基于翻车机电气控制系统的问题分析及改造方案

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【摘要】针对翻车机电气控制系统中的调速系统、拖链、控制操作系统 、自动识别系统存在的问题进行分析，提出改造方案，进行了技术革新。

【关键词】调速；拖链；控制操作；自动识别系统

翻车机是用于翻卸敞车装载的煤、矿石等散状物料的大型机械设备。武汉华泰新能公司在为用户提供新型成套设备的同时，开发出针对老翻车机电气控制系统改造的一系列产品，成功解决了翻车机系统的技术性能、自动化程度和运行可靠性。

一、变频改造

（1）问题分析。主要针对翻车机采用定子调压调速、直流调速、双速电机调速以及无任何调速的系统，该类系统存在技术老化、故障率高、检修维护工作量大、备品备件供应困难、不适应恶劣环境运行等问题，进行技术革新已势在必行。变频调速是一种先进的交流调速方式，它集现代电力半导体技术，计算机及微电子技术和现代控制理论于一体，通过改变电机定子的频率，来达到调速的目的。变频调速系统采用了矢量变换控制的理论，它把交流电机模拟成直流电机来控制，分别控制磁场分量和电流分量，实现频率矢量控制，达到直流调速性能。变频调速替代其他调速方式是目前的发展方向。（2）改造方案。第一，增加一套变频调速装置，变频装置包含：变频器、输入电抗器、输出电抗器、制动单元、制动电阻、快速熔断器等。在变频器的进线侧和出线侧都设置了进线电抗器和出线电抗器，进线电抗器能够限制由于电网电压的跳跃（如由于补偿设备或接地）或电网系统操作时所产生的电流冲击。在成组传动时，当电机导线总长度大于15m时，须安装一个输出电抗器。导线总长度是指连接每台电机导线的总和。如果传动系统在发电模式下运转，即在对大的惯性负载进行制动或停机，在该运行过程中所产生的电能会使变频器直流回路电压升高，应通过制动装置和制动电阻的适当运行把产生的电能释放掉，来缩短制动时间。熔断器能对电缆及半导体器件进行保护，减少了维护工作，因而大大节省了费用。在变频器的进线侧和直流回路都设置快速熔断器。变频器接口板采用CUVC 控制板，接口板上有7 个数字量输入，其中4 个也可以作为数字量输出使用，2 个模拟量输出和2 个模拟量输入。第二，增加控制柜及其他电气元件，控制柜可放置变频装置或放置制动单元和制动电阻，电气柜按GGD 柜设计。第三，电机更换为交流变频电机，以提高调速性能和系统效率，交流电机的型号、功率，需重新计算确定。

二、拖链改造

（1）问题分析。主要针对采用电缆滑车或悬挂电缆供电的翻车机系统：电缆易断芯；电缆滑车易卡死；绝缘易破损。（2）改造方案。取消设备上现有的电缆滑车，安装拖链，更换控制电缆和动力电缆，采用拖链系统供电。拖链改造不破坏现有的土建基础，原电缆支架改造后作为拖链系统的支架，安装快捷。拖链的特点：结构紧凑，占用空间小；不需要额外的驱动或控制系统；几乎免维护，使用寿命长；抗风和各种恶劣天气；可节约50％以上的电缆长度；适合于使用在往复运动的场合，能够对内置的电缆起到牵引和保护作用。拖链的工作原理：拖链外形似坦克链，由众多单元链节组成，链节之间转动自如。拖链的上下部分被牵引，在特殊的导向槽内运行。在一半行程内，上部拖链在下部拖链表面上滑行；而在另一半行程内，拖链在同一高度的耐滑条上滑行。

三、控制操作系统升级

（1）问题分析。按钮操作，控制操作系统比较分散、落后，影响翻车效率。（2）改造方案。控制系统采用原PLC 和新增上位机两级控制结构方式，利用PLC 对整个翻车机系统中的设备进行数据采集和控制，通过上位机人机接口对系统设备发出控制命令，同时系统中各设备的运行状态（拨车机、推车机、迁车台走行位置、翻车机旋转角度等）信息在上位机LCD 上直观、动态地显示出来，上位机和PLC 之间通过以太网接口进行通讯。上位机系统：控制系统采用上位机监控方式，取代传统的操作盘控制方式，整个翻车机系统的运行操作、监视和故障处理全部在上位机实现。在上位机上不仅能显示电机、限位等设备的运行状态、过程参数、报警等，还可以进行各运行方式的选择和切换，进行手动、自动程控操作。控制操作系统改造升级后，运行人员和维修人员不仅可以随时了解设备的运行状况，能及时发现和处理设备故障，还能为用户提供各种综合管理功能，由于使用了CRT 监控系统，大大提高了翻车机系统的技术性能、自动化程度和运行可靠性，使翻车机系统的作业效率得到保证，同时大幅度降低了工人的劳动强度和维护工作量。

参考文献

[1]陈凯．翻车机双车翻卸改造[J]．机械研究与应用．2010（4）

[2]杨洁，刘艳等．变频调速装置在翻车机系统中的节能应用分析[J]．山西建筑．2011（13）