3500/15 127610-01 本特利

本特利 3500/15  127610-01

本特利 3500/15  127610-01

本特利 3500/15  127610-01

本特利 3500/15  127610-01

3  PLC控制变频器实现带式输送机动态调速

位于济宁市任城区的兖州矿业（集团）公司济宁三号煤矿北部带式输送机的控制系统采用1765-L55M12型PLC。考虑到该系列控制器的可扩展性，他们通过加装模块来控制变频器的输出频率，进而实现了变频器的动态变频。

⑴改造原因。

虽然变频器的能量转换比非常高，基本上没有消耗，相对于耦合器来说是非常节能的，但是变频器的真正优点——变频这个功能并没有发挥出来。煤矿井下很多时候并不需要带式输送机全速运转，例如采煤工作面不生产时带式输送机只拉掘进工作面开采的煤矸，运载量非常小；有的时候带式输送机连续10min以上空载运行，造成大量电力浪费。

⑵动态调速。

①首先，给变频器固定两种频率，一种是轻载模式，一种是重载模式。通过ControlNet通讯读取北部带式输送机前一级带式输送机的电动机电流大小，北二带式输送机的3台电动机电流从50A到80A不等。他们设计的流程是当北二带式输送机电动机电流满足50A＜I＜60A持续2min（北部带式输送机满速时的运转周期是1.6min）时，认为北部带式输送机处于轻载状态，将电动机频率调至25Hz，北部带式输送机以2.4m/s速度运行；当北二带式输送机电动机电流满足I＞60A持续5min（北二带式输送机运转周期是6.25min）时，认为北部带式输送机将处于重载状态，由PLC控制模块模拟量输出模块调整变频器频率，以1Hz/s速度增加到50Hz，此时北部带式输送机以4.8m/s速度运行。

②经过上述步骤试运行一段时间后，对带式输送机进行动态功率平衡改造。因为一旦采用电动机直连减速箱的硬连接方式，则各电动机的频率值不可能完全相等，因此要做到带式输送机各电动机的动态功率平衡，必须通过监测各电动机电流信号来实现。这点类似CST软启动装置的程序设计。首先需要设定1个主驱，其余各驱动以主驱为参照物，电动机电流的平衡点向主驱靠近。例如，遇到煤量变化的时候，先要考虑的是调节主驱的频率，主驱频率变化后其余电动机电流必定不等，因此调节这些电动机的频率使其与主驱的电动机电流尽量相近。这就是动态变频的基本思路。在此还需考虑两个问题：电动机电流是一个很不稳定的数值，所以调节电动机频率时的速度不宜过快，他们按照0.01Hz/10ms的速度进行调节，防止电流变化太快；由于电动机电流在采集数据时非常不稳定，应注意电动机电流在采集时出现干扰，他们采用电动机电流在一段时间平均值来判断其准确数值。

⑶使用效果。

根据该矿电动机电流记录来看，空载及轻载运行时间平均4h/d，全年共生产353d，按调速运行后降速50%计，全年节省电费8.4万元；滚筒在重载启动时基本不存在单驱动受力情况，节约材料费用10万元。

4  可控制动配合PLC实现下运带式输送机软制动

新版《煤矿安全规程》第三百七十三条明确规定：倾斜井巷中使用的带式输送机，上运时，必须同时装设防逆转装置和制动装置；下运时，必须装设制动装置。其第九款还规定：下运带式输送机应加设软制动装置。按照《煤矿安全规程》的规定，位于济宁市任城区的兖州矿业（集团）公司济宁三号煤矿在五采区安装的下运带式输送机中加设了KZP系列盘式可控制动装置，配合美国AB公司生产的PLC，实现了对下运带式输送机的软制动。

⑴KZP系列盘式可控制动装置

是机电液一体化设备，由制动装置、液压站及配套电控系统组成。盘式可控制动装置的制动力矩由闸瓦与制动盘摩擦而产生，调节闸瓦对制动盘的正压力即可改变制动力，而制动器的正压力又与液压系统的控制油压成比例。机械设备正常工作时油压达到大值，此时正压力为0，闸瓦与制动盘间留有1～1.5mm间隙，即制动闸处于松闸状态。机械设备需制动时，电液控制系统根据工况发出控制指令，使制动装置按照预定程序自动减小油压以达到制动要求。盘式可控制动装置在环境温度为40℃时每小时制动10次，盘面高温度远小于150℃，并且无火花产生。与电控装置配合，可使大型机械设备停车减速度保持在0.05～0.3m/s2，系统突然断电时仍能确保大型机械（尤其是带式输送机）设备平稳地减速停车。其液压控制系统采用双回路结构，两回路完全对称，可以互为备用。

⑵盘式可控制动装置与PLC配合应用

①松闸过程。首先由PLC控制器向制动装置发送松闸指令，由开关量输出模块为电磁换向阀提供127V电源，并命令油泵电动机工作，随后由PLC中的模拟量输出模块增加电液比例阀的电流，油压逐渐上升，蓄能器充液，此时制动力矩减小。当油压大于4.5MPa时，制动闸瓦打开，带式输送机具备开机条件。

②正常工作。带式输送机正常工作时，电液比例阀的电流按照PLC电控系统的要求变化来调节油压和制动力矩，使油压保持在大6MPa左右，制动器保持大松闸间隙，确保带式输送机正常运行。

③正常制动。带式输送机接收到正常停车指令后，PLC的模拟量输出模块按照程序设计缓慢地减小输出电流，进而减小油压和制动力矩，以使带式输送机停车减速度保持在0.1～0.3m/s2。带式输送机完全静止时，油泵电动机、电液比例阀和电磁换向阀断电，系统停止工作，压力瞬间清零，制动闸完全闭合。

④紧急制动与系统突然断电。当带式输送机接收到紧急停车的指令或者供电系统突然断电的时候，电动机、电液比例阀和电磁换向阀断电，系统进入另外一套降压模式。首先通过溢流阀使油压降至预先的调定值，制动闸快速贴近制动盘，随后蓄能器的油压通过调速阀卸压，制动力矩逐渐增大，机电设备平稳减速停车。