù) 。若繼續(xù)按此按鈕 , 則畫面 號(hào)計(jì)數(shù)器的值回到 1。(下轉(zhuǎn)第 61頁 95 2005年第 5期煤 礦 機(jī) 電 與偏心輥的間隙逐漸減小 , 最終迅速將下滑的空段 膠帶制動(dòng) 。1 偏心輪 ; 2 機(jī)架 ; 3 柔性帶 ; 4 摩擦輪 ;5 支架 ; 6 角架 ; 7 制動(dòng)梁 ; 8 閘塊 ; 9 整定螺栓 ; 10 立輥圖 1 上膠帶斷帶保護(hù)器結(jié)構(gòu)示意圖1 托架 ; 2 輸送機(jī)架 ; 3 連桿 ; 4 下托架

14、; 5 下托輥輪 ; 6 偏心輪 ; 7 螺栓 ; 8 撥桿 ; 9 滾筒圖 2 下膠帶斷帶保護(hù)器結(jié)構(gòu)示意圖4 安裝和維護(hù)上斷帶保護(hù)器沿線布置的平均間距為 150m , 下斷帶保護(hù)器沿線布置的平均間距為 100m 。 安裝前首先要檢查斷帶保護(hù)器機(jī)架有無變形 , 各焊縫有無開焊 、 托輥與閘塊的動(dòng)作是否靈活 , 偏心輥筒體與軸承蓋的過盈配合有無松動(dòng) 。各組保護(hù)器可在沿線均勻布置 , 也可集中布置 在沿線上方 。 保護(hù)器安裝在輸送機(jī)架上應(yīng)平直 、 不 變形 。 并須保證中部圓柱托輥與膠帶緊密接觸 , 用 手盤動(dòng)中部圓柱托輥轉(zhuǎn)動(dòng) , 應(yīng)靈活可靠 , 無阻滯現(xiàn) 象 。 上保護(hù)器應(yīng)保證閘瓦與偏心托輥平行

15、 , 閘塊的 上側(cè)間隙應(yīng)保持在 23mm 左右 , 間隙為上大下小處 于傾斜狀態(tài) ; 下保護(hù)器應(yīng)保證與下托輥平行 , 偏心托 輪與下膠帶間隙調(diào)整到 27mm 左右 。安裝后須進(jìn) 行打倒轉(zhuǎn)試驗(yàn) , 發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理 。進(jìn)行重載和空 載運(yùn)行時(shí) , , 發(fā)現(xiàn)問 題及時(shí)處理 。, 以及保護(hù)器各處的 栓及機(jī)架上連接螺栓的緊固情況 。 , 并進(jìn)行一次打 倒轉(zhuǎn)試驗(yàn) 。 在輸送和運(yùn)行過程中不可撥動(dòng)下保護(hù)器 的觸發(fā)機(jī)構(gòu) , 以免出現(xiàn)誤動(dòng)作 。由于該產(chǎn)品在設(shè)計(jì)時(shí)間較為緊迫 , 故存在一定 的缺陷 , 諸如拆裝檢修不方便 , 軸承處未采取密封措 施 , 下斷帶保護(hù)器未設(shè)電氣閉鎖功能等 , 存在一定的 安全隱患 。作

16、者簡(jiǎn)介 :郭經(jīng)州 (1995- , 男 , 助理工程師 。 1995年畢業(yè)于福建 煤炭工業(yè)學(xué)校機(jī)電工程專業(yè) , 現(xiàn)在永安煤業(yè)有限責(zé)任公司從事機(jī)電 工作 , 發(fā)表文章 1篇。(收稿日期 :2005-03-16; 責(zé)任編輯 :陳錫強(qiáng) (上接第 59頁 (3 目標(biāo)按鈕目標(biāo)按鈕的功能類似目標(biāo)選擇器 , 按動(dòng)此按鈕 目標(biāo)計(jì)數(shù)器即開始從 1S 循環(huán)計(jì)數(shù) 。目標(biāo)計(jì)數(shù)器 與屏幕號(hào)計(jì)數(shù)器一起給畫面上的每個(gè)目標(biāo)一個(gè)唯一 的編碼 。 當(dāng)選定一個(gè)畫面時(shí) , 此畫面上的目標(biāo)可由 目標(biāo)按鈕選定 , 按動(dòng)此按鈕使光標(biāo)移至下一個(gè)目標(biāo) 。(4 選擇按鈕 當(dāng)某個(gè)目標(biāo)被選定時(shí) , 該目標(biāo)就可通過選擇按 鈕進(jìn)行操作 。例如 , 當(dāng)選定的目標(biāo)是“ 增加起動(dòng)時(shí) 間 ” 時(shí) , 每按動(dòng)一次選擇按鈕 , 起動(dòng)時(shí)間就按照預(yù)置 的步長增加