淺析礦山公園齒軌車3051壓力變送器系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

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。齒軌車3051壓力變送器系統(tǒng)應(yīng)用于很好電容齒軌車，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)、無級(jí)變速和高效的優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)滿足新能源齒軌車大功率、性能高、噪聲小、無污染、維護(hù)方便以及安全等多重使用要求。

０ 引言

近年來政府以及社會(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)一步深入開展和礦山地質(zhì)環(huán)境治理的逐步加強(qiáng)，新能源齒軌車 ［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為液壓齒軌車，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，并且本身無污染，滿足礦山公園的特殊使用要求�？紤]到機(jī)車使用環(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�？梢苑謩e通過人機(jī)觸摸屏、端子或通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行。系統(tǒng)設(shè)計(jì)具備過流、過壓、高溫等功能，進(jìn)一步提高了整個(gè)機(jī)車動(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 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)還具備過流、過壓、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)來自機(jī)車啟動(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)車電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)車正常使用時(shí)通過端子控制電機(jī)啟停，調(diào)試時(shí)通過觸摸屏控制電機(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)車正常運(yùn)行時(shí)通過端子控制電機(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�？刂�

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)車正常運(yùn)行時(shí)，設(shè)計(jì)采用端子控制方式，通過控制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)車系統(tǒng)上電之后，由很好電容提供機(jī)車的變壓器輸入，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得電常開觸點(diǎn)閉合， ＣＳ６００的 ＤＩ１端子有來自其 ＣＯＭ 端的零電壓值啟動(dòng)信號(hào)輸入，控制回路上電并開始自檢�？紤]到 ＣＳ６００ 的重要性，這里增加了自檢功能。 ＣＳ６００自檢無誤成功后由 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)位開關(guān)ＳＲ１瞬間，繼電器 Ｋ５得電常開觸點(diǎn)閉合， ＣＳ６００的ＤＩ５ 端子有來自其 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

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。