某鐵礦使用的鉆機(jī)型號(hào)為KV-250型,其設(shè)備主要技術(shù)性能為:鉆孔直徑d=250mm;鉆孔深度l=17m;鉆進(jìn)速度V=0.08～0.4m/min;鉆桿直徑d=219mm;鉆機(jī)重量m=88 t?；剞D(zhuǎn)系統(tǒng)采用50kW 直流電動(dòng)機(jī),行走/提升系統(tǒng)為75kW交流電動(dòng)機(jī);轉(zhuǎn)桿加壓采用滑差電機(jī)調(diào)速方式。 該設(shè)備在運(yùn)行過程中,因經(jīng)常發(fā)生堵轉(zhuǎn)、卡轉(zhuǎn)等現(xiàn)象,也不能根據(jù)巖石狀況進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)整,經(jīng)常發(fā)生電氣及機(jī)械故障,大大降低了設(shè)備使用效率。 經(jīng)了解,影響牙輪鉆機(jī)正常運(yùn)行主要原因是: ①系統(tǒng)振動(dòng)幅值分布較廣,振動(dòng)加速變化大; ②現(xiàn)場(chǎng)粉塵大,并具有一定的腐蝕和導(dǎo)電性; ③誤操作,引起堵鉆。 為了提高牙輪鉆機(jī)運(yùn)行的可靠性,我們采用了回轉(zhuǎn)和提升/行走兩套分別獨(dú)立的控制系統(tǒng),為了增加回轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的富余度,采用了功率為60kW的交流變頻電機(jī),以提高鉆孔進(jìn)度和運(yùn)行可靠性。原系統(tǒng)沒有采用調(diào)速控制系統(tǒng),為保證設(shè)備正常運(yùn)行,采用60kW交流變頻調(diào)速電機(jī),并用交流變頻調(diào)速系統(tǒng)替代滑差電機(jī)調(diào)速。 為了準(zhǔn)確地確定鉆孔位置,控制和提升行走系統(tǒng)采用兩個(gè)單獨(dú)的PLC加變頻器提升/行走系統(tǒng)設(shè)置了能量定位制動(dòng)系統(tǒng)。 原加壓電機(jī)為滑差電機(jī),其電機(jī)調(diào)速特性較軟,遇到硬度較高的礦巖會(huì)造成加壓力度不夠,不能發(fā)揮變頻調(diào)速的原有效能改成變頻調(diào)速后,其轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩有較大提高。 軟件采用模塊化設(shè)計(jì),結(jié)合人工操作完成系統(tǒng)運(yùn)行。通過調(diào)速手輪可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的快、慢轉(zhuǎn)調(diào)節(jié),如回轉(zhuǎn)系統(tǒng)卸桿控制過程,當(dāng)回轉(zhuǎn)的正、反轉(zhuǎn)控制萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開關(guān)打到反轉(zhuǎn)時(shí),如果變頻器正常,外部系統(tǒng)正常, PLC會(huì)給變頻器一個(gè)反轉(zhuǎn)指令,并且給變頻器一個(gè)采用第二加速時(shí)間命令,第二加速時(shí)間短,加速快,能實(shí)現(xiàn)卸桿功能。當(dāng)外部系統(tǒng)有故障或變頻器有故障,通過輸入點(diǎn)輸入到PLC, PLC根據(jù)程序運(yùn)行結(jié)果,輸出一個(gè)停止運(yùn)行或復(fù)位信號(hào)給變頻器,變頻器就會(huì)停止運(yùn)行, PLC同時(shí)輸出報(bào)警信號(hào)。圖1為控制系統(tǒng)方框圖。 在設(shè)計(jì)選型方面,我們采用了日本安川公司的VS-616G7系列四象限矢量控制型變頻器,并根據(jù)鉆機(jī)的振動(dòng)特性,對(duì)變頻器提出特別的制作要求,安川公司按我公司要求定制;可編程控制器采用三菱公司FX系列可編程控制器;變頻電機(jī)采用法國(guó)施耐德公司的低壓電器,以此組成整個(gè)控制系統(tǒng)。 該系統(tǒng)已運(yùn)行半年多,與原來(lái)的性能比較,有了較大的改進(jìn): （1） 鉆孔進(jìn)度約提高35%～45%左右; （2） 調(diào)速特性大為改善,并有較寬的調(diào)速范圍,對(duì)鉆機(jī)鉆孔定位、接桿、接鉆頭等操作帶來(lái)很大方便; （3） 可減少了加減速過程對(duì)鉆機(jī)帶來(lái)的沖擊; （4） 變頻器有低速力矩補(bǔ)償功能,采用矢量控制,有良好的啟動(dòng)特性; （5） PLC和變頻器控制功能集合,可方便實(shí)現(xiàn)斷鏈保護(hù)、低空氣壓力保護(hù)、卸杠功能,行走下坡防下滑功能; （6） 通過變頻參數(shù)設(shè)置,可以實(shí)現(xiàn)缺相保護(hù)、三形不平穩(wěn)保護(hù)、過電壓保護(hù)、過電流和過載等保護(hù)功能; （7）系統(tǒng)運(yùn)行模塊化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)清楚,故障低,維修方便; （8）采用矢量變頻調(diào)速系統(tǒng),具有啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩高、電機(jī)控制平穩(wěn)、調(diào)速寬度大、制動(dòng)定位準(zhǔn)確,適合牙輪鉆機(jī)運(yùn)用; （9） 交流變頻調(diào)速系統(tǒng),電機(jī)控制平穩(wěn),調(diào)速寬度大,比原電機(jī)節(jié)電20%～25%左右; （10） 在變頻調(diào)速系統(tǒng)中使用了PLC,使該設(shè)備具備了通訊接口,通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可將設(shè)備運(yùn)行資料傳送到企業(yè)管理網(wǎng)平臺(tái),為企業(yè)管理升級(jí)打下基礎(chǔ)。