XIAOZHONGMING

0 引言


     在煤矿生产成本中用电消耗所占比例达 8% 以上，占用能消耗的 60% ～ 70%。为抓好用电管理、降低用电消耗既是决定矿井发展的效益工程，也是影响矿井形象的社会工程，是矿井日常生产管理中占据着举足轻重的地位。2012年以来，随着煤炭价格的急剧下滑、煤炭市场持续萎缩，集团公司下发了一系列降本增效的文件，通过对各用电环节进行，深入细致的排查分析，认为各加工维修车间电焊机空载运行的问题比较突出，以一台 BX1- 500 型电焊机为例，380 V空载电流达 10 A ～15 A，日空载电耗 15 度左右，一般每个矿井机修车间电焊机配备 6 ～ 8 台，每天造成用电损耗 100kWh 以上，相当于一座矿工宿舍楼的用电量，因此采取必要措施解决电焊机空载用电浪费非常重要。通过调研分析，设计了一种电焊机空载自动断电系统，取得了良好的效果。


     1 电焊机空载自动断电系统


     系统主要由供电电源、信号检测部分、控制器 3 部分组成，系统控制图如图 1 所示。


     1) 供电电源。系统总电源采用 220 V 交流电，通过宽电压电源模块转换为 DC 24 V 直流电，一路为各输入、输出继电器等外围元件供电，另一路为三点式电感振荡发生检测模块供电。振荡模块装有 7805 稳压管，将 DC 24 V 稳压成DC 5 V，为振荡器及各运算比较放大器供电。使用宽电压电源可有效解决大电流冲击造成系统电压波动大、运行不稳定的问题。


     2) 信号检测部分。主要为电感式三点振荡模块，它产生 2 kHz 的高频振荡波，加载于电焊机二次侧，根据高频电流对感性负载阻抗大的特点，正常不进行焊接工作时，高频信号很强;当进行焊接工作时，由于电焊钳与焊接工件接通，电焊机二次侧两线短路，使用迅速信号衰减，同时模块内运算比较放大器检测不到高频信号，检测系统输出回路迅速翻转，经放大后输出控制输出继电器发出信号。


     3) 控制器。选用 FX2N- 80MT 型 PLC，为系统的核心控制元件。当振荡模块发出焊接信号后，PLC 收到经内部运算控制系统输出继电器吸合，输出继电器控制电焊机接触器吸合，电焊机正常运行;当停止焊接作业时， PLC 收不到振荡模块发出的信号，可立即或经短暂延时后(根据实际情况自行设定延时时间)切断电焊机控制电源，电焊机停止运行。为防止系统故障和紧急情况，PLC 程序内还编制了应急控制程序，见图 2。其面板安装自动、手动转换开关和急停开关，使用 ALT 转换程序交替输出指令，可实现手动单点控制，减少按钮与 PLC 输入点使用。

     2 系统工作原理和特点


     电焊机空载自动断电系统主要是引用可编程控制器(PLC)和高频载波检测技术。


     2．1 工作原理


     使用宽电压电源解决了大电流冲击问题;采用电感式三点振荡模块解决检测系统输出回路可迅速翻转，通过放大后输出继电器发出信号;采用 PLC 控制器，并编制了应急控制程序。


     2．2 安全特点


     1)引入了高频载波检测技术，提高控制灵敏度。


     2) 宽电压控制电源模块引入，有效解决大电流冲击给系统运行造成的影响。


     3) 核心控制部件使用 PLC，自动化程度、 可靠性、扩展性均较高，条件具备可通过 ＲS － 442 端口与计算机串口联接，实现远程监控，实现故障报警功能。


     4) 系统设计及程序编制全面，可自动手动转换，具备系统手动急停断电功能，引入 ALT 交替输出程序，实现单点控制，有效节约资源。


     3 应用效益


     1) 该系统在邱集煤矿进行试验，使用效果非常理想，该矿机修车间共装备 5 台 BX1- 500 型电焊机 5 台，经测算每天节电 90 ～120 kWh，按该矿平均电价 0．73 元计算，可实现年节电费 25 000 元左右。


     2) 该系统对多台电焊机集中控制，具有维护简单、扩展性强、可靠度高。