罗克韦CST可控传输功能及应用.ppt

CST培训教程 罗克韦自动化动力系统 上海 有限公司 CST ControlledStartingTransmission可控起动传输装置 一 CST的功能与应用 1 带式输送机的启动与运行要求1 1保证恒定的起动力矩带式输送机的负载是典型的恒转矩负载 而且带式输送机往往不可避免地要带负荷起动和制动 即满载起动和停车 1 2有尽量小的起动 制动 加速度输送带是一种粘弹性体 大型带式输送机在起动 制动 的不稳定阶段 驱动装置施加到输送带上的牵引力 制动力 及惯性力将以一定的波速在带内传播 叠加 反射 加上其他因素的影响 在输送带内引起多变的应力变化 若其瞬时峰值应力超过允许值 将会损伤甚至破断输送带 1 3较大的启动张力和足够且相对恒定的运行张力输送带张力要求 输送带张力在整个长度上是变化的 影响因素很多 为保证输送机的正常运行 输送带的张力必须满足以下两个条件 输送带的张力在任何负载作用下 作用到全部滚筒上的圆周力是通过摩擦传递到输送带上 而输送带与滚筒间应保证不打滑 作用到输送带上的张力应足够大 使输送带在两组承载托辊间保持垂度小于一定值 2 其他传动设备的不足 绕线转子电动机 依靠增加转差功率损耗来调速 损耗主要在电动机的附加电阻上 低速运行电机不会过热 但其效率低 且调速是有级分段的 维护工作量大 在防爆环境中使用有困难 直流电动机 调速性能优良 低速时有较大的扭矩 可缓解电机的起动冲击 但不宜长期低速运行 且需配置直流电源 造价高 不宜用于防爆环境 变频调速 改变电机励磁频率进行调速 起动全程自控 效率高 调速范围广 但在低频起动时会降低电机输入电压 导致电机输出转矩降低 不适应大型带式输送机低速大转矩的起动要求 液力耦合器 可改善起动性能 降低电机与负载起动的冲击 但是液力耦合器传递的扭矩与其转速的平方成正比 低速时传递的扭矩小 在低速阶段不能提供稳定平滑的加速度 传动特性是非线性的 控制特性不准确 效率低 稳定运行时需要滑差 MPG可控减速器 是由磁粉制动部分与行星传动部分接合起来的可控驱动系统 具有减速 可控起动 可控制动和过载保护等多种功能 可避免起动时的电流和机械冲击 适用与45 280Kw功率段的带式输送机 3 CST的特点 软连接 可控软起动 停车 集机电控于一体 具有完善的智能故障自诊断功能有效延长皮带机整体使用寿命 提高运行效率 降低维护成本完善的多点驱动功率平衡解决方案控制系统开放 易于实现数据共享和网络化 便于整体矿山自动化系统的集成本安型和高防护等级设计 完全满足防爆环境和全天候作业要求 4 选型与参数 4 1CST的驱动形式平行轴形式 K型 K型KR型直角3点钟KR型直角9点钟直角形式 KR型 3点钟直角形式 KR型 9点钟 4 2产品规格和型号 4 3CST型号 CSTXXXKVRS防爆型 没有 S 为非防爆型直角型 没有 R 为平行轴型冷却泵及电机为立式 没有 V 为卧式K系列规格 可控启动传输 5 应用案例 一 大同塔山煤矿 应用案例 二 西山官地煤矿 应用案例 三 江西德兴铜矿DeXingCopperMine 中国第一套CST 德兴铜矿隶属江西铜业公司 是中国现代化的特大型露天矿山 也是CST中国最早的用户 3x950KCST于1993年投入使用 二 CST组成与传动原理 1 CST的组成按部件可分为 主电机减速器冷却泵热交换器控制器按功能可分为 传动系统液压系统冷却系统润滑系统控制系统 2 传动原理1 输入轴2 一级减速主动齿轮3 一级减速从动齿轮4 太阳轮5 行星轮6 齿圈7 减速箱壳体8 输出轴9 行星轮架10 离合器力矩传输过程 主电机输出轴 CST输入轴 一级减速主动齿轮 一级减速从动齿轮 太阳轮 行星轮 齿圈 动磨擦片 静磨擦片行星轮架 输出轴 驱动滚筒 6 5 4 9 1 2 3 6 7 4 5 10 8 9 一级减速 二级减速 摩擦生热 离合器结构与原理 当环形活塞上的压力压力增加时 旋转片和静止片之间的间隙逐渐减少 当活塞的压力使旋转片和静止片相互压紧时 齿圈的速度降低 行星轮开始绕太阳轮公转 由于太阳轮始终保持运转 三个行星轮逐渐地在齿圈内旋转 从而输出轴开始转动起来 当液压使CST输出轴上得到足够的扭矩时 皮带机开始起动 通过控制液压 可精确控制CST输出轴的转速和扭矩 当活塞压力锁紧压力时 旋转片和静止片之间的相对位移几乎为零 此时离和器称为 锁定 状态 输出轴达到满速 换句话说 若输入转速为1480rpm 速比为26 75 当离和器 锁定 时 输出轴转速为55 3rpm 3 相关计算 CST速比计算公式 速比 T2 T1 x T5 T3 1 T1 输入轴一级齿轮齿数T2 输入轴二级齿轮齿数T3 太阳轮齿数T4 行星轮齿数T5 齿圈齿数扭矩的基本原理 Torque atfullload HPx RPM 为系数将电机的功率及转速转换为ft lb 5250 或者in lb 63000 例如 一台速比为20 6316的420KSCST 驱动电机为350kW or475HP 3 380V 50Hz 1480rpm 这台475HP电机 在满速时 如 1480rpm 将产生 Torque atinputshaftofCST 475hpx63 000 1480rpm 20 219in lb 20 2Kin lb 三 CST液压原理 1 液压系统类别CST液压控制系统分为两个压力范围 低压系统 300psi 和高压系统 1000psi 低压系列产品包括280K 420K和630K 而高压系列产品包括750K 1120K和1950K 低压系统和高压系统之间的区别仅仅在于其工作压力和一些元件上有所变化 元器件名称低压系统高压系统离合器压力变送器0 300psi0 1000psi离合器压力表0 300psi0 1500psi控制压力安全阀350psi1200psi系统压力变送器0 300psi0 1000psi系统压力表0 300psi0 1500psi 2 液压原理图 FI 1 CSTGEARCASE NEMA 4ENCLOSURE B STR HX PI 4 COOLINGPUMP OUTPUTSHAFT N1 N2 N3 N4 N5 INPUTSHAFT FO 2 TT 1 FO 1 D P FLT 2 PI 3 PT 3 PI 2 PT 2 PT 1 PI 1 Y STR TANDEMPUMP PCV RV BLV PRV 2 CST 冷却系统液压原理图 低压 两级齿轮泵 Y型过滤器 25u过滤器 D P开关 油箱 润滑压力变送器 润滑压力表 CST 润滑系统液压原理图 CST控制系统液压原理图 两级齿轮泵 高压 油池 系统压力表 比例阀 离合器压力表 闭锁阀 离合器压力变送器 系统压力变送器 输入轴 10u过滤器 Y型过滤器 离合器 系统释压阀 3 液压部件与用途 四 CST控制原理 1 与其他系统的信号联系 各CST的运行状态与控制信号 皮带机启停控制 慢速选择 急停 故障 预警 连锁信号 绞车启停控制 操作方式 运行状态 故障等信号 与CST APW及配电系统相关的所有信息 远程控制信号 2 工作状态 状态 0 待机状态CST控制系统在检测到以下状态完备后发出 备车 信号 操作员可起动带式输送机 带式输送机速度为0 离合器压力小于5 系统压力 系统无故障和报警状态 状态 1 起动状态在操作员发出带式输送机 起动 信号后 PLC中的控制程序将起动冷却泵 风扇和加热器 多机系统中 主电机起动间隔为5s以避开起动电流冲击 离合器压力将预压至10 保证冷却油预先充满离合器摩擦片间隙 状态 2 预压状态在离合器摩擦盘预压结束后 速度和功率PID闭环调节模块将切换到 自动 前馈 模式 逐渐增加各台CST压力PID闭环调节模块的输入设定 直至检测到皮带机起动为止 状态 3 啮合状态在检测到皮带机速度 3 时 皮带机就进入了啮合状态 在此状态下 速度PID设定逐渐上升 而功率PID模块处于功率平衡控制模式 在检测到速度后 需利用一段缓冲特性来提升起动性能 缓冲期间速度将保持在5 左右 缓冲时间可在5 20s之间调整 状态 4 加速状态缓冲结束后 速度PID设定将按预设的 S 曲线上升至满速 加速时间可在30 300s之间进行调整 加速状态期间热交换器风机将起动运行 状态 5 满速状态在检测到皮带机速度 95 时 系统进入满速运行状态 用户可起动加料设备 速度设定一般保持在98 或100 主驱运行在恒速闭环控制模式上 而从驱处于功率平衡控制状态 运行期间 功率控制都应控制在 2 的误差范围内 状态 6 减速状态正常运行期间 发生任何CST故障或用户停机指令都将导致系统进入减速运行状态 输送机按设定曲线停机 停机时间不小于自然停车时间 可按需要调整 当速度 5 时 减速状态结束 3 工作曲线 4 控制原理图 2020 3 17 27 可编辑 5 检测与控制元件 五 CST操作与故障分析 PB 屏幕操作 通过屏幕上的F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9按钮 可在1 9个屏幕间进行选择 但在当前屏幕时按动对应的按钮将不起作用 五 CST操作与故障分析 PB 屏幕1 总屏幕1 屏幕名称与CST配置 CST编号与状态 黄色为在线 蓝色为离线 主驱选择 绿色为主驱 蓝色为从驱 电机开停状态 绿色为电机运行 蓝色为停车 泵运行状态 绿色为冷却泵运行 蓝色为停车 风扇运行状态 绿色为风扇运行 蓝色为停车 启停控制信号 启动信号为绿色 停车信号为蓝色 慢动选择 绿色为慢速方式 蓝色为满速方式 主驱锁定选择 绿色为主驱锁定 蓝色为主驱不锁定 打滑检测选择 绿色为选择打滑检测 蓝色不选择 就地急停状态 红色为就地急停 蓝色为无就地急停 皮带运行状态 对应皮带的7个状态 0 7 日历与时间显示 在线状态 绿色为在线 蓝色为离线 就绪状态 绿色为就绪 蓝色为非就绪 正常与否 绿色为正常 蓝色为故障 主控速度选择 绿色为主控速度 外部急停状态 红色为外部急停 蓝色为无外部急停 绞车急停状态 红色为绞车急停 蓝色为无绞车急停 五 CST操作与故障分析 PB 屏幕2 总屏幕2 各CST的实时功率值 单位为KW CST编号与状态 黄色为在线 蓝色为离线 各CST的油箱实时温度值 17 148OC 各CST的实时离合器压力值 高压为0 1000PSI 低压为0 300PSI 各CST冷却流量的实时值 0 100 各CST比例阀开度值 0 100 各CST的实时系统压力值 高压为0 1000PSI 低压为0 300PSI 各CST输出轴转速 0 100 各CST实时润滑压力值 0 100PSI 当CST发生故障时显示红色并闪烁 同时显示 CST故障 当CST处于正常状态时显示绿色 同时显示 CST正常 当有急停信号发出时 显示红色并闪烁 同时显示 急停 若无急停发生时无任何显示 五 CST操作与故障分析 PB 屏幕3 皮带机警告与故障屏幕 CST未选择在线而运行 屏幕名称 皮带机过载跳车 皮带保护系统急停 主控输出轴速度大于1 2倍的皮带速度打滑 绞车急停 主控输出轴速度小于0 8倍的皮带速度打滑 DH 网络通讯故障 CST控制箱急停 五 CST操作与故障分析 PB 屏幕4 CST报警信号屏幕 存在离合器压力变送器损坏 信号线断线 信号超出量程或强干扰故障 存在功率传感器断线 信号超出量程 强干扰 变送器损坏或互感器损坏故障 油箱油温低于 10oC 因启动时间太短或皮带过载造成电机输出功率大于CST最大输入功率的90 因油粘度太大 齿轮泵故障或管路堵塞造成系统压力过低 小于75 因油粘度太大 管路堵塞 泵内空气太多或冷却泵故障造成冷却流量低于50 存在系统压力变送器损坏 信号线断线 信号超出量程或强干扰故障 存在润滑压力变送器损坏 信号线断线 信号超出量程或强干扰故障 存在冷却流量变送器损坏 信号线断线 信号超出量程或强干扰故障 存在温度变送器损坏 传感器断线 信号线断线 信号超出量程或强干扰故障 存在速度传感器损坏 信号线断线 接地不良 信号超出量程或强干扰故障 五 CST操作与故障分析 PB 屏幕5 CST故障屏幕1 油温过高 大于65oC 因油粘度太大 齿轮泵故障或管路堵塞造成润滑压力偏低 小于70 因油质太脏 造成25U过滤器堵塞而使D P开关动作 须更换过滤器 加热器启动指令发出 但接触器辅助触点状态信号没返回 接触器存在故障或信号线断线 放大器标定不当 造成放大器线性太差或严重超差 因油粘度太大 管路堵塞 泵内空气太多或冷却泵故障造成冷却流量低于48 油温低于 10oC 主电机启动指令发出 未发出 但接触器辅助触点状态信号没返回 返回 接触器存在故障或信号线断线 冷却泵启动指令发出 未发出 但接触器辅助触点状态信号没返回 返回 接触器存在故障或信号线断线 冷却风扇启动指令发出 未发出 但接触器辅助触点状态信号没返回 返回 接触器存在故障或信号线断线 五 CST操作与故障分析 PB 屏幕6 CST故障屏幕2 CST启动时 离合器压力小于10 CST启动前 离合器压力大于10 主电机运行后 CST系统压力大于相应压力等级 高压 1000PSI 低压 300PSI 的98 CST输出轴速度小于0 8倍的皮带速度 当皮带机处于预压达到状态时 带速小于5 CST输出轴速度大于1 2倍的皮带速度 CST离合器压力大于相应压力等级 高压 1000PSI 低压 300PSI 的98 因管路堵塞或齿轮泵故障造成润滑压力小于100PSI的10 或大于90 跳车 主电机运行后 CST系统压力小于相应压力等级 高压 1000PSI 低压 300PSI 的65 因启动时间太短或皮带过载造成电机输出功率大于CST最大输入功率的100 跳车 油温过高 大于80oC 跳车 五 CST操作与故障分析 PB 屏幕7 手动操作屏幕 来自皮带保护系统的急停信号 来自CST控制箱的急停信号 离合器手动加压操作 按下该键并保持时 将每隔0 5S离合器压力设定值增加50 当CST发生故障时显示红色并闪烁 同时显示 CST故障 当CST处于正常状态时显示绿色 同时显示 CST正常 各CST的实时功率值 单位为KW 各CST的油箱实时温度值 17 148OC 各CST的实时离合器压力值 高压为0 1000PSI 低压为0 300PSI 各CST冷却流量的实时值 0 100 各CST比例阀开度值 0 100 各CST的实时系统压力值 高压为0 1000PSI 低压为0 300PSI 各CST输出轴转速 0 100 各CST实时润滑压力值 0 100PSI 皮带机控制状态显示 本状态为状态 手动状态显示为 有急停信号 无急停信号时无显示 离合器手动减压操作 按下该键并保持时 将每隔0 5S离合器压力设定值增加50 五 CST操作与故障分析 PB 屏幕8 手动操作屏幕 控制方式信号灯 自动为空 手动为亮绿 主电机启动按钮 和信号灯显示 运行状态时信号灯为亮绿 停车时为空 有急停信号 无急停信号时无显示 皮带机控制方式选择为自动控制 皮带机控制方式选择为手动控制 自动控制方式显示 手动时显示 冷却泵启动按钮 和信号灯显示 运行状态时信号灯为亮绿 停车时为空 风扇启动按钮 和信号灯显示 运行状态时信号灯为亮绿 停车时为空 加热器启动按钮 和信号灯显示 运行状态时信号灯为亮绿 停车时为空 注意 1 在手动启动各CST之前 必须确认各CST的在线选择与实际情况是否相符 2 CST的各设备启动次序依次为冷却泵 风扇 主电机 3 手动操作状态的停车操作为 选择 自动 操作方式 即停止手动操作方式 或采用急停按钮进行停车 4 手动加减压操作时 建议断续操作 并根据实际带速情况进行调整 五 CST操作与故障分析 PB 屏幕8 CST控制方式选择屏幕 CST在线选择 当选中某台CST运行时 相应的CST被使能 即被确定为在线 同时相应的指示灯变为亮绿色 当选中某台CST禁止时 相应的CST被禁止运行 相应的信号灯为空 注意 如果某台CST需要检修 则必须将相应的CST禁止运行 并断开低速轴对轮 否则会发生报警 皮带机主控速度选择 当选中某台CST的输出轴速度为主控速度时 该速度值将作为控制系统的速度反馈信号输入到速度PID的反馈值入口 相应的信号等变为亮绿 未被选中的信号则只作为保护和监视使用 相应的信号灯为空 打滑检测选择 当选择了打滑检测功能 此时CST控制程序中打滑检测程序将投入运行 同时信号灯变为亮绿色 当禁止打滑检测功能 即CST控制程序中的打滑检测程序将不运行 信号灯将为空 注意 如果要选择打滑检测功能 则必须安装检测带速的速度传感器 主驱锁定选择 当选择了主驱锁定功能 当皮带速度达到满速状态时 主驱CST的离合器压力将锁定到全压值的80 同时控制系统的速度PID和主驱的压力PID置为手动方 只有功率平衡PID处于自动方式 当选择主驱不锁定功能 在皮带速度达到满速状态时 各PID均处于自动调节状态 皮带机主驱选择 当选中某台CST作为主驱运行时 其PID作为速度PID内环以压力闭环方式工作 且相应的信号灯为亮绿 其他CST的PID则工作在功率平衡方式 其信号灯为空 皮带机启动曲线选择 当选择了皮带机的启动曲线为 S 曲线启动 此时 信号灯为亮绿 当选择皮带机的启动按照直线方式启动 此时 信号灯为空 六 图纸说明 1 CST液压系统613121952 冷却系统联接图613197493 控制系统接线图80316080 1 2 3 4 5 64 液压箱接线图61405648 图纸中的编号与标志说明PT 压力变送器TT 温度变送器FT 流量变送器ST 速度传感器DP 差压开关CLUTCH1PT1 1 CST的1 压力变送器 离合器压力 SYSPR 1PT2 1 CST的2 压力变送器 系统压力 LUBE1PT3 1 CST的3 压力变送器 润滑压力变送器 FLOW1FT1 1 CST的1 流量计 冷却流量 1ST1SPEED 1 CST的1 速度传感器 输出轴速度 1DP1 1 CST的1 差压开关 润滑差压开关 TEMP 1TT1 1 CST的1 温度传感器 油箱油温 1PCV 1 CST的比例阀 离合器压力控制阀 CST控制信号线联接 图纸中的编号与标志说明 PT 压力变送器TT 温度变送器FT 流量变送器ST 速度传感器DP 差压开关CLUTCH1PT1 1 CST的1 压力变送器 离合器压力 SYSPR 1PT2 1 CST的2 压力变送器 系统压力 LUBE1PT3 1 CST的3 压力变送器 润滑压力变送器 FLOW1FT1 1 CST的1 流量计 冷却流量 1ST1SPEED 1 CST的1 速度传感器 输出轴速度 1DP1 1 CST的1 差压开关 润滑差压开关 TEMP 1TT1 1 CST的1 温度传感器 油箱油温 1PCV 1 CST的比例阀 离合器压力控制阀 BELTSPD 皮带速度变送器E STOP 急停信号RUN STOP 皮带机运行 停车控制信号PROMOSHEALTHY 皮带保护系统正常SIRENOK 预警结束SIREN 预警信号F SPD 满速MOTOR 1KW 1 CST主电机功率信号RESET 复位PUMP 冷却泵FAN 风扇MASTERMOTOR 主电机MOTORRUN 电机运行输出信号MOTORON 电机接触器辅助触点状态反馈信号UP 向前一页翻 或数值增大操作按钮DOWN 向下一页翻 或数值减小操作按钮JOG 某一屏幕内的选项间切换IN 当某一选项被选中时 按下此按钮确认WINCHMODESELECTSWITCH 绞车工作方式选择开关AUTO 自动MANUAL 手动REElER 卷带WINDIN 张紧WINDOUT 松带MANUALSTART 手动启动CARRIAGELIMIT 1 零行程限位开关CARRIAGELIMIT 2 满行程限位开关REELERSTART 卷带启动REELERSTOP 卷带停止WINCHRESET 绞车复位BELTTENSION 皮带张力APWOILTEMP 绞车油温APWSYSPR