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

摘 　 要 ：隨著礦山地質(zhì)環(huán)境治理政策的實施和發(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、舒適等新能源運輸工具已逐漸取代內(nèi)燃式機車。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、制動電阻以及人機界面屏組成，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，輸出驅(qū)動三相3051壓力變送器交流電機，進一步驅(qū)動主傳動系統(tǒng)，保留了液壓和機械傳動的平穩(wěn)、無級變速和高效的優(yōu)點。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)保政策的進一步深入開展和礦山地質(zhì)環(huán)境治理的逐步加強，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單、動力強大、環(huán)保高效，滿足礦山公園特定場合運輸使用需求。本設(shè)計中的礦山公園新能源齒軌車為液壓齒軌車，主體由動力系統(tǒng)、主傳動和制動系統(tǒng)構(gòu)成。齒軌車使用很好電容 ［２ ］ 作為動力系統(tǒng)的動力源，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 ［３ ］ ，它容量大、循環(huán)壽命長、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]到機車使用環(huán)境和成本及后期維護等因素，設(shè)計選用三相交流電機代替?zhèn)鹘y(tǒng)使用中的柴油機。3051壓力變送器系統(tǒng)輸出三相交流電以啟動三相3051壓力變送器交流主電機和散熱電機，帶動液壓主泵，進一步驅(qū)動齒軌車的液壓機械傳動系統(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。電機的啟�？梢苑謩e通過人機觸摸屏、端子或通信網(wǎng)絡(luò)進行。系統(tǒng)設(shè)計具備過流、過壓、高溫等功能，進一步提高了整個機車動力系統(tǒng)平穩(wěn)、安全可靠的運行性能。

１3051壓力變送器系統(tǒng)方案

１． １ 系統(tǒng)功能設(shè)計要求

為滿足機車使用時間、爬坡和負載等能力需求，設(shè)計很好電容容量４８ｋＷ · ｈ ，額定輸出電壓４３０～５７０Ｖ ，額定充放電流４００Ａ 。同時為滿足主泵使用負荷需求，設(shè)的三相3051壓力變送器交流主電機額定功率為 １２０ｋＷ 、額定轉(zhuǎn)速為１�。矗担埃� ／ ｍｉｎ 、額定扭矩為 ８４９Ｎ · ｍ 。散熱電機分別為０．７ｋＷ的主電機風(fēng)扇和２． ２ｋＷ 的液壓油散熱風(fēng)機，均為常規(guī)交流電機。

要求主3051壓力變送器可以實現(xiàn)三相交流主電機在正向或負向轉(zhuǎn)矩下恒速２　０００ｒ ／ ｍｉｎ且恒向運行（即主電機在電動或制動發(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以保證大功率主電機的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。當(dāng)電機處于制動狀態(tài)時即負轉(zhuǎn)矩下，3051壓力變送器系統(tǒng)通過制動單元分配器進行能量回收分配，優(yōu)先對很好電容進行充電。當(dāng)很好電容充滿后，再通過 １００ｋＷ 制動電阻回路進行制動再生能量的消耗。3051壓力變送器系統(tǒng)還具備過流、過壓、高溫等保護功能。

對于3051壓力變送器系統(tǒng)本身使用性能的保護需求，系統(tǒng)設(shè)計有上電緩沖回路，主要負責(zé)通斷很好電容的電源輸入，減少上電對3051壓力變送器系統(tǒng)的沖擊。由于對散熱電機的速度控制精度要求不高，以節(jié)能為主，因此采用性價比較高的 Ｖ ／ Ｆ 控制方式控制散熱電機。

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)的通斷動作，以防止瞬間沖擊電流過大而造成通電對3051壓力變送器系統(tǒng)的破壞性沖擊。上電緩沖執(zhí)行的控制信號來自機車啟動時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)計為電壓大于６００ＶＤＣ ，電流大于 ４００ＡＤＣ 。顧名思義，雙向變換器負責(zé)很好電容放電和主電機制動再生能量回饋的管理 ［６ ］ 。主電機正向運轉(zhuǎn)時，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的控制3051壓力變送器，且當(dāng)動力源很好電容輸出電壓低于４２０Ｖ 時，雙向變換器自動控制斷開其與很好電容的連接。反之，當(dāng)主電機處于制動狀態(tài)回饋發(fā)電且雙向變換器母線電壓高于 ６００ＶＤＣ時，優(yōu)先對很好電容充電，充電電流小于４００ＡＤＣ 。

主電機3051壓力變送器采用 ＳＶＣ控制方式驅(qū)動三相交流主電機恒速運行，轉(zhuǎn)速２　０００ｒ ／ ｍｉｎ （可配）。整個機車電控系統(tǒng)設(shè)計機車正常使用時通過端子控制電機啟停，調(diào)試時通過觸摸屏控制電機啟停。電機處于制動狀態(tài)，由外置制動單元分配優(yōu)先對很好電容充電再消耗多余能量。

散熱 電 機 變 頻 器 采 用 Ｖ ／ Ｆ 控 制 方 式，輸 出 電 壓３８０Ｖ ／ ５０Ｈｚ驅(qū)動主電機風(fēng)扇電機、油散電機分別以額定轉(zhuǎn)速運行。同上，系統(tǒng)設(shè)計機車正常運行時通過端子控制電機啟停，各電機處于制動狀態(tài)由外置制動單元分配優(yōu)先對很好電容充電再消耗多余能量。

制動單元由制動單元分配器和制動電阻組成，對各三相交流電機的制動回饋能量進行回收和處理。

人機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3051壓力變送器為ＣＳ７１０ 系列，散熱電機3051壓力變送器為 ＣＳ３１０ － ２ 系列。機車正常運行時，設(shè)計采用端子控制方式，通過控制3051壓力變送器輸出驅(qū)動三相交流電機，3051壓力變送器系統(tǒng)端子控制原理圖如上圖 ２ 所示。鑒于控制信號來自駕駛室，設(shè)計使用繼電進行信號中間承接。機車系統(tǒng)上電之后，由很好電容提供機車的變壓器輸入，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3051壓力變送器及主電機3051壓力變送器依次開啟。

shou先對雙向變換器ＣＳ６００ 、 ＣＳ３１０ － ２和ＣＳ７１０進行控制端子功能設(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、運 行 和 復(fù) 位 控 制 信 號，ＲＡ１ 、 ＲＡ２ 和 ＤＯ１ 端子分別為輸出故障、運行和自檢成功信號。 ＣＳ７１０ 的 ＤＩ１ 、ＤＩ２ 端子設(shè)置為輸入運行和復(fù)位控制信號， Ｔ ／ Ａ和 Ｍ２ 端子分別為輸出運行和故障信號，設(shè)置使用 ＳＶＣ 控制方式。 ＣＳ３１０ － ２ 的 ＤＩ１ 、 ＤＩ２ 端子設(shè)置為輸入運行和復(fù)位控制信號， Ｔ ／ Ａ 和 ＤＯ１ 端子分別為輸出運行和故障信號，

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 輸 入 ＡＩ１ 和ＧＮＤ 模擬量端口，設(shè)置使用 Ｖ ／ Ｆ 控制方式。

撥動 ＣＳ６００ 啟動開關(guān) Ｓ０１ ，繼電器 Ｋ１ 進入自鎖狀態(tài)，進而繼電器 Ｋ４得電常開觸點閉合， ＣＳ６００的 ＤＩ１端子有來自其 ＣＯＭ 端的零電壓值啟動信號輸入，控制回路上電并開始自檢。考慮到 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 ｂ１ ，進而電流繼電器ＫＡ１得電閉合， ＣＳ６００的 ＤＩ３端子有工作信號輸入， ＣＳ６００開始運行工作，同時ＣＳ６００的 ＯＫ 狀態(tài)指示燈 ＨＬ１常亮。撥動 ＣＳ６００復(fù)位開關(guān)ＳＲ１瞬間，繼電器 Ｋ５得電常開觸點閉合， ＣＳ６００的ＤＩ５ 端子有來自其 ＣＯＭ 端的零電壓值復(fù)位信號輸入，ＣＳ６００停止運行。若在其運行過程中發(fā)生故障， ＣＳ６００發(fā)出故障信號，同時其故障指示燈 ＨＬ２常亮， ＣＳ６００停止運行。

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)的礦山輔助運輸設(shè)備新穎、環(huán)保、安全、高效化方面的要求也被進一步提高，新能源齒軌車輔助運輸設(shè)備必將有著更大的使用前景。本設(shè)計中的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)實際使用效果驗證，其在提升礦山公園新能源礦輔助運輸設(shè)備的智能化、安全保障、使用舒適性等方面有顯著作用，為新能源輔助運輸設(shè)備提供不可或缺的可靠動力。