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高压真空接触器无触点控制器在WK-10B型矿用挖掘机上的应用

完成单位:内蒙古电投能源股份有限公司矿山机电设备检修公司

登记编号:ZSXC-2023-MT-2-051      登记年份:2023      登记日期:2023-06-29

项目概况
成果简介:“高压真空接触器无触点控制器”项目是源于WK-10B型矿用挖掘机高压真空接触器辅助触点频繁因作业现场环境影响导致设备频繁故障的前提下建立的。 通过对设备定期点检,虽然高压真空接触器的故障在逐年下降,但是在交接班和电铲启停时,因真空接触器辅助触点带来的故障还无法消除,影响了电铲的连续运行。俗话说斩草要除根,根源是辅助触点自身不是完全封闭的经常会因粉尘等杂质进入到辅助触点之间和回位机构之间,造成辅助触点粘连、触点接触不牢固、触点腐蚀、回位机构卡死等情况,会导致设备主电机不启动、全镐不动,没有总励磁、主机运行灯不亮等故障。 所以本次“高压真空接触器无触点控制器”项目主要以无触点化为首要目标,结合当前继电器领域中的新秀“固态继电器”能完美解决辅助触点暴露在空气中导致的一系列电气故障。 本创新项目在矿用挖掘设备、电气行业的基础上进行了分析,为确保项目顺利进行确定了目标,接着从人、机、料、方法、环境、测试等方面进行了详细分解并对配件选取、散件组装、程序调试、上机试运行等方面做好项目启动前的一切计划,争取实现项目的预期目标,让“高压真空接触器无触点控制器”项目已在南露天煤矿WK-10B型电铲中推广效果显著。 2、主要创新点 核心技术内容:将ZN-6型高压真空接触器物理触点(NK6-1辅助触点)升级为无触点的固态继电器,使用PLC进行逻辑控制,并附加保护程序,可用HMI(人机界面)查看时实状态和故障状态并设置相应控制参数,又能集成3套干油润滑系统。 2.1无触点控制器参数 使用无触点控制器有如下技术特点: 检修/维护安全,因控制器为外置安装,检修时不会接触高压电路部分,不会发生高压触点的风险。 因此使用固态继电器优点如下: (1)高寿命,高可靠:固态继电器没有机械零部件,由固体器件完成触点功能,由于没有运动的零部件,因此能在高冲击,振动的环境下工作,由于组成固态继电器的元器件的固有特性,决定了固态继电器的寿命长,可靠性高。 (2)灵敏度高,控制功率小,电磁兼容性好:固态继电器的输入电压范围较宽,驱动功率低,可与大多数逻辑集成电路兼容不需加缓冲器或驱动器。 (3)快速转换:固态继电器因为采用固体器件,所以切换速度可从几毫秒至几微妙。 (4)电磁干扰小:固态继电器没有输入“线圈”,没有触点燃弧和回跳,因而减少了电磁干扰。大多数交流输出固态继电器是一个零电压开关,在零电压处导通,零电流处关断,减少了电流波形的突然中断,从而减少了开关瞬态效应。 (5)因无物理触点,避免了因长期运行在可能含有金属颗粒的灰尘中触点和触点之间会发生拉弧打火现象,触点和触点之间有电孤(多伴随声音,例如轻微的兹兹兹)。例如触点的接触吻合不彻底,接触面小,表面有污染。拉弧是我们不愿意看到的,因为意味着高温和打火,会减少触点的使用寿命,甚至烧坏触点,严重时可能引发火灾。 2.2基本逻辑控制功能 根据WK-10B矿用挖掘机高压柜内的两个高压真空接触器顺序启动和接触器的自保持功能,和接触器线圈的强弱磁切换等功能,编写逻辑控制程序。 2.3高压真空接触器线圈电流监测(曲线监测) 高压真空接触器线圈电流监测功能能时实看到两个高压真空接触器线圈电流状态直观/快速判断接触器线圈是否损坏或接触器异常。(控制器为外置安装能有效避免高压触电) 2.4接触器状态监控功能 接触器状态检测功能 能时实看到两个接触器释放/吸合的状态,和常开/常闭(延时断开)点的时实状态,能够直观/快速判断接触器以外的电路部分是否有损坏或异常。(控制器为外置安装能有效避免高压触电) 2.5温度监控功能(温度曲线监测) 温度监控功能能时实监测固态继电器的温度,有效延长控制器的运行时间。 2.6干油润滑系统 系统集成三套干油润滑系统,每套干油润滑系统都带压力反馈功能,每套干油润滑系统功能如下: (1)运行/泵油时在设置时间内达到压力后,进入间隔计时,间隔时间达到设置时间后,继续运行/泵油,如此循环。 (2)每套干油润滑系统都有 自动/手动、急停、功能生效/失效 功能。 2.7故障自诊断/报警功能 故障自诊断功能根据上述监测的数据和状态报出高压真空接触器和干油润滑系统故障如下: (1)高压真空接触器线圈电流过高。 (2)高压真空接触器线圈电流异常。 (3)高压真空接触器未吸合。 (4)接触器启动顺序错误。 (5)控制器温度过高。 (6)接触器未吸合到位。 (7)1/2/3号干油泵在规定时间内未达到压力。 (8)每条故障都会弹出相应的对话框,并提示相应检修部位和方法。 2.8百分之百适配的研发和安装方式 无触点控制器为本单位人员自研开发,依据WK-10B型矿用挖掘机电器原理和实物定制的,在不改动电器原理的情况下只通过增设的方式安装,安装时不会更换电缆或编改线号,只通过铺设一根多芯电缆和使用一组转接端子的方式进行安装,大大降低了改造前后的差异性和改造难度。