液压掘进台车的变频节能控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及矿用机械领域，特别是一种液压掘进台车的变频节能控制系统。


背景技术：

2.通常在工业生产、制造和矿山开采中，风机、泵类设备多采用三相异步电动机直接驱动的方式运行，存在启动电流大、机械冲击大、电气保护特性差等缺点。不仅影响设备的使用寿命，而且当负载出现机械故障时不能瞬间动作保护设备，时常出现泵损坏同时电机也被烧毁的现象。
3.在矿山中，掘进台车通常采用液压驱动油缸进行掘进作业，一般采用异步电机工频供电带动油泵，由油泵长生液压进行作业，但台车在作业过程中，液压电机常开，在非凿岩时也处于高速运转中，使得液压系统长时处于高压状态，对泵体、管路和油缸易造成过冲击，同时在非凿岩时的电机开启造成了能源浪费。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种液压掘进台车的变频节能控制系统，通过液压系统的当前压力来选择油泵的当前转速，达到非凿岩作业时处于怠速状态来降低耗能。
5.为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：
6.液压掘进台车的变频节能控制系统，包括油泵电机m1，油泵电机m1与变频器a1的功率输出端电连接，变频器a1的控制回路的使能信号端di1与油泵电机启停控制电路连接，变频器a1的控制回路的多段速信号端di4和di5与油泵转速中继ka8的辅助常闭开关和辅助常开开关电连接，油泵启停中继ka8的线圈与凿岩阀组压力开关sq5电连接，凿岩阀组压力开关sq5安装于液压阀组管道上，通过掘进阀组压力开关sq5检测当前液压系统压力值域进而调节变频器a1的输出频率，从而调节油泵电机m1转速。
7.上述的凿岩阀组压力开关sq5为常开开关，凿岩阀组压力开关sq5用于检测管道压力是否大于设定压力，油泵转速中继ka8的常开开关与变频器a1的控制回路的多段速信号的第一转速端di5电连接，油泵转速中继ka8的常闭开关与变频器a1的控制回路的多段速信号的第二转速端di4电连接。
8.上述的油泵电机启停控制电路结构为：油泵停止按钮sb2、油泵启动按钮sb1、报警中继ka10常闭开关及油泵运行中继ka1线圈依次连接，油泵停止按钮sb2上端和油泵运行中继ka1线圈下端分别连接控制电源正负极，油泵启动按钮sb1两端并联油泵运行中继ka1常开开关形成自锁，变频器a1的控制回路的使能信号端di1与油泵运行中继ka1常开开关电连接。
9.上述的变频器a1的控制回路设有故障输出常开信号端ta和tc，故障输出常开信号端ta和tc两端分别连接油泵运行中继ka1线圈的上端和气泵运行中继ka3线圈上端，气泵运行中继ka3线圈下端与控制电源负极连接，达到油泵启动的同时即发出气泵启动信号，故障
输出常开信号端ta和tc两端并联气泵运行中继ka3常开开关形成自锁。
10.上述的凿岩阀组压力开关sq5安装的液压阀组管道与冲击自动阀t1、冲击手动阀t2连接。
11.本实用新型提供的液压掘进台车的变频节能控制系统，通过在凿岩阀组的输出管道上设置凿岩阀组压力开关来检测当前系统的压力，当处于非凿岩状态时系统压力稳定，触发压力开关闭合，变频器控制端检测到压力后控制输出频率降低使油泵电机处于较低的怠速，当处于凿岩共工作状态时，系统压力由于油缸的不断伸缩使系统压力急剧降低，此时变频器输出频率升高，已达到在长时间的非凿岩工段时间内降低耗能的目的。
附图说明
12.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
13.图1为本实用新型的系统主回路结构图；
14.图2为实用新型的系统控制回路结构图；
15.图3为凿岩阀组压力开关的连接示意图；
16.图4为变频器的电路原理图；
17.图5为本实用新型的控制方框图。
具体实施方式
18.如图1-图5中所示，液压掘进台车的变频节能控制系统，包括油泵电机m1，油泵电机m1与变频器a1的功率输出端电连接，变频器a1的控制回路的使能信号端di1与油泵电机启停控制电路连接，变频器a1的控制回路的多段速信号端di4和di5与油泵转速中继ka8的辅助常闭开关和辅助常开开关电连接，油泵启停中继ka8的线圈与凿岩阀组压力开关sq5电连接，凿岩阀组压力开关sq5安装于液压阀组管道上，通过掘进阀组压力开关sq5检测当前液压系统压力值域进而调节变频器a1的输出频率，从而调节油泵电机m1转速。
19.上述的凿岩阀组压力开关sq5为常开开关，凿岩阀组压力开关sq5用于检测管道压力是否大于设定压力，油泵转速中继ka8的常开开关与变频器a1的控制回路的多段速信号的第一转速端di5电连接，油泵转速中继ka8的常闭开关与变频器a1的控制回路的多段速信号的第二转速端di4电连接。
20.当台车处于非凿岩工作状态时，系统压力状况稳定，系统内的高压力使得凿岩阀组压力开关sq5闭合，使得油泵转速中继ka8吸合，常开开关吸合，常闭开关断开，使得多段速信号的第一转速端di5得电，控制变频器a1输出低频率使油泵电机处于低转速的怠速状态，当台车处于凿岩工作状态时，系统压力由于油缸的不断伸缩使系统压力急剧降低，系统内的低压力使得凿岩阀组压力开关sq5断开，油泵转速中继ka8掉电，常开开关断开，常闭开关吸合，使得多段速信号的第二转速端di4得电，控制变频器a1输出高频率使油泵电机处于高转速的工作状态，变频器a1的高低频率及对应的油泵电机m1转速在变频器内部进行设置。
21.上述的油泵电机启停控制电路结构为：油泵停止按钮sb2、油泵启动按钮sb1、报警中继ka10常闭开关及油泵运行中继ka1线圈依次连接，油泵停止按钮sb2上端和油泵运行中继ka1线圈下端分别连接控制电源正负极，油泵启动按钮sb1两端并联油泵运行中继ka1常
开开关形成自锁，变频器a1的控制回路的使能信号端di1与油泵运行中继ka1常开开关电连接，通过油泵启动按钮sb1、油泵停止按钮sb2和油泵运行中继ka1常开开关使得油泵的开启受主按钮的控制，当系统出现故障时，报警中继ka10线圈得电，报警中继ka10常闭开关断开使油泵运行中继ka1线圈失电，油泵电机m1停止运行。
22.上述的变频器a1的控制回路设有故障输出常开信号端ta和tc，故障输出常开信号端ta和tc两端分别连接油泵运行中继ka1线圈的上端和气泵运行中继ka3线圈上端，气泵运行中继ka3线圈下端与控制电源负极连接，达到油泵启动的同时即发出气泵启动信号，故障输出常开信号端ta和tc两端并联气泵运行中继ka3常开开关形成自锁，由压缩机产生压缩空气，保证凿岩机入口处的空气压力，润滑凿岩机，同时达到散热、防尘、防止岩屑进入凿岩机和密封凿岩机的作用。
23.上述的凿岩阀组压力开关sq5安装的液压阀组管道与冲击自动阀t1、冲击手动阀t2连接，通过冲击自动阀t1、冲击手动阀t2可以实现手动或在自动工况下的节能。
24.变频器调速的基本原理是根据电机的转速与工作电源的输入频率成正比例的关系：n=60f(1-s)/p，式中的（n、f、s、p分别表示为转速、输入频率、电机转差率和电机极对数），这样通过改变电动机的工作电源频率达到改变电动机转速的目的。
25.通过变频器控制油泵电机具有几点好处 ：
26.1、软启动，电机在启动和停止时都是电流逐渐增大至额定电流的过程，与普通的接触器控制不同，大大减小电流冲击；
27.2、系统功率因数大大提高，几乎没有无功损耗；
28.3、操作方便，高效的计算机控制，故障率几乎为零；
29.4、电源电压使用范围广320v—420v之间。
30.本实用新型的节能原理为：
31.通过流体力学的基本定律可知，风机、泵类设备均属平方转矩负载，其转速n与流量q，压力h以及轴功率p具有如下关系：q
∝
n，h
∝
n2，p
∝
n3；即，流量与转速成正比，压力与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。
32.以一台55kw的油泵为例，平常动作都只有1-2个油缸动作，其负载并不大，大量的液压油通过溢流阀和管道回到了油箱。只有在凿岩机高频冲击时，油泵才以最大功率工作。根据现场工作运行情况，例如我们每天按12小时计算，油泵满负荷运行时间约为2小时，其余10小时均为低负荷运行，这样我们在低负荷运行时，把电机的频率调到45hz，降低电机的转速，减少了油泵的供油。而在凿岩机高速冲击时，电机频率恢复到50hz，油泵以最大的供油量提供给凿岩机运行。
33.变频器节能的计算方法：
34.例如当从50hz降到45hz时得
35.公式：p45/p50=45（3次方）/50（3次方）
36.p45=0.729
×
p50
37.因此电源频率为45hz时电机的功耗为
38.p45=0.729
×
55(kw)=40.095(kw)/h
39.而在工频状态时电机的功耗为：55kw/h
40.电机节能的效率为
41.55-40.095=14.905kw/h是原耗电量的14.905/55
×
100%=27.1%
42.年节能为
43.55kw
×
10h（小时）
×
30d（天）
×
12m（月）
×
27.1%=53658kw/h
44.每度电按1元钱计算，年节约成本
45.53658kw/h
×
1元=53658元。