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安全型组合开关在矿用隔爆领域的应用(上)

标签: 安全型组合开关     发布时间:2017-05-22

矿用隔爆兼本质安全型组合开关主要是用来控制煤矿井下采煤掘进、运输等成套设备的组合电器。其特点有利于设备的频繁搬迁,加快工作面的推进速度,简化电缆连接、减少电缆使用量和电气设备占地面积。同时还可减少供电线路的电压降损耗、减少生产安装和维护的工作量,极大地提高了生产效率和供电可靠性,降低采煤成本,方便用户,适应矿区的各种需要。

一台组合开关能控制8个驱动器,每一驱动器均具备多种保护,各驱动装置采用模块化设计及方便的插接技术,满足井下快速处理故障和维护的要求。该产品通过液晶显示及本安键盘实现人机对话功能,具有故障记忆及故障查询功能,适应当前及今后煤矿自动化系统的发展。

1、控制方式的选择

为了适应煤矿井下的生产工艺,组合开关设计有单回路控制方式运行、单机单速控制方式运行、多回路程序控制运行、双机双速双回路控制运行、单机双速控制运行、双机低速运行控制运行等多种控制功能,处于程序控制下的中间各回路的本安先导电路受控于前台。这种方式满足煤矿井下胶带运输系统“逆煤流启车,顺煤流停车 ”的控制要求。设计优点在于:在一次任务中,既可以存在非程控/单机控制方式,同时还可以存在程控/多机方式,即每一回路既可独立于其他回路,又可控制其他回路,还可受控于其他回路或作为备用。可根据用户要求增加控制方式,并能根据需要实现上述控制功能的自由组合。

2、保护及控制系统的软件设计

组合开关的保护及控制由PLC集中完成。软件设计分主程序、监控程序和子程序。在PLC程序设计中大量采用子程序进行结构化设计,具有结构清晰、调试方便等优点。每一个子程序都是一个功能模块,他们完成存放地址的初始化、采样信号的处理、故障类型的判别、标志位的设定和液晶屏内容的更新等功能。监控程序主要完成子程序的调用、电动机的启停及故障判断、液晶屏换屏等功能。监控程序采用顺序作业调度结构进行8支路分时进行漏电检测,以判断各回路是否存在漏电事故。电动机投入运行后,PLC停止该回路的漏电检测,开始对电流、断相及电压信号进行采样,以判断电动机的工作状态。

3、配件的模块化设计

驱动器设计为独立的单元,将接触器、电流互感器、漏电单元、动触头等器件均集成在一个箱体内,且将其设计为互换性强的插接式安装方式。

为了实现组合开关器件安装的模块化,在主控制腔内设计了4个主芯架,芯架采用3 mm钢板折弯焊接而成,用螺栓固定在主控制腔内,在芯架的后部安装有主回路静插头,以满足与驱动器的插接。

在整个的设计中主要突出元器件的模块化及主要配件的可互换性,方便用户使用及维护。

4、 防爆壳体的设计

隔爆壳体的设计严格按照GB3836.1~2-2000标准设计制作,确保本产品防爆性能。

隔爆壳体设计为方形结构,整体更加美观,由优质钢板焊接而成。壳体分四个腔,左右接线腔、隔离开关腔和主控制腔。由于回路较多,进出线很多,因此设左右二个接线腔,在接线柱一侧设有端盖,更便于各回路电缆韵连接及维修。主腔上方设隔离开关腔,布局更加合理,方便隔离开关之间的闭锁。主控制箱采用两个快开门结构,开启方便。主控制门上设有大屏幕液晶显示窗口和触摸式键盘,可直观显示设备运行的状态,并可以进行参数设定。隔离开关手柄和主控制腔前门间有可靠的机械闭锁机构,闭锁措施确保隔爆箱体打开门后无法操作本产品,而且所有的导电部位均不带电,并保证开门后所有的隔离开关处于分断状态。相反,只有在门盖正确关闭后,隔离换向开关以及接触器才能够进行合闸操作。另外,隔离开关手柄和电气控制系统之间、和分断按钮之间也具有可靠的电气闭锁。完整的机械安全连锁机构及电气闭锁设计确保本产品有较强的安全性能。

打开主控制腔前门,可以看到驱动装置安装芯架,8个驱动装置就安装在芯架的抽拉式隔架上。驱动装置包括真空接触器、电流互感器、阻容吸收及漏电保护单元,当驱动装置插入芯架导轨时,主电源输入、输出插头可自动接上,方便用户使用及维护。

5、 软件抗干扰设计

由于煤矿井下环境过于恶劣,为提高系统的可靠性,采用有效的软、硬件抗干扰措施。

(1)对数字量输入点选择输入滤波器,延时读取输入信号值,有助于滤除输入噪声。

(2)使用模拟滤波器对模拟信号进行采样处理,通过多次采样取平均值的方法来降低瞬间干扰信号的影响。

(3)合理的屏蔽和走线,控制线和测量信号线尽量垂直布线并且远离主回路。

(4)增加系统在开机前后的自检功能。

(5)采用软件陷阱及指令余冗技术。

 

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