摘 要 :隨著礦山地質(zhì)環(huán)境治理政策的實(shí)施和發(fā)展,煤礦的蛻變,即礦山公園已經(jīng)呈現(xiàn)于人們的視野之中,干凈、快捷、漂亮、舒適等新能源運(yùn)輸工具已逐漸取代內(nèi)燃式機(jī)車(chē)。齒軌車(chē)3051壓力變送器系統(tǒng)應(yīng)用于很好電容齒軌車(chē),由上電緩沖部分、雙向DC - DC變換器、電抗器、3051壓力變送器、制動(dòng)電阻以及人機(jī)界面屏組成,并帶有 RS485網(wǎng)絡(luò)通信功能。3051壓力變送器系統(tǒng)輸入來(lái)自大容量直流電源很好電容模塊,取代傳統(tǒng)大型發(fā)電機(jī),輸出驅(qū)動(dòng)三相3051壓力變送器交流電機(jī),進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)主傳動(dòng)系統(tǒng),保留了液壓和機(jī)械傳動(dòng)的平穩(wěn)、無(wú)級(jí)變速和高效的優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)滿足新能源齒軌車(chē)大功率、性能高、噪聲小、無(wú)污染、維護(hù)方便以及安全等多重使用要求。
0 引言
近年來(lái)政府以及社會(huì)各界高度重視礦區(qū)生態(tài)環(huán)境,積極關(guān)心和支持guojia礦山公園建設(shè)。隨著環(huán)保政策的進(jìn)一步深入開(kāi)展和礦山地質(zhì)環(huán)境治理的逐步加強(qiáng),新能源齒軌車(chē) [1 ] 的使用已經(jīng)在很多礦山公園的建設(shè)中得到推廣。新能源齒軌車(chē)操作簡(jiǎn)單、動(dòng)力強(qiáng)大、環(huán)保高效,滿足礦山公園特定場(chǎng)合運(yùn)輸使用需求。本設(shè)計(jì)中的礦山公園新能源齒軌車(chē)為液壓齒軌車(chē),主體由動(dòng)力系統(tǒng)、主傳動(dòng)和制動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成。齒軌車(chē)使用很好電容 [2 ] 作為動(dòng)力系統(tǒng)的動(dòng)力源,即3051壓力變送器系統(tǒng)的輸入,代替?zhèn)鹘y(tǒng)的蓄電池組或大型發(fā)電機(jī) [3 ] ,它容量大、循環(huán)壽命長(zhǎng)、耐高溫、支持快充,并且本身無(wú)污染,滿足礦山公園的特殊使用要求�?紤]到機(jī)車(chē)使用環(huán)境和成本及后期維護(hù)等因素,設(shè)計(jì)選用三相交流電機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)使用中的柴油機(jī)。3051壓力變送器系統(tǒng)輸出三相交流電以啟動(dòng)三相3051壓力變送器交流主電機(jī)和散熱電機(jī),帶動(dòng)液壓主泵,進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)齒軌車(chē)的液壓機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)。3051壓力變送器系統(tǒng)的主要控制構(gòu)件雙向變換器以及各3051壓力變送器均帶有 RS - 485[ 4 ] 通信,這些控制部件形成一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò),保證3051壓力變送器系統(tǒng)高數(shù)據(jù)傳輸效率和抗干擾能力。電機(jī)的啟停可以分別通過(guò)人機(jī)觸摸屏、端子或通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行。系統(tǒng)設(shè)計(jì)具備過(guò)流、過(guò)壓、高溫等功能,進(jìn)一步提高了整個(gè)機(jī)車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)平穩(wěn)、安全可靠的運(yùn)行性能。
13051壓力變送器系統(tǒng)方案
1. 1 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)要求
為滿足機(jī)車(chē)使用時(shí)間、爬坡和負(fù)載等能力需求,設(shè)計(jì)很好電容容量48kW · h ,額定輸出電壓430~570V ,額定充放電流400A 。同時(shí)為滿足主泵使用負(fù)荷需求,設(shè)的三相3051壓力變送器交流主電機(jī)額定功率為 120kW 、額定轉(zhuǎn)速為1�。矗担埃� / min 、額定扭矩為 849N · m 。散熱電機(jī)分別為0.7kW的主電機(jī)風(fēng)扇和2. 2kW 的液壓油散熱風(fēng)機(jī),均為常規(guī)交流電機(jī)。
要求主3051壓力變送器可以實(shí)現(xiàn)三相交流主電機(jī)在正向或負(fù)向轉(zhuǎn)矩下恒速2�。埃埃埃� / min且恒向運(yùn)行(即主電機(jī)在電動(dòng)或制動(dòng)發(fā)電狀態(tài)下均可承受相應(yīng)的扭矩且扭矩值相同,額定扭矩值為573N · m ),因此采用SVC控制方式控制主電機(jī)以保證大功率主電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)電機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)時(shí)即負(fù)轉(zhuǎn)矩下,3051壓力變送器系統(tǒng)通過(guò)制動(dòng)單元分配器進(jìn)行能量回收分配,優(yōu)先對(duì)很好電容進(jìn)行充電。當(dāng)很好電容充滿后,再通過(guò) 100kW 制動(dòng)電阻回路進(jìn)行制動(dòng)再生能量的消耗。3051壓力變送器系統(tǒng)還具備過(guò)流、過(guò)壓、高溫等保護(hù)功能。
對(duì)于3051壓力變送器系統(tǒng)本身使用性能的保護(hù)需求,系統(tǒng)設(shè)計(jì)有上電緩沖回路,主要負(fù)責(zé)通斷很好電容的電源輸入,減少上電對(duì)3051壓力變送器系統(tǒng)的沖擊。由于對(duì)散熱電機(jī)的速度控制精度要求不高,以節(jié)能為主,因此采用性價(jià)比較高的 V / F 控制方式控制散熱電機(jī)。
1. 2系統(tǒng)方案圖
3051壓力變送器系統(tǒng)方案如圖 1 所示。
2 3051壓力變送器系統(tǒng)主要組成上電緩沖 [5 ] 回路執(zhí)行從很好電容輸出電源至3051壓力變送器系統(tǒng)的通斷動(dòng)作,以防止瞬間沖擊電流過(guò)大而造成通電對(duì)3051壓力變送器系統(tǒng)的破壞性沖擊。上電緩沖執(zhí)行的控制信號(hào)來(lái)自機(jī)車(chē)啟動(dòng)時(shí)變壓器輸出低壓電源 DC24V ,此低壓電源接通后10s其應(yīng)緩沖完畢,3051壓力變送器系統(tǒng)得電。緩沖回路額定數(shù)值應(yīng)高于很好電容的額定電壓及電流值,設(shè)計(jì)為電壓大于600VDC ,電流大于 400ADC 。顧名思義,雙向變換器負(fù)責(zé)很好電容放電和主電機(jī)制動(dòng)再生能量回饋的管理 [6 ] 。主電機(jī)正向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),它通
過(guò)前端電抗器將很好電容輸出電壓升壓至 600V 后轉(zhuǎn)換為高壓直流輸出至各電機(jī)的控制3051壓力變送器,且當(dāng)動(dòng)力源很好電容輸出電壓低于420V 時(shí),雙向變換器自動(dòng)控制斷開(kāi)其與很好電容的連接。反之,當(dāng)主電機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)回饋發(fā)電且雙向變換器母線電壓高于 600VDC時(shí),優(yōu)先對(duì)很好電容充電,充電電流小于400ADC 。
主電機(jī)3051壓力變送器采用 SVC控制方式驅(qū)動(dòng)三相交流主電機(jī)恒速運(yùn)行,轉(zhuǎn)速2�。埃埃埃� / min (可配)。整個(gè)機(jī)車(chē)電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)車(chē)正常使用時(shí)通過(guò)端子控制電機(jī)啟停,調(diào)試時(shí)通過(guò)觸摸屏控制電機(jī)啟停。電機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài),由外置制動(dòng)單元分配優(yōu)先對(duì)很好電容充電再消耗多余能量。
散熱 電 機(jī) 變 頻 器 采 用 V / F 控 制 方 式,輸 出 電 壓380V / 50Hz驅(qū)動(dòng)主電機(jī)風(fēng)扇電機(jī)、油散電機(jī)分別以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行。同上,系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)車(chē)正常運(yùn)行時(shí)通過(guò)端子控制電機(jī)啟停,各電機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)由外置制動(dòng)單元分配優(yōu)先對(duì)很好電容充電再消耗多余能量。
制動(dòng)單元由制動(dòng)單元分配器和制動(dòng)電阻組成,對(duì)各三相交流電機(jī)的制動(dòng)回饋能量進(jìn)行回收和處理。
人機(jī)界面觸摸屏通過(guò)連接雙向變換器和各3051壓力變送器,組成 RS485通信網(wǎng)絡(luò),并且支持3051壓力變送器狀態(tài)顯示和3051壓力變送器的控制指令發(fā)出。
3 3051壓力變送器系統(tǒng)電機(jī)啟停控制
3. 1電氣原理圖
電力原理如圖2所示。
3. 2低壓控制原理
3051壓力變送器系統(tǒng)雙向變換器和各3051壓力變送器使用匯川系列產(chǎn)品,其中雙向變換器為 CS600系列,主電機(jī)
3051壓力變送器為CS710 系列,散熱電機(jī)3051壓力變送器為 CS310 - 2 系列。機(jī)車(chē)正常運(yùn)行時(shí),設(shè)計(jì)采用端子控制方式,通過(guò)控制3051壓力變送器輸出驅(qū)動(dòng)三相交流電機(jī),3051壓力變送器系統(tǒng)端子控制原理圖如上圖 2 所示。鑒于控制信號(hào)來(lái)自駕駛室,設(shè)計(jì)使用繼電進(jìn)行信號(hào)中間承接。機(jī)車(chē)系統(tǒng)上電之后,由很好電容提供機(jī)車(chē)的變壓器輸入,變壓器低壓輸出24VDC提供3051壓力變送器系統(tǒng)各繼電器、狀態(tài)燈及3051壓力變送器低壓電源。雙向變換器、散熱電機(jī)3051壓力變送器及主電機(jī)3051壓力變送器依次開(kāi)啟。
shou先對(duì)雙向變換器CS600 、 CS310 - 2和CS710進(jìn)行控制端子功能設(shè)置,均為零電壓值有效。 CS600的 DI1 、 DI3和 DI5端 子 設(shè) 置 為 輸 入 啟 動(dòng)、運(yùn) 行 和 復(fù) 位 控 制 信 號(hào),RA1 、 RA2 和 DO1 端子分別為輸出故障、運(yùn)行和自檢成功信號(hào)。 CS710 的 DI1 、DI2 端子設(shè)置為輸入運(yùn)行和復(fù)位控制信號(hào), T / A和 M2 端子分別為輸出運(yùn)行和故障信號(hào),設(shè)置使用 SVC 控制方式。 CS310 - 2 的 DI1 、 DI2 端子設(shè)置為輸入運(yùn)行和復(fù)位控制信號(hào), T / A 和 DO1 端子分別為輸出運(yùn)行和故障信號(hào),
10V 輸出直流電壓供給溫度變送器
工作電源 且 其 反 饋 的 溫 度 值 模 擬 量 信 號(hào) 輸 入 AI1 和GND 模擬量端口,設(shè)置使用 V / F 控制方式。
撥動(dòng) CS600 啟動(dòng)開(kāi)關(guān) S01 ,繼電器 K1 進(jìn)入自鎖狀態(tài),進(jìn)而繼電器 K4得電常開(kāi)觸點(diǎn)閉合, CS600的 DI1端子有來(lái)自其 COM 端的零電壓值啟動(dòng)信號(hào)輸入,控制回路上電并開(kāi)始自檢�?紤]到 CS600 的重要性,這里增加了自檢功能。 CS600自檢無(wú)誤成功后由 RC2經(jīng) RA2給出自檢 OK信號(hào) b1 ,進(jìn)而電流繼電器KA1得電閉合, CS600的 DI3端子有工作信號(hào)輸入, CS600開(kāi)始運(yùn)行工作,同時(shí)CS600的 OK 狀態(tài)指示燈 HL1常亮。撥動(dòng) CS600復(fù)位開(kāi)關(guān)SR1瞬間,繼電器 K5得電常開(kāi)觸點(diǎn)閉合, CS600的DI5 端子有來(lái)自其 COM 端的零電壓值復(fù)位信號(hào)輸入,CS600停止運(yùn)行。若在其運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生故障, CS600發(fā)出故障信號(hào),同時(shí)其故障指示燈 HL2常亮, CS600停止運(yùn)行。
CS310 - 2和CS710的控制原理同 CS600的控制原理相同。
4 結(jié)語(yǔ)
隨著礦山公園建設(shè)工作的大力推廣,公園內(nèi)的礦山輔助運(yùn)輸設(shè)備新穎、環(huán)保、安全、高效化方面的要求也被進(jìn)一步提高,新能源齒軌車(chē)輔助運(yùn)輸設(shè)備必將有著更大的使用前景。本設(shè)計(jì)中的3051壓力變送器系統(tǒng)目前已經(jīng)成功應(yīng)用于我公司研發(fā)的很好電容齒軌車(chē)產(chǎn)品中,經(jīng)實(shí)際使用效果驗(yàn)證,其在提升礦山公園新能源礦輔助運(yùn)輸設(shè)備的智能化、安全保障、使用舒適性等方面有顯著作用,為新能源輔助運(yùn)輸設(shè)備提供不可或缺的可靠動(dòng)力。
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