AM一50型掘进机电控系统的分析与探讨
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第 2 9卷第 1 1 期 2 0 0 8 年 1 1 月 煤矿机械 Co a l Mi n e Ma c h i n e r v Vo 1 2 9 No 1 I N O V 2 O O8 A M一5 0型掘进机电控系统的分析与探讨 侯健(辽宁工程技术大学 机械工程学院,辽宁 阜新 1 2 3 0 0 0)摘要:研究了 A M一5 0型掘进机的电控 系统和发展状况,总结 了系统的特点和功能,并分析 了系统存在的问题,提 出了改进建议,介绍了未来 电控 系统的发展 方向和 目标,最后改进并设计了 P L C控 制 方 法。关 键词:掘进 机;电控 系统;P L C;继 电器 中图分类号:T I M2 1 5 文献标志码:A 文章编号:1 0 0 3 0 7 9 4(2 0 0 8)l 1-0 1 2 8 0 3 An a l y s i s a n d Di s c u s s i o n f o r El e c t r o n i c Co n t r o l S y s t e m 0 f AM 一5 0 Ro a d h e a d e r HOU J i a n (M e c h a n i c a l E n g i n e e ri n g C o l l e g e,L i a o n i n g T e c h n i c al U niv e r s i t y,F u x i n 1 2 3 0 0 0,C h i n a)Abs t r a c t:Th e e l e c t r o n i c c o n t r o l s y s t e m a n d t h e d e v e l o p me n t c o n d i t i o n o f t h e AM 一 5 0 r o a d h e a d e r we r e r e-s e a r c h e dt h e c h a r a c t e r i s t i c a n d t h e f u n c t i o n o f t h e s y s t e m we r e s u mma r i z e d,t h e e x i s t e n c e q u e s t i o n wa s a n a 1 y s e d,t h e i mp r o v e me n t p rop o s a l wa s p u t f o r wa r d,t h e f u t u r e e l e c t r i c all y c o n t rol l e d s y s t e m s d e v e l o p me n t d i r e c-t i o n an d t h e g o a l we r e i n t rod u c e dt h e PL C c o n t r o l me t h o d Was i mp rov e d a n d d e s i g n e d i n t h e e n d Ke y wo r d s:roa d h e a d e r;e l e c t r o n i c c o n t rol s y s t e m:PL C:r e l a y 1 我国悬臂式掘进机发展状况 目前,我国悬臂式掘进机技术 已上了一个新的 台阶,但是,国产机型技术参数基本上与 国外 2 0世 纪七、八十年代初期的轻、中型掘进机水平相当,机 重及截割功率偏低,不能适应大断面及 中硬岩隧道 掘进的需要。国产掘进机 尚有许 多需要改进 的地 方。出现的问题有:掘进机使用过程中电控故障高,机器使用的可靠性差,部分零件刚性不够;缺少适应 摇臂座结构如图 2所示。二 一 1 I 1 L 一、L 一 _ l I 一 l 百蕊蕊 ty I 一 一 一 I l j 。、j 图 2 改造后的摇 臂座 结构 此方案在 2 0 0 4年 6月实施,委托 国内厂家(西 安邦泰公司)对摇臂座进行了加工改造。3改造后的使用效果 改造后的艾柯夫 S I S 0 0采煤机摇臂座使用效果 良好,在榆家梁矿 4 5 2 0 3工作 面使 用 1 8 0 d,过煤量 4 0 0 余万 t,未出现裂纹;在上湾矿 5 1 1 0 3 工作面使用 强烈振动工况的紧固件防松措施等。2 A M一5 0型掘进机电控系统结构概述 掘进机 电控系统作为整机重要 的环节,其设计 的先进性和 可靠性直接影响着掘进机 的性能和使 用,直接影响某个机型的生命力。本文针对 A M一5 0 型掘进机电气控制技术和 目前电控系统发展趋势逐 一介绍,然后对使用过程 中存在的问题和提高系统 可靠性的途径进行探讨。的采煤机(6 4 6 8)使用 9 0 d多过煤量 3 0 0万 t,改造后 的右摇臂座未出现裂纹,而采煤机原装的左摇臂座 已产生 2 0 深 的裂纹。总之,对艾柯夫 s L 5 0 0摇臂座的技术改造是成 功的,达到了预期的效果。参考文献:1 孙登坤 机械设备维修 管理系统的研究与开发 J 机械科 学与技 术,1 9 9 6,2 5(2):5 05 2 2 赵汝嘉 机械结构有限元分析 M 1 版 西安:西安交通大学出版 社 】9 9 0 3 郑光相 栗成杰 采煤机 负压降尘装 置的研究 与应用 J 煤 矿机 械,2 0 0 7,2 8(1 1):1 2 0 1 2 2 作者简介:杨万朝(1 9 5 8 一),陕西华 县人,工程 师,1 9 8 1 年 毕业 于陕西煤矿学校综合机械化采煤专业,神华万利煤 炭分公 司设 备管 理中心 副主任,电话:0 4 7 78 2 0 7 1 8 0,电子信箱:w a n l iy w c h 1 6 3 c o n 1 l 2 8一 收稿 日期:2 0 0 8 0 6 0 3 第2 9 卷第 l l 期 A M一 5 0 型掘进机电控系统的 与 过二二 鳇:!国外早期掘进机 的控制、操作 回路一般都通过 操作安装在隔爆型主令箱上的按钮或手把开关来控 制传统的交流中问继 电器 电路,进 而通过继 电器接 点来对主回路 交流接触器进行 二次控制。A M一5 0 型掘进机一般采用 6 0 0 0 6 6 0 V、5 0 H z的三相交流供 电系统。该系统包括配电站设备和附属的电气系统 及主机电气系统两部分。配电站设备包括 5 0 0 k V A 干式变压器 1 台、低压馈 电开关 1台、照明监控开关 1 台和低压配电箱 1台。附属电气设备包括湿式除 尘器 电动机、输送带转载机电动机等。主机电气设 备包括电气控制箱、截割 电机、油泵 电机、装运机构 电动机、行走机构电动机和照 明灯等。各 配电支路 分别采用熔断器、过热继电器和热敏继电器分别进 行过流、过载和温升保护。控制电路 和照 明电路分 别采用各 自的漏电继电器不间断地监控漏电。截割 部电动机应装有一过热继 电器,其触点 串联在该 电 动机的控制电路 中,对水温进行监控。其 电控系统 实际就是 由电机驱动回路、控制操作 回路、保护回路 及显示回路等几个部分组成。A M一5 0型掘进机 电控 系统 的控制 回路采用大 量的中间继 电器,这些继 电器之 间连线 复杂,使控 制回路增多,使系统速度慢、效率低、控制也相对复 杂;掘进机工作过程中所产生 的剧烈振动常使接线 端子松动,造成控制失灵。由于掘进机在井下的工 作环境比较恶劣,其 电气系统是在 温度高、湿度 大、粉尘大、电压不稳定等条件下工作,故影响电气可靠 性 的因素也 比较复杂。在远距离启动 电动机过程中,由于较大的电压降影响,往往使 中问继电器线 圈不 吸合,导致启动过程失败。矿井下大型电气设 备 比 较多,功率往往都很 大,每台设备的启、停都会给供 电电网电压造成较大的波动;电压 的波动对电气元 件的寿命往往会造成很 大的影 响。由于继 电器多,接线复杂,一旦出现故障,检修 时查线麻烦,给维护 人员造成很大困难,影响生产。针对 A M一5 0型掘进机的 电路功 能,可进行 以 下改进:(1)提高电控箱防滴水性能;(2)用真空接触器代替空气接触器;(3)改进减振器的效果;(4)增设延时环节;3掘进机电控系统的发展方 向 近些 年来,随着 电子元件集成化方面的迅速发 展,集成电路 的品种越来越多,新型元件性能越来越 好,动作速度越来越快,价格便宜、体积小、功耗低、可靠性高的元件得到了广泛 的应用并取得 了良好的 效果。而可编程控 制器 P L C的应用更是使 掘进机 的控制技术和可靠性上 了一个台阶。P L C是 以微处 理为基础,综合计算机与自动化技术而开发的新一 代工业控制器,是 现代工业控制 中进行直接数字控 制的最理想的控制设备,众所周知它不仅减 少了控 制元件的数量、避免 了复杂的外围线路,且具有设 计、施工周期短、编程、调试、检修方便等特点,同时 利用 P IA 2 的断电记忆功能,能方便地查处 P L C外的 故障输入信号,它具有中间继电器不可取代的优越 性,因此,提高 了设备 的可靠性和控制水平。目前,许多发达 国家的掘进机电控 系统,除完成常规 的控 制以外,还具有遥控、程控功能,增设 掘进断 面 自动 控制和掘进定 向功能,故障诊断功能等。为了实现上述电控要求,必须将需要 的输入信 号输入进 P L C中,各种输 出信号 P L C要能输 出,要 选择好 P L C,然后按照控制关系的要求编制 P L C流 程如图 1 所示。(5)减少 湿度、温度、电压波动等 因素对 电子器 件不利影响;(6)提高插件的抗过电压能力和抗干扰能力。一1 2 9一 开始 初始 化 油温高或液位低?-l-一 启动油泵电机J 二=启动转载电机J=二=二=I 启 动 刮 板 电 机I 磊 结束 图 1 主程序状态流 程图 P L C系统应设置多路传感器,它们也都 以开关 0 1:二 型堡 皇控丞统 分 与探讨侯健 第2 9 卷第 l 1 期 量的形式直接连到 P L C的输入电路,在油箱 中的油 温过高、液位过低,或截割电机冷却水压力不足时,或矿井下瓦斯超标,响应信号就会输入到 P L C,P L C 则使控制电机的 P L C输出继电器停止信号,从而断 开电机,起到保护作用,同时通过 P L C的输 出继 电 器控制保护指示灯发出灯光信号和语音报警信号,以确保井下安全。对于各设备和电机在启动之前,其控制交流 电 源变压器要求绝缘 良好,有漏电保护装置检测,如有 绝缘不好现象,则各 电机的控制 电源不能得电。而 且要求油泵电机、转载电机、刮板输送机的正向启动 和截割电机的启 动带 自维持。另外 P E C实时设 备 监控系统。对主截割、油泵、电机运行进行启、停 控制,过 载、漏 电、断相等保护控制,主截 割电机 高、低速定时切换、冷却水水压监控,同时接收来 自 液压油箱传感器的信号,在情况异常时断开相应电 机。各电机保护信号也应以开关量形式输入,其功能 是在电机过载、漏电、断相、过流等情况下,电机综合 保护器接受来自互感器的信号,P L C经扫描梯形图 程序,然后断开控制截割电机启动的输出继电器,从 而停止相应电机,起到保护作用,同时指示灯组发出 故障指示信号和语音报警信号。如图2 所示。为了确保安全,P L C应在梯形图中以软件的形 式设定了控制高、低速截割的输 出继电器互锁,而 且在硬件上控制高、低截割的 2组接触器之 间也进 行了电气互锁,从 而解决高速截割 电机和低速截割 电机不能同时启动的问题。4 结 语 悬臂式掘进机今后发展方向是逐渐扩大其对 煤、煤岩、岩石等不同硬度和各种地质条件的适应能 力,提高掘进效率,降低生产成本,最终实现掘进作 业的完全机械化、自动化和无人控制,使掘进机的潜 力得到了进一步发挥,产生良好的社会经济效益。随着科学技术的不断进步,对这些课题的研究将会 越来越深入,难点将会逐渐解决,系统将会更为完 善,新 的机种和机型也将会不断出现。参考文献:1 梁正喜,黄士功,黄文元,等 掘进机选 型手册 K 北京:煤炭工 业出版社,1 9 8 9 2 周松林,王民 掘进机械化成套设备选型手册 K 北京:煤炭工 业 出版社,1 9 9 0 3 严万生,陈敬开 煤炭采掘机械一条龙专集 M 北京:煤炭工业 出版社,1 9 9 2 4 王迎旭 单片机原理与应用 M 北京:机械工业出版社,2 0 o 5 5 谢运祥,欧阳森 电力 电子单片机控制技 术 M 北京:机械工业 出版社,2 O O 7 6 刘建辉,冀常鹏 单片机智能控制技术 M 北京:国防工业出版 社,2 O O 7 作者简介:侯健(1 9 8 1一),河北邢 台人,硕士研 究生,机械 电子 专业,主要从事机械 电子工程研究,电子信箱:h o u j i a r t5 2 7 1 6 3 c o m 图2 系统组成方框图 收稿日期:2 0 0 80 6 1 1 2 、=、石 、I、石 N#;、e 石、石 、;、占、欢 迎 订 阅 机 械 传 动 杂 志 机械传动 杂志创刊于 1 9 7 7 年(原名齿轮)。是由国家科委批准的国内外公开发行的国家级科技刊物,由中国机械工业 联合会主管,郑州机械研究所、中国机械工程学会、中国齿轮专业协会共同主办,中国机械工程学会机械传动分会协办。本刊是中文核心期刊、国家教委认定重要期刊,中国科学引文数据库和中国学术期刊综合评价数据库来源期刊,中国科 技论文统计用刊,中国期刊网、中国学术期刊(光盘版)入编期刊。万方数据 一数字化期刊群入网期刊,中文科技期刊数据库(全文)收 录期刊。本刊主要报导机械传动领域(包括齿轮传动、机构学、链传动、带传动、机械无级变速传动等)及相关领域的理论研究、设 计计算(包括 C A D、C A P P等)、实验研究及装置、测量技术及 量仪、材料 热处理技术及 设备、加工 刀具、制造技术(包括 C A M等)及机床、润滑技术、控制技术(包括 N C,C N C等)、质量与管理技术(包括 P D M,C I MS 等)、开发应用等方面的新成果、新技术、新 工艺以及国内外发展动向等方面的论著和信息。本刊设有理论研究、设计计算、试验分析、开发应用、工艺实践、经验与信息 和行业综述等栏目。本刊竭诚欢迎机械行业的各类人士踊跃投稿,欢迎相关企业在我刊刊登广告。本刊的读者对象主要是从事机械类及机械传动行业(齿轮传动,链传动,带传动,机械无级变速传动,机构学)的教学、科 研人员,企业经营、技术工艺人员,机械类高等院校的学生等。机械传动 杂志为双月刊,国内统一代号:C N 4 1 1 1 2 9 T H,国际标准刊号:I S S N 1 0 0 4 2 5 3 9,广告许可证号:4 1 0 1 0 0 4 0 0 0 0 1 1。邮发代号:3 6 3 6。全国各地邮局均可订阅。2 0 0 9年每期 1 0元,全年 6 期共 6 0元。编辑部地址:河南省郑州市嵩山南路 8 l 号邮编4 5 0 0 5 2 电话:0 3 7 1 6 7 7 0 8 1 7 传真:0 3 7 1 6 7 7 1 0 8 1 7 Em a i l:j x c d e h i n a j o u ma 1 n e t 网址:h t t p:j x c d c h i n a j o u rn a 1 n e t e l l 一1 3 0
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