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電焊機(jī)空載自動(dòng)斷電系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用
2015-12-23  來(lái)源：臨沂礦業(yè)集團(tuán)有限公司  作者：陳國(guó)成 楊波
 

     0 引言

     在煤礦生產(chǎn)成本中用電消耗所占比例達(dá) 8% 以上，占用能消耗的 60% ～ 70%。為抓好用電管理、降低用電消耗既是決定礦井發(fā)展的效益工程，也是影響礦井形象的社會(huì)工程，是礦井日常生產(chǎn)管理中占據(jù)著舉足輕重的地位。2012年以來(lái)，隨著煤炭?jī)r(jià)格的急劇下滑、煤炭市場(chǎng)持續(xù)萎縮，集團(tuán)公司下發(fā)了一系列降本增效的文件，通過(guò)對(duì)各用電環(huán)節(jié)進(jìn)行，深入細(xì)致的排查分析，認(rèn)為各加工維修車(chē)間電焊機(jī)空載運(yùn)行的問(wèn)題比較突出，以一臺(tái) BX1- 500 型電焊機(jī)為例，380 V空載電流達(dá) 10 A ～15 A，日空載電耗 15 度左右，一般每個(gè)礦井機(jī)修車(chē)間電焊機(jī)配備 6 ～ 8 臺(tái)，每天造成用電損耗 100kWh 以上，相當(dāng)于一座礦工宿舍樓的用電量，因此采取必要措施解決電焊機(jī)空載用電浪費(fèi)非常重要。通過(guò)調(diào)研分析，設(shè)計(jì)了一種電焊機(jī)空載自動(dòng)斷電系統(tǒng)，取得了良好的效果。

     1 電焊機(jī)空載自動(dòng)斷電系統(tǒng)

     系統(tǒng)主要由供電電源、信號(hào)檢測(cè)部分、控制器 3 部分組成，系統(tǒng)控制圖如圖 1 所示。

     1) 供電電源。系統(tǒng)總電源采用 220 V 交流電，通過(guò)寬電壓電源模塊轉(zhuǎn)換為 DC 24 V 直流電，一路為各輸入、輸出繼電器等外圍元件供電，另一路為三點(diǎn)式電感振蕩發(fā)生檢測(cè)模塊供電。振蕩模塊裝有 7805 穩(wěn)壓管，將 DC 24 V 穩(wěn)壓成DC 5 V，為振蕩器及各運(yùn)算比較放大器供電。使用寬電壓電源可有效解決大電流沖擊造成系統(tǒng)電壓波動(dòng)大、運(yùn)行不穩(wěn)定的問(wèn)題。

     2) 信號(hào)檢測(cè)部分。主要為電感式三點(diǎn)振蕩模塊，它產(chǎn)生 2 kHz 的高頻振蕩波，加載于電焊機(jī)二次側(cè)，根據(jù)高頻電流對(duì)感性負(fù)載阻抗大的特點(diǎn)，正常不進(jìn)行焊接工作時(shí)，高頻信號(hào)很強(qiáng);當(dāng)進(jìn)行焊接工作時(shí)，由于電焊鉗與焊接工件接通，電焊機(jī)二次側(cè)兩線短路，使用迅速信號(hào)衰減，同時(shí)模塊內(nèi)運(yùn)算比較放大器檢測(cè)不到高頻信號(hào)，檢測(cè)系統(tǒng)輸出回路迅速翻轉(zhuǎn)，經(jīng)放大后輸出控制輸出繼電器發(fā)出信號(hào)。

     3) 控制器。選用 FX2N- 80MT 型 PLC，為系統(tǒng)的核心控制元件。當(dāng)振蕩模塊發(fā)出焊接信號(hào)后，PLC 收到經(jīng)內(nèi)部運(yùn)算控制系統(tǒng)輸出繼電器吸合，輸出繼電器控制電焊機(jī)接觸器吸合，電焊機(jī)正常運(yùn)行;當(dāng)停止焊接作業(yè)時(shí)， PLC 收不到振蕩模塊發(fā)出的信號(hào)，可立即或經(jīng)短暫延時(shí)后(根據(jù)實(shí)際情況自行設(shè)定延時(shí)時(shí)間)切斷電焊機(jī)控制電源，電焊機(jī)停止運(yùn)行。為防止系統(tǒng)故障和緊急情況，PLC 程序內(nèi)還編制了應(yīng)急控制程序，見(jiàn)圖 2。其面板安裝自動(dòng)、手動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)和急停開(kāi)關(guān)，使用 ALT 轉(zhuǎn)換程序交替輸出指令，可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)單點(diǎn)控制，減少按鈕與 PLC 輸入點(diǎn)使用。


     2 系統(tǒng)工作原理和特點(diǎn)

     電焊機(jī)空載自動(dòng)斷電系統(tǒng)主要是引用可編程控制器(PLC)和高頻載波檢測(cè)技術(shù)。

     2．1 工作原理

     使用寬電壓電源解決了大電流沖擊問(wèn)題;采用電感式三點(diǎn)振蕩模塊解決檢測(cè)系統(tǒng)輸出回路可迅速翻轉(zhuǎn)，通過(guò)放大后輸出繼電器發(fā)出信號(hào);采用 PLC 控制器，并編制了應(yīng)急控制程序。

     2．2 安全特點(diǎn)

     1)引入了高頻載波檢測(cè)技術(shù)，提高控制靈敏度。

     2) 寬電壓控制電源模塊引入，有效解決大電流沖擊給系統(tǒng)運(yùn)行造成的影響。

     3) 核心控制部件使用 PLC，自動(dòng)化程度、 可靠性、擴(kuò)展性均較高，條件具備可通過(guò) ＲS － 442 端口與計(jì)算機(jī)串口聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)故障報(bào)警功能。

     4) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及程序編制全面，可自動(dòng)手動(dòng)轉(zhuǎn)換，具備系統(tǒng)手動(dòng)急停斷電功能，引入 ALT 交替輸出程序，實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)控制，有效節(jié)約資源。

     3 應(yīng)用效益

     1) 該系統(tǒng)在邱集煤礦進(jìn)行試驗(yàn)，使用效果非常理想，該礦機(jī)修車(chē)間共裝備 5 臺(tái) BX1- 500 型電焊機(jī) 5 臺(tái)，經(jīng)測(cè)算每天節(jié)電 90 ～120 kWh，按該礦平均電價(jià) 0．73 元計(jì)算，可實(shí)現(xiàn)年節(jié)電費(fèi) 25 000 元左右。

     2) 該系統(tǒng)對(duì)多臺(tái)電焊機(jī)集中控制，具有維護(hù)簡(jiǎn)單、擴(kuò)展性強(qiáng)、可靠度高。


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