专利名称：全数字式矿用防爆变频电控装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及矿山机电设备技术领域，尤其是涉及用于井下包括提升机在内的
设备控制的一种全数字式矿用防爆变频电控装置。
背景技术：
矿山设备(特别是煤矿风机、水泵、压縮机)的特点主要是功率超大，有的风机 (水泵、压縮机)电机功率达1000KW—一2000KW及以上，对控制装置的主要要求是要求电 控装置安全可靠；要求具有防爆性能，能够用于需要隔爆的场所；要求对压力或流量或温 度的控制调节可靠、灵敏、自动化效果好、维护方便；要求节能降耗降噪。目前，计算机数字 控制技术运用于矿山设备的理念已经得到广泛认同，但我国矿山设备特别是风机、水泵、压 縮机等设备的控制装置绝大部分还在使用由继电器、接触器等器件组成的逻辑控制系统， 个别矿山使用了进口的数字式控制设备。但现有的这些指控设备均有各自的缺陷，传统的 继电器接触器组成的逻辑控制系统结构复杂、体积庞大，能耗高、防爆设计要求较高，而目 前进口的数字式控制设备不仅成本高，而且维护不方便。因此，需要一种成本较低、安全可 靠、操作维护方便的自动控制装置以适应矿山设备的自动控制，尤其是风机、水泵用自控装 置。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种全数字式矿用防爆变频电控装置，提 高安全可靠性，减少维护工作量，提高作业效率，降低能耗。 为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案 该全数字式矿用防爆变频电控装置包括防爆开关、防爆控制台、防爆滤波电抗器 和防爆变频调速装置，防爆开关、防爆滤波电抗器和防爆变频调速装置的主回路依次连接， 防爆开关的输入端子与外部电网连接，防爆变频调速装置的输出端子与电动设备的输入端 子相连；防爆控制台分别与防爆开关、防爆滤波电抗器、防爆变频调速装置的控制回路以及 电动设备的编码器相连。 进一步，所述的防爆变频调速装置包括有热管式散热器； 进一步，所述的防爆控制台包括有人机交互式微型计算机。 本实用新型的有益效果是本实用新型采用全数字式变频控制，将数字变频技术 应用于矿山的主要耗能设备(风机、水泵、提升机和压縮机等)，本实用新型用于矿山的风 机等流体设备，不仅节能效果显著(实验数据表明，节电达到30%以上)，而且安全性能提 高，维护量大幅度下降，效率提高。具体讲包括以下特点 1)本装置是融工业计算机技术、防爆技术、变频技术、热管散热技术和现代自动控
制技术为一体的新技术产品，具有过程控制程序化、智能化、网络化的特点。 2)本装置控制性能较为优良，控制功能可扩展，通过设置内部程序，即可快速满足
不同现场条件、不同用户的要求，因此，本装置具有很强的适应性，可广泛应用于煤炭、冶金等矿山工业自动化控制领域，以及竖井、斜井、单水平、多水平等复杂的提升场合。 3)本装置结构紧凑，工艺设计合理，功能完善，具有信号闭锁、自我诊断，故障记
忆，语言报警等功能。 4)本装置的变频器采用具有能量回馈电网功能的四象限运行高性能矢量控制变 频器，低频起动力矩大，高速动态精度高。 5)本装置内的功率器件采用德国进口器件，直接安装在专用热管散热器上，热管 散热器为空气自然对流方式，不需要风机和冷却水、油等。 6)本装置的防爆控制台采用高可靠性的进口 PLC可编程控制器及串行通讯显示 技术，其接线较为简单，使用维护方便，可靠性较高。 本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐 述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，可 以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现或者获得启示。
附图为本实用新型的原理框图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。 如附图所示，本实用新型的全数字式矿用防爆变频电控装置包括防爆开关1、防爆 控制台6、防爆滤波电抗器2和防爆变频调速装置3，防爆开关1、防爆滤波电抗器2和防爆 变频调速装置3的主回路依次连接，防爆开关1的输入端子与外部电网连接，防爆变频调速 装置3的输出端子与电动设备4的输入端子相连；防爆控制台6分别与防爆开关1、防爆滤 波电抗器2、防爆变频调速装置3的控制回路以及电动设备4的编码器5相连。 实施时所述的防爆变频调速装置3由变频器、防爆箱、散热器组成，其中散热器采 用热管式散热器，变频器采用韩国收获四象限变频器。防爆滤波电抗器2由电抗器、变压 器、电容、检测板和防爆箱组成。防爆滤波电抗器2中主要元器件的作用(1)、变压器为 外部控制回路提供AC220V电源；(2)、检测板为变频器箱提供电源电压的同步相位和幅值； (3)、充电电阻的作用限制变频调速器上电时母线电容的充电电流；(4)、电抗器L与滤波 电容C的作用减少变频器对电网的谐波干扰；改善电网质量，提高变频装置功率因数，减 少无功；减少电源浪涌对变频器的冲击，提高变频装置可靠性；组成LC低通滤波器，对回馈 输出进行滤波，消除高频分量，使变频器回馈电压波形接近正弦波。 所述的防爆控制台为全数字式防爆控制台，实施时采用有人机交互式微型计算 机、传感器、输入输出设备、执行元件等组成。全数字式防爆控制台包括有完善的监控内容 (包括电机转速、输出频率、直流电压、输出电流、输出电压、电机的转矩值、转矩电流、励磁 电流、变频器的输入、输出功率、PID给定值、反馈值、偏差值、数字量、模拟量的输入、输出状 态等)和完善的操作指令内容(包括设定风量流量、压力或温度、起动方式、运行方式等)， 因此本实用新型满足风机(水泵、压縮机)对控制功能的要求，大大提高了作业效率。 所述的电动设备4指矿用(尤其是煤矿用)的风机、水泵、压縮机等大功率电力拖 动设备。尽管目前通用变频器已经应用广泛，但对于大功率电力拖动设备并且在特殊工况下，通用变频器的应用受到限制，例如，在用于煤矿井下胶带运输机、提升绞车、风机、刮板 运输机等需要调速的电机拖动设备，就需要改进变频控制装置，本实用新型的防爆变频电 控装置3克服了以下主要的技术困难第一是要完全适应煤矿的空气不流通、电压波动范 围大、潮湿或是有水滴、很少的平整地面等环境条件，第二是解决电子元件的散热问题。很 明显，全数字式矿用防爆变频电控装置可以用于化工厂的部分功率较大的电力拖动设备的 控制。与现有技术的同类装置相比，本实用新型的全数字式矿用防爆变频电控装置具备以 下优点 本装置采用RS485串行通讯方式，变频调速装置采用韩国收获四象限变频器，利 用矢量控制技术和变频调速技术，完善地处理了提升过程中的调速问题，提高了系统的可 靠性。与国内有的同类装置相比，本装置不仅融合了工业计算机技术、防爆技术、变频技术， 具备较强的智能化、网络化的特点，更重要的是本装置摒弃了传统的直接转矩控制技术，而 采用先进的矢量控制技术取而代之。 本装置控制性能优良，控制功能可扩展，通过设置内部程序，即可快速满足不同现 场条件，不同用户的要求。而传统的TKD控制系统是用继电器逻辑控制组成的系统，靠硬接 线联在一起，不但维护困难，而且查找故障也不容易，可靠性无法保障。本装置则是由PLC 作为逻辑控制的核心，外部的变化可由内部的程序改变软接点来实现，因此，本装置具有很 强的适应性，可广泛应用于煤炭、矿山、冶金等工业自动化控制领域，以及竖井、斜井、单水 平、多水平等复杂的运行场合。 本装置结构紧凑，工艺设计合理，功能完善，具有信号闭锁、双工对讲通讯，故障查
找简单方便，自我诊断力强，且有故障记忆功能，提升工艺过程中一旦有故障出现，PLC能够
诊断出故障所在，并通过外部的显示来提醒维护人员，也可通过电路作出语言报警。 本装置的调速传动部分通过韩国收获的四象限变频器实现能量的回馈制动，有效
地节约了电能。现有技术也是通过变频器完成传动部分，但是多数是单象限，在提升工艺的
过程中，制动时的能量是通过制动电阻消耗在电阻上，以热能的形式消耗掉。 以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对
其技术方案所做的其他修改，只要不脱离其本质，均应涵盖在本实用新型的保护范围当中。
权利要求全数字式矿用防爆变频电控装置，包括防爆开关和防爆控制台，其特征在于还包括防爆滤波电抗器和防爆变频调速装置，防爆开关、防爆滤波电抗器和防爆变频调速装置的主回路依次连接，防爆开关的输入端子与外部电网连接，防爆变频调速装置的输出端子与电动设备的输入端子相连；防爆控制台分别与防爆开关、防爆滤波电抗器、防爆变频调速装置的控制回路以及电动设备的编码器相连。
2. 根据权利要求1所述的全数字式矿用防爆变频电控装置，其特征在于所述的防爆 变频调速装置包括有热管式散热器。
3. 根据权利要求1或者2所述的全数字式矿用防爆变频电控装置，其特征在于所述 的防爆控制台包括有人机交互式微型计算机。
专利摘要本实用新型公开了一种全数字式矿用防爆变频电控装置，包括防爆开关、防爆控制台，防爆滤波电抗器和防爆变频调速装置，防爆开关、防爆滤波电抗器和防爆变频调速装置的主回路依次连接，防爆开关的输入端子与外部电网连接，防爆变频调速装置的输出端子与电动设备的输入端子相连；防爆控制台分别与防爆开关、防爆滤波电抗器、防爆变频调速装置的控制回路以及电动设备的编码器相连，本实用新型提高安全可靠性，减少维护工作量，提高作业效率，降低能耗，用于矿山电力拖动设备，尤其是风机、水泵以及包括提升机在内的井下电力拖动设备的自动控制。
文档编号H02J3/01GK201504217SQ20092022339
公开日2010年6月9日 申请日期2009年9月11日 优先权日2009年9月11日
发明者程栓柱 申请人:程栓柱