CST電氣控制系統(tǒng)在帶式輸送機上的應(yīng)用

【摘要】CST是一種先進的可控起動傳輸系統(tǒng)，分析了CST電控裝置的結(jié)構(gòu)與原理、安裝調(diào)試、操作與維護、故障排除等，為CST電控裝置的故障分析提供一定的理論參考，為日常維護的人員提供一些借鑒。

【關(guān)鍵詞】CST電控裝置；結(jié)構(gòu)原理；故障排除

引言

CST（Controlled Start Transmission）即可控啟動傳輸，運用在電機驅(qū)動的動力系統(tǒng)中，通過控制CST輸出軸的轉(zhuǎn)速和扭矩實現(xiàn)大慣性負載的平滑啟、制動。一套完整CST的組成包括液壓控制系統(tǒng)、齒輪減速系統(tǒng)、離合器、油冷卻系統(tǒng)。電氣控制系統(tǒng)由控制器、傳感器和用戶接口組成，利用可編程控制器PLC體現(xiàn)CST的機械和液壓特性，實現(xiàn)皮帶機的起動、運行、停車要求。

1、結(jié)構(gòu)與原理

1.1 結(jié)構(gòu)組成

CST控制器分為地面型、井下隔爆型。每個驅(qū)動點配置一臺控制器，最多控制四臺驅(qū)動（CST）或制動（CSB）設(shè)備，一臺為速度閉環(huán)控制的主驅(qū)，其余為功率閉環(huán)控制的從驅(qū)。主從方式在人機界面上設(shè)定，也可按起動電機的順序編程自動選擇。多機負載平衡由PLC控制程序自動執(zhí)行。

控制器收到起動信號后按設(shè)定參數(shù)控制皮帶以合適速度起動，皮帶機達到滿速的時間在40∽300s之間設(shè)定，慢動速度在20∽50%之間調(diào)整?？刂葡溥m用110Vac或220Vac、單相1.5kW/50Hz交流電源。信號轉(zhuǎn)換器、中間繼電器等適用24Vdc直流電源。控制器的本安隔離柵、本安接線端子模塊，能限制危險區(qū)域電流能量，確保外部故障時不發(fā)生危險；其選擇參數(shù)、修改設(shè)定、急停、復位按鈕，與顯示器配合使用以監(jiān)測、控制CST運行狀態(tài)。CST裝有離合器、系統(tǒng)、潤滑等壓力變送器，比例閥、冷卻流量等傳感器。傳感器連接到CST機身液壓接線箱內(nèi)的接線端子，傳感信號從接線箱到控制器?？刂破饕脖O(jiān)測功率變送器、速度傳感器、高低壓起動器等設(shè)備。

1.2 工作原理

CST的平滑起動特性，使皮帶機加速時處于低速低起動力矩，確保皮帶在起動初始階段逐漸張緊，使張力變化對皮帶的沖擊降為最小；皮帶機制動產(chǎn)生的尖峰應(yīng)力破壞性更大，而CST的柔性制動很好地控制了皮帶機的停車。CST不受負載影響，控制多臺電機順序起動，減小起動時間和沖擊電流；操作人員無需反復起停主電機而靈活地起停輸送機，在不影響CST正常運行情況下能臨時離線處理某臺CST?？刂破鲀?nèi)部的功率算法，能實現(xiàn)多臺CST間的功率平衡，最大程度地提高CST和主電機的壽命。

2、安裝調(diào)試

2.1 安裝與接線

CST控制箱距離CST不超過50米。剝線時電纜屏蔽層或?qū)w不得落入控制箱?？刂葡潆娫磻?yīng)單獨走線，和信號線交叉時需正交垂直布線，控制、通訊信號和電源線不得在同一根導管敷設(shè)，控制信號線單獨隔離。設(shè)備連線應(yīng)粘貼標記，用扎線帶、收縮管或其它可靠方式區(qū)分，按信號類型捆扎。接地能降低電磁干擾產(chǎn)生的影響。CST外殼和其它控制設(shè)備必須接地，PLC控制系統(tǒng)應(yīng)制作小于4歐姆的單獨接地。模擬量信號電纜必須在CST控制器側(cè)單端接地，電纜屏蔽層連接到CST控制器內(nèi)部接地銅條上，變送器、傳感器側(cè)屏蔽層無需接地。CST電源有高頻干擾時，在輸入端選用能提供足夠容量的隔離變壓器；如果供電電壓不穩(wěn)定，可以調(diào)整配電系統(tǒng)或采用恒壓變壓器供電。電磁閥和電機起動器等電感性負載是潛在的干擾源，必須采取防浪涌電路保護，否則將對CST控制器的運行產(chǎn)生不利影響；感性負載的切換操作也會降低繼電器觸點的使用壽命。抑止措施變阻器、RC電路或浪涌抑止器的參數(shù)必須和感性負載的切換瞬態(tài)特性匹配，距離負載設(shè)備越近越好。

2.2 調(diào)試

為保證CST安全平滑的起動特性，必須遵循嚴格的調(diào)試步驟。首先，檢查系統(tǒng)安裝，確保控制器和系統(tǒng)設(shè)備安裝正確，電纜連接無誤，屏蔽層正確接地，端子連接可靠，沒有需要的跳線存在；測量進線電壓符合CST控制箱要求，模塊跳線與供電電壓對應(yīng)。與滾筒相連的輸出軸聯(lián)軸器處于脫開狀態(tài)，即脫開主電機僅給CST控制器供電。其次，測試CST控制功能。檢查開關(guān)量輸入信號及模擬量變送器連接和工作正常，即可執(zhí)行空載測試。根據(jù)實際情況效驗和整定輸出軸速度、電機功率、油溫、潤滑油壓、冷卻流量；手動給離合器加壓，觀測壓力，整定PCV閥。從編程器上強制“電機故障”狀態(tài)為OFF，使主電機互鎖條件失效，仿真緊急停車、潤滑故障、油溫超高高限條件，重復觸發(fā)電機故障；為制動器配置應(yīng)用程序，仿真制動輸出信號，測試檢驗制動功能。再次，執(zhí)行皮帶空載運行。CST控制功能測試正常后，連接滾筒聯(lián)軸器，逐臺對CST執(zhí)行空載測試。模擬運行命令，起動主電機，觀測離合器上升曲線和皮帶編碼器速度、各種壓力、電機功率信號等數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)壓力和速度曲線。完成CST運行調(diào)節(jié)后，保持皮帶運行數(shù)小時觀測參數(shù)。皮帶空載測試完成后，最后執(zhí)行25%、50%負載和100%滿載測試運行，調(diào)節(jié)PID模塊參數(shù)以得到好的負載平衡控制曲線。

3、應(yīng)用

3.1 操作與維護保養(yǎng)

控制器顯示屏用于顯示皮帶機和CST的運行參數(shù)及故障信息，設(shè)定運行和保護參數(shù)。需要注意，若CST的運行環(huán)境溫度降至0℃以下，必須保證系統(tǒng)正常供電，使CST冷卻循環(huán)油泵和加熱器隨時按需要起動以保持正常的油溫，否則會造成起動失敗或傳感器故障；手動模式只可用于調(diào)試或維護，嚴禁用于皮帶運行和生產(chǎn)。為保證人身安全、防止損壞設(shè)備，必須確保供電電源連接正確。電氣部件不要在灰塵、油污、潮濕和腐蝕性空氣環(huán)境中工作?？刂破魍鈿け３指蓛?，門蓋嚴密關(guān)閉，擰緊襯墊和卡子，防止水和臟物進入。定期檢查或固定接線端子，防止松散的連接導致控制器誤動作、損壞系統(tǒng)元器件、傷害人身。所有模塊在運行一段時間后可能會出現(xiàn)問題，需要備件。在拔插CPU和模塊前，系統(tǒng)必須斷電。

3.2 故障分析與排除

CST控制系統(tǒng)針對一般報警、一般故障、緊急故障三級報警，會采取不同的處理措施。控制器和顯示器上均包含報警/故障處理程序，系統(tǒng)運行產(chǎn)生的報警/故障顯示在屏幕上，提醒操作注意。檢測到一般報警，皮帶機不停機，只記錄報警狀態(tài)，顯示屏上相應(yīng)的報警指示燈亮。一般故障屬停機故障，系統(tǒng)采取皮帶機正常停機處理，離合器壓力降至0。再次起動時，需按下CST控制箱面板上的“復位”按鈕清除故障。緊急故障將停止主電機運行，“主電機允許”觸點斷開，離合器壓力降到0。CST急停、外部急停、油溫超高高限、潤滑油壓超低、冷卻流量超低都屬于緊急故障。大部分報警/故障都可在顯示屏上顯示并通過控制器處理。一些偶發(fā)性易引起混淆的故障狀態(tài)及處理措施按照CST用戶手冊要求處理。

參考文獻

[1]瑞恩/道奇.CST通用用戶手冊，2007.