煤港斗轮取料机电气控制系统设计_毕业设计(编辑修改稿)

煤港斗轮取料机电气控制系统设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

自重使物料从斗内落到固定料槽上 ， 进而滑到悬臂皮带机构上 ， 然后经中心料斗送入地面带式输送机上。 取料作业要求 ， 斗轮堆取料机在取料时以回转为主的分层取料。 其过程是取上部第一层 —几个走行进尺与回转几个单 程—第二层 —几个走行进尺与回转几个单程 —第三层 —几个走行进尺与回转几个单程 —第 N 层 —几个走行进尺与回转几个单程 —返回第一层 —几个走行进尺与回转单程。 如此反复达到连续取料的目的。 在取料时料堆的形状仍然保持是规则的料堆形状。 机上皮带机双向运行 ， 回转机构和走行机构采用连续调速功能。 俯仰机构采用液压 油缸 形式。 斗轮取料机的工作原理 取料机的供电方式采用 6000V 电压通过扁电缆上机，通过机上控制室安装 6KV/ 降压变压器降低后经传动控制系统输送给各个电机。 取料机电缆收放装置由电 缆卷盘、力矩电机、摆线针轮式减速机、电磁制动器等组成。 第 2 章 悬臂式斗轮取料机 5 这种形式的电缆卷筒主要以力矩电动机来驱动。 收揽时，力矩电机运行于电动状态；收揽时，电机处于制动状态，依靠大车行走将电缆从卷筒拉出。 大车行走机构设有 12 太交流电动机，由变频器驱动，每台电机设置独立的制动器，变频器与中控室的控制手柄之间有连接，用于实现前进后退快换挡。 取料机的回转机构由回转支撑和驱动装置组成，作业任务是完成臂架左右旋转。 回转调速方式为无极调速。 该系统的回转由两台电机驱动，并分别带有回转制动器。 取料机的皮带设置在旋臂上用以输送物料并带 有皮带制动器，由一台电机驱动；悬臂俯仰机构由液压系统驱动控制，液压俯仰油泵由电机驱动，俯仰范围设有行程开关加以限制。 斗轮机够的设置包括斗轮及其驱动。 斗轮选用无格式结构，即铲斗没有斗底，靠自重滑落。 斗轮机构由液压马达驱动。 表 2— 1 斗轮取料机主要装置功能 序号 名称 驱动方式 功能 1 走行机构 变频驱动 完成大车沿轨道方向运行功能 2 回转机构 变频驱动 完成悬臂斗轮机构水平方向移动 3 斗轮机构 液压驱动 完成将物料从料场取出功能 4 俯仰机构 带液力耦合器 完成悬臂斗轮机构垂直方向移动 5 悬臂皮带机构 液压马达驱动 由斗轮从料场取料转送到地面 电气控制系统概述 斗轮取料机电气控制系统以可编程控制器（ PLC）为核心 [4]，通过无线数传系统，实现 PLC 与中控室的无线通讯。 在驾驶室设有触摸屏，对取料机工作状态进行监视。 电气柜配有进线柜、配电柜、变频柜和控制柜 [5]。 悬臂回转驱动系统通过变频系统实现调速。 大车行走变频驱动系统设有12 台行走电机，通过柜内电器元件实现过在等各种保护。 PLC 系统利用梯形图编程，附加中文注释，控制动作包括斗轮机构控制系统、取料悬臂皮带驱燕山大学本科毕业生设计（论文） 6 动控制系统、高压 卷缆控制系统、大车行走和制动控制系统、悬臂回转和俯仰控制系统以及上位机和司机是操作系统 [6]。 本章小结 本章主要围绕悬臂式斗轮取料机的整体结构展开描述，主要介绍了取料机的各个结构组成，生产工艺方面主要介绍了取料机的具体取料作业过程，另外针对取料机的工作原理进行深入分析，最后对取料机的整个电气控制系统进行综合描述。 本章的写作目的是对悬臂式斗轮取料机进行总体上的把握。 第 3 章 斗轮取料 机机械结构设计 7 第 3 章 斗轮取料机机械结构设计 设备基本参数设计 在本次设计中，对斗轮取料机的主要机械结构做了设备选型和参数设计。 基于斗轮取料机所在的煤港 料场布局和项目能力 ，现 提供 合理的 设备基本参数。 设备型号为 斗轮取料机，根据参数，设计各个机械传动机构，以满足设备功能需要 [7]。 斗轮机构的液压马达驱动系统为 132kW 交流电机，是取料工作的重要机构。 悬臂带式输送机用来输送物料。 回转机构方面，为保证臂架在任意位置都能使铲斗装满，回转速度要求在 ~ 转 /分的范围内按一定规律实现自动无极调速，回转电机的参数为：功率 22kW，电流 56A，转速 1150 转 /分，励磁电压 120VDC，励磁电流 [8]。 其中 取料机主要电气设备的选择见表 3— 1，取料机的基本参数设计见表 3— 2所示。 表 3— 1取料机主要电气设备 序号 项目 容量（ KVA） 数量（台） 1 行走电机 11 12 2 回转电机 22 2 3 取料皮 带电机 132 1 4 俯仰液 压油泵电机 30 1 5 马达主电机 132 1 6 卷缆电机 2 7 行走制动器 — 12 8 回转制动器 — 2 燕山大学本科毕业生设计（论文） 8 表 3— 2 取料机基本技术参数 项目 参数 最大 /额定取料能力 3200/3000t/h 回转半径 45m 回转 角度 110176。 — +110176。 大车行走机构允许最大轮压 250kN 供电方式 电缆卷筒 供电电压 6000V 供电频率 50Hz 斗轮取料机传动机构设计 回转电机传动机构设计 由于斗轮取料机在取料作业时，设备的工艺要求回转机构能够满足不同速度工 作，因此经过长期以来技术发展，从早期的频敏电阻方式到直流调速方式，逐渐成熟，虽然直流调速很完美，但是由于直流电机的本身运行过程中碳刷易产生火化，电机易损坏，维护费用高，且电机设计功率受限制。 本此设计采用变频驱动电机，回转速度采用 ~ 调整物料流量，且保证恒定料量自动作业需要，保证作业流程所需。 取料机的回转系统包括齿轮齿盘机械传动部分、两台 22KW 的交流电机，并用一台 45KW 的变频器采用一拖二的方式驱动两台交流电机。 回转平台座在回转轴承上，采用机械传动，回转机构设置两套回转驱动装置，对称布置在回转平台上，每台驱动装置电动机设有安全联轴器，可以保护电机、减速机及钢结构，当超载时安全联轴器打滑。 交流电动机的转速是由电动机的同步速度和转子的转差率决定的，其中，转速 n和频率 f 成正比，即改变 f便可以改变 n。 变频器用的是电力半 导体器件的通断作用将工频电源的变换成另一电能控制装置。 变频器一般由整流、中间直流环节、逆变和控制、制动等部分 第 3 章 斗轮取料 机机械结构设计 9 组成。 其中整流环节采用三相桥式不可控整流器件，逆变环节采用 IGBT 三相桥式逆变器，输出的是 PWM 波形，中间直流部分为滤波、直流储能和缓冲无功功率。 在本次设计中，回转变频驱动选用 ABB 的 ACS800 系列变频器 [9]，该变频器的核心技术是直接转矩控制。 交流电机的同步转速表达式为： n=60f（ 1s） /p 式中： n— 异步电动机的转速； f— 异步电动机的频率； s— 电动机转差率； p— 电动机极对数。 行走电机传动机构设计 行走机构设计应确保驱动机构的同步，使电机载荷均匀，行走平稳，无冲击，不啃轨。 应有防止斗轮机在暴风中滑移的有效措施，设置夹轨器、清轨器、二级行程限位开关、终端缓冲阻进器、锚定装置等，并配有行走灯光、音响信号。 应设有位置编码器，并在一定位置设有位置校正装置。 驱动台车应与夹轨器、锚定装置相联锁 [10]，以便行走驱动装置动作前，夹轨器能自动松开。 当断电时，夹轨能可靠制动 [10]。 本机根据当地环境条件，斗轮堆取料机的工作风速为 20m/s 风速仪必须与夹轨 装置联锁。 当风速超过 20m/s 时自动风速仪能预先报警，自动夹轨器必须能承受 35m/s 的风速。 锚定装置必须能承受 55m/s 的风速，堆取料机能在 25m/s 风速时逆风行驶到锚定位置，并设有防风系缆设施，可在锚定位置系缆固定斗轮机。 行走速度6m/min~30m/min 走行驱动设计为 12 台 电机驱动。 行走机构的驱动方式为：变频器、交流电机和电机保护器组合控制的方案速度调节为平滑的无极调速，运行方式为向前和向后，设定取料机的行走速度范围为930m/min。