電焊機空載自動斷電系統(tǒng)設(shè)計及應用
2015-12-23 來源：臨沂礦業(yè)集團有限公司 作者：陳國成 楊波
0 引言
在煤礦生產(chǎn)成本中用電消耗所占比例達 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，隨著煤炭價格的急劇下滑、煤炭市場持續(xù)萎縮，集團公司下發(fā)了一系列降本增效的文件，通過對各用電環(huán)節(jié)進行，深入細致的排查分析，認為各加工維修車間電焊機空載運行的問題比較突出，以一臺 BX1- 500 型電焊機為例，380 V空載電流達 10 A ～15 A，日空載電耗 15 度左右，一般每個礦井機修車間電焊機配備 6 ～ 8 臺，每天造成用電損耗 100kWh 以上，相當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空載用電浪費非常重要。通過調(diào)研分析，設(shè)計了一種電焊機空載自動斷電系統(tǒng)，取得了良好的效果。
1 電焊機空載自動斷電系統(tǒng)
系統(tǒng)主要由供電電源、信號檢測部分、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，另一路為三點式電感振蕩發(fā)生檢測模塊供電。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)電壓波動大、運行不穩(wěn)定的問題。
2) 信號檢測部分。主要為電感式三點振蕩模塊，它產(chǎn)生 2 kHz 的高頻振蕩波，加載于電焊機二次側(cè)，根據(jù)高頻電流對感性負載阻抗大的特點，正常不進行焊接工作時，高頻信號很強;當進行焊接工作時，由于電焊鉗與焊接工件接通，電焊機二次側(cè)兩線短路，使用迅速信號衰減，同時模塊內(nèi)運算比較放大器檢測不到高頻信號，檢測系統(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。
3) 控制器。選用 FX2N- 80MT 型 PLC，為系統(tǒng)的核心控制元件。當振蕩模塊發(fā)出焊接信號后，PLC 收到經(jīng)內(nèi)部運算控制系統(tǒng)輸出繼電器吸合，輸出繼電器控制電焊機接觸器吸合，電焊機正常運行;當停止焊接作業(yè)時， PLC 收不到振蕩模塊發(fā)出的信號，可立即或經(jīng)短暫延時后(根據(jù)實際情況自行設(shè)定延時時間)切斷電焊機控制電源，電焊機停止運行。為防止系統(tǒng)故障和緊急情況，PLC 程序內(nèi)還編制了應急控制程序，見圖 2。其面板安裝自動、手動轉(zhuǎn)換開關(guān)和急停開關(guān)，使用 ALT 轉(zhuǎn)換程序交替輸出指令，可實現(xiàn)手動單點控制，減少按鈕與 PLC 輸入點使用。
2 系統(tǒng)工作原理和特點
電焊機空載自動斷電系統(tǒng)主要是引用可編程控制器(PLC)和高頻載波檢測技術(shù)。
2．1 工作原理
使用寬電壓電源解決了大電流沖擊問題;采用電感式三點振蕩模塊解決檢測系統(tǒng)輸出回路可迅速翻轉(zhuǎn)，通過放大后輸出繼電器發(fā)出信號;采用 PLC 控制器，并編制了應急控制程序。
2．2 安全特點
1)引入了高頻載波檢測技術(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)運行造成的影響。
3) 核心控制部件使用 PLC，自動化程度、 可靠性、擴展性均較高，條件具備可通過 ＲS － 442 端口與計算機串口聯(lián)接，實現(xiàn)遠程監(jiān)控，實現(xiàn)故障報警功能。
4) 系統(tǒng)設(shè)計及程序編制全面，可自動手動轉(zhuǎn)換，具備系統(tǒng)手動急停斷電功能，引入 ALT 交替輸出程序，實現(xiàn)單點控制，有效節(jié)約資源。
3 應用效益
1) 該系統(tǒng)在邱集煤礦進行試驗，使用效果非常理想，該礦機修車間共裝備 5 臺 BX1- 500 型電焊機 5 臺，經(jīng)測算每天節(jié)電 90 ～120 kWh，按該礦平均電價 0．73 元計算，可實現(xiàn)年節(jié)電費 25 000 元左右。
2) 該系統(tǒng)對多臺電焊機集中控制，具有維護簡單、擴展性強、可靠度高。
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