摘 要：為了彌補(bǔ)采煤機(jī)變頻器安全預(yù)警監(jiān)控存在的不足，使變頻器高效工作，設(shè)計(jì)了一種新型采煤機(jī)變頻器安全預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)，并對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)中的電壓監(jiān)測(cè)電路、電流監(jiān)測(cè)電路、溫度監(jiān)測(cè)電路進(jìn)行了詳細(xì)闡述，對(duì)安全預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)的軟件構(gòu)成進(jìn)行分析，試驗(yàn)結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的安全預(yù)警系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、并對(duì)變化趨勢(shì)的預(yù)測(cè)，具有較高的實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：采煤機(jī)；變頻機(jī)；安全預(yù)警；監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.09.078

變頻器是保證采煤機(jī)正常工作的基礎(chǔ)性設(shè)備，溫度、電流、電壓等會(huì)影響變頻器的正常、安全工作。因此，對(duì)變頻器的溫度、電流、電壓等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)對(duì)確保變頻器安全運(yùn)行具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[1-2]。同時(shí)由于變頻器工作環(huán)境惡劣，變頻器在工作過程中極其容易出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，采用人工方式無法對(duì)變頻器溫度、電流、電壓等參數(shù)進(jìn)行有效的預(yù)警監(jiān)測(cè)[3]。因此，筆者設(shè)計(jì)了一種變頻器安全預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)測(cè)量，并對(duì)參數(shù)（溫度、電流、電壓）變化趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，具有較為明顯的使用價(jià)值。

1 設(shè)計(jì)方案

設(shè)計(jì)的采煤機(jī)變頻器安全預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)主要由直流電壓/電流檢測(cè)電路、交流電壓/電流監(jiān)測(cè)電路、溫度監(jiān)測(cè)電路、中央處理器（CPU）、通訊電流、存儲(chǔ)設(shè)備、上位機(jī)、顯示電路等。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器故障的快速確定，處理器采用高性能32位處理器（TMS320F2812）。通過布置的電流、電壓、溫度線路對(duì)變頻器的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并通過CAN總線方式將監(jiān)測(cè)到的參數(shù)傳輸?shù)桨踩A(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)的上位機(jī)，當(dāng)監(jiān)測(cè)或者預(yù)先判定變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，同時(shí)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可以把故障信息進(jìn)行存儲(chǔ)，方便對(duì)故障進(jìn)行診斷。

2 監(jiān)測(cè)電路設(shè)計(jì)

2.1 直流電壓監(jiān)測(cè)電路

電流監(jiān)測(cè)線路采用精度高、量程大的電壓傳感器（TBV10/25V），傳感器的額定輸入電流值在10mA，采用的原、副匝比比值在1000：2500。采煤機(jī)正常工作過程中，直流母線的電壓值約為540V，為了使得采用的電壓傳感器（TBV10/25V）輸入的額定電流在10mA，使得采用的R168、R169電阻總和為54000Ω，電壓傳感器正常工作時(shí)的輸出電流值在25mA，壓力傳感器輸出的電流經(jīng)過R174電阻進(jìn)行采用，轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)值，再經(jīng)由TU11B、TU12B集成運(yùn)放組成的調(diào)理電路，轉(zhuǎn)換成適合于中央處理器（CPU）接收的，能反應(yīng)出直流母線電壓值的電壓信號(hào)。

2.2 交流電流監(jiān)測(cè)電路

采煤機(jī)變頻器工作時(shí)的額定電流值在90A，采用的電流傳感器型號(hào)為TBC100TAH（LEM公司生產(chǎn)），該型號(hào)傳感器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)交流以及直流電電流大小測(cè)量，額定的工作電流值在10A～100A，測(cè)定的電流量程在0～300A，電流的變比值在1000：1。當(dāng)變頻器處于額定工作狀態(tài)時(shí)，TBC100TAH電流傳感器輸出的額定電流值在90mA，輸出的電流值經(jīng)過R156采樣電阻轉(zhuǎn)換成交流電壓信號(hào)，電壓信號(hào)再通過由TU13A集成運(yùn)放構(gòu)建的調(diào)理電路轉(zhuǎn)換成額定值在1.1V的交流電壓，由于中央處理器（CPU）不接受負(fù)電壓值，因此采用TU15A集成運(yùn)放構(gòu)建的調(diào)理電路對(duì)電壓值進(jìn)行調(diào)理，形成與監(jiān)測(cè)交流電流成比例的正電壓傳輸?shù)街醒胩幚砥鳎–PU）。

2.3 溫度監(jiān)測(cè)電路

設(shè)計(jì)的溫度監(jiān)測(cè)電路采用電阻（R159及R160）、集成運(yùn)放（TU10B、TU18A）構(gòu)建恒流源，采用PT100鉑電阻（電阻值隨著溫度變化而變化，可以測(cè)量的溫度值范圍在-200℃～600℃），經(jīng)過TEMP1、TEMP2端口之后接入到電路中，采用的信號(hào)放大器為AD620。隨著溫度的變化，測(cè)定出來的鉑電阻兩端的電壓值（TEMP1、TEMP2）經(jīng)過信號(hào)放大器（AD620）傳輸?shù)街醒胩幚砥鳎–PU）。

3 變頻器安全預(yù)警軟件

安全預(yù)警系統(tǒng)的軟件運(yùn)行流程主要包括系統(tǒng)初始化處理、AD初始化、I/O初始化、CAN通信總線傳輸初始化、定時(shí)中斷等多個(gè)運(yùn)行程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)電路數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)、傳輸、數(shù)據(jù)處理以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能。預(yù)警監(jiān)控程序設(shè)計(jì)主要包括對(duì)預(yù)警設(shè)定值設(shè)定、設(shè)定值與監(jiān)測(cè)值比對(duì)、超出預(yù)警設(shè)定值向聲光報(bào)警器發(fā)出預(yù)警信號(hào)?？梢詫?duì)監(jiān)測(cè)到的電流、電壓、溫度等參數(shù)的變化趨勢(shì)進(jìn)行分析預(yù)測(cè)，當(dāng)預(yù)測(cè)到某一時(shí)間會(huì)出現(xiàn)運(yùn)行參數(shù)異常時(shí)，向操作人員發(fā)出預(yù)警，防患于未然。

4 試驗(yàn)測(cè)試

對(duì)設(shè)計(jì)的變頻器安全監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試，測(cè)試時(shí)采用的輸入電路為交流380V，輸入電流為90A，電流頻率值在50Hz，額定功率值在45kW，在上位機(jī)上及時(shí)有效的顯示出了變頻器的有關(guān)監(jiān)測(cè)電路電壓值、溫度值、電流值監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以及波形圖，監(jiān)測(cè)顯示的數(shù)值及變化情況與變頻器的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)相等，說明設(shè)計(jì)的安全預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器的有效監(jiān)測(cè)，設(shè)計(jì)的監(jiān)測(cè)電路正確。

5 總結(jié)

設(shè)計(jì)了一種新型的采煤機(jī)變頻器安全預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器的輸入電流值、電壓值、溫度等多個(gè)運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)控，并在上位機(jī)中進(jìn)行顯示，同時(shí)，對(duì)監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)進(jìn)行分析，當(dāng)監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)變化異常時(shí)，向操作人員發(fā)出預(yù)警信息，提醒相關(guān)人員注意，提早的發(fā)現(xiàn)隱患。通過監(jiān)測(cè)值與設(shè)定的預(yù)警值進(jìn)行比對(duì)，超過安全范圍時(shí)，系統(tǒng)及時(shí)的發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：趙彬（1991-），男，遼寧阜新人，本科，助理工程師，技術(shù)員，從事煤礦機(jī)電維護(hù)管理工作。