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礦用電動(dòng)機(jī)加載試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)組成與工作原理
在煤礦生產(chǎn)中，經(jīng)常發(fā)生電動(dòng)機(jī)損壞的事故，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)。使用維護(hù)不當(dāng)是造成電動(dòng)機(jī)損壞的一個(gè)原因，更重要的是由于目前在電動(dòng)機(jī)的使用和維修中，缺乏完善的質(zhì)量檢測(cè)手段，致使部分質(zhì)量低劣的電動(dòng)機(jī)投入井下使用，結(jié)果有的很快損壞，甚至完全報(bào)廢。由于電動(dòng)機(jī)是煤礦生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，再加上井下作業(yè)條件惡劣，更換電動(dòng)機(jī)時(shí)間長(zhǎng)，因此電動(dòng)機(jī)的損壞往往造成很大經(jīng)濟(jì)損失。為了保證電動(dòng)機(jī)工作的可靠性，降低生產(chǎn)成本，揚(yáng)州拓普電氣科技有限公司設(shè)計(jì)了TPDJC系列礦用電動(dòng)機(jī)加載試驗(yàn)臺(tái)，該試驗(yàn)臺(tái)可對(duì)110kW以下的礦用鼠籠式電動(dòng)機(jī)進(jìn)行加載試驗(yàn)，測(cè)試電動(dòng)機(jī)在不同負(fù)載狀態(tài)下的工作性能指標(biāo)，以確保電動(dòng)機(jī)的質(zhì)量。測(cè)試指標(biāo)包括各種負(fù)載狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)的三相電流、三相電壓、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、溫升、輸出轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、輸出功率和電動(dòng)機(jī)效率等。該試驗(yàn)臺(tái)加載平穩(wěn)，使用操作簡(jiǎn)單，可集中控制，檢測(cè)量全部由傳感器檢測(cè)，微機(jī)自動(dòng)采集，并能自動(dòng)打印試驗(yàn)報(bào)告。
1、系統(tǒng)組成及工作原理
1.1 系統(tǒng)組成
電動(dòng)機(jī)加載試驗(yàn)臺(tái)包括加載平臺(tái)及信號(hào)采集系統(tǒng)兩部分。加載平臺(tái)由加載液壓站，轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩傳感器和被試電動(dòng)機(jī)組成，如圖1所示。
信號(hào)采集系統(tǒng)由 傳感器、信號(hào)處理 電路、A/D板、扭矩儀、工控機(jī)等組成。如圖2所示。
1.2 工作原理
進(jìn)行電機(jī)試驗(yàn)時(shí)，由雙向變量液壓泵，通過(guò)液壓站上的電磁比例溢流閥給電動(dòng)機(jī)加載，雙向液壓泵能夠滿足電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的要求，電磁比例溢流閥可實(shí)現(xiàn)連續(xù)平穩(wěn)遠(yuǎn)程加載，一般試驗(yàn)時(shí)可按空載、半載、滿載和120%負(fù)載進(jìn)行。
圖1 電動(dòng)機(jī)加載試驗(yàn)臺(tái)的組成
1—被試電動(dòng)機(jī)；2—轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器；3—加載泵；4—液壓站
圖2 信號(hào)采集系統(tǒng)組成框圖
試驗(yàn)參數(shù)由傳感器檢測(cè)，共設(shè)置了3只電流傳感器，用于檢測(cè)三相電動(dòng)機(jī)的三相電流，3只電壓傳感器，用于檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的三相電壓，一只三相有功功率傳感器，用于檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的有功功率，一只三相無(wú)功功率傳感器，用于檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的無(wú)功功率。還設(shè)置了2只溫度傳感器，一只用于檢測(cè)定子油溫，一只用于檢測(cè)液壓站油溫，一只壓力傳感器用于檢測(cè)加載壓力，以上傳感器均輸出0～5 V的模擬信號(hào)。平臺(tái)上的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器，用于檢測(cè)電動(dòng)機(jī)出軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。模擬信號(hào)由信號(hào)處理電路處理后，分兩路，一路送數(shù)字儀表 顯示，一路由A/D板采集后送給工控機(jī)進(jìn)行處理；轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器檢測(cè)信號(hào)由微機(jī)扭矩儀顯示并通過(guò)RS-232串口送至工控機(jī)，由工控機(jī)進(jìn)行處理。功率因數(shù)、電動(dòng)機(jī)輸出功率、電動(dòng)機(jī)功率不是直接檢測(cè)量，而是通過(guò)以上參數(shù)運(yùn)算間接獲得的。
2、液壓加載系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1 組成
液壓加載系統(tǒng)如圖3所示?！?br /> 圖3 電動(dòng)機(jī)加載試驗(yàn)臺(tái)液壓系統(tǒng)圖
1—補(bǔ)油泵；2—過(guò)濾器；3—低壓表；4—低壓安全閥；
5—整流閥組；6—加載比例溢流閥；7—壓力傳感器；
8—溫度傳感器；9—高壓表；10—加載泵；11—流量計(jì)；
12—冷卻器；D1—補(bǔ)油泵電動(dòng)機(jī)；D2—被試電動(dòng)機(jī)
2.2 工作原理
系統(tǒng)為一開(kāi)式雙向補(bǔ)油系統(tǒng)。試驗(yàn)時(shí)，加載液壓泵通過(guò)電磁比例溢流閥給被試電機(jī)加載。整流閥組的作用是保證不管被試電機(jī)正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，補(bǔ)油泵均能為加載泵的吸油口補(bǔ)油，以滿足電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的需要。加載液壓泵的輸出通過(guò)電磁比例溢流閥和流量計(jì)流回油箱，調(diào)整電磁比例閥的壓力可以給加載液壓泵加載，從而達(dá)到給電動(dòng)機(jī)加載的目的，由于電磁比例溢流閥可以通過(guò)比例控制器遠(yuǎn)距離進(jìn)行控制，因此加載過(guò)程可在控制室內(nèi)完成，無(wú)需近臺(tái)操作。
2.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
在進(jìn)行液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，按試驗(yàn)110kW電動(dòng)機(jī)，最大加載功率140kW考慮，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和元件選型。
液壓站額定壓力/MPa 25
最大壓力/MPa 31.5
最大流量/L．min-1 275
液壓閥全部采用插裝件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，主要液壓元件選型如下：
加載液壓泵 ZB125型軸向柱塞變量泵
額定壓力/MPa 25
最大壓力/MPa 31.5
排 量/mL．r-1 125
額定轉(zhuǎn)速/r．min-1 2 200
最大加載功率/kW 140(能夠滿足110kW電動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)要求)
電磁比例溢流閥為意大利Atos公司的產(chǎn)品，主要參數(shù)如下：
額定壓力/MPa 31.5
額定流量/L．min-1 300
該閥有2個(gè)先導(dǎo)閥，一個(gè)是安全閥，一個(gè)是先導(dǎo)比例閥，用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)的壓力，安全閥限定系統(tǒng)的最高壓力，防止加載時(shí)一旦過(guò)載造成對(duì)電動(dòng)機(jī)及液壓系統(tǒng)和元件的損壞。電磁比例溢流閥是電動(dòng)機(jī)加載試驗(yàn)臺(tái)的關(guān)鍵元件，要求其工作平穩(wěn)，加載可靠。
補(bǔ)油泵為CBL-5200型齒輪泵，主要參數(shù)如下：
額定壓力/MPa 15
排 量/mL．r-1 2 000
3、結(jié)束語(yǔ)
該電動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)已在新汶礦務(wù)局汶南煤礦投入使用一年多，試驗(yàn)臺(tái)運(yùn)行平穩(wěn)，可靠。到目前為止，已對(duì)20多臺(tái)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了加載試驗(yàn)，經(jīng)試驗(yàn)下井的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行情況良好。
信息來(lái)源：m.kk-medicalproducts.com 信息整理：揚(yáng)州拓普電氣科技有限公司生技部
1、系統(tǒng)組成及工作原理
1.1 系統(tǒng)組成
電動(dòng)機(jī)加載試驗(yàn)臺(tái)包括加載平臺(tái)及信號(hào)采集系統(tǒng)兩部分。加載平臺(tái)由加載液壓站，轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩傳感器和被試電動(dòng)機(jī)組成，如圖1所示。
信號(hào)采集系統(tǒng)由 傳感器、信號(hào)處理 電路、A/D板、扭矩儀、工控機(jī)等組成。如圖2所示。
1.2 工作原理
進(jìn)行電機(jī)試驗(yàn)時(shí)，由雙向變量液壓泵，通過(guò)液壓站上的電磁比例溢流閥給電動(dòng)機(jī)加載，雙向液壓泵能夠滿足電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的要求，電磁比例溢流閥可實(shí)現(xiàn)連續(xù)平穩(wěn)遠(yuǎn)程加載，一般試驗(yàn)時(shí)可按空載、半載、滿載和120%負(fù)載進(jìn)行。
圖1 電動(dòng)機(jī)加載試驗(yàn)臺(tái)的組成
1—被試電動(dòng)機(jī)；2—轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器；3—加載泵；4—液壓站
圖2 信號(hào)采集系統(tǒng)組成框圖
試驗(yàn)參數(shù)由傳感器檢測(cè)，共設(shè)置了3只電流傳感器，用于檢測(cè)三相電動(dòng)機(jī)的三相電流，3只電壓傳感器，用于檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的三相電壓，一只三相有功功率傳感器，用于檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的有功功率，一只三相無(wú)功功率傳感器，用于檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的無(wú)功功率。還設(shè)置了2只溫度傳感器，一只用于檢測(cè)定子油溫，一只用于檢測(cè)液壓站油溫，一只壓力傳感器用于檢測(cè)加載壓力，以上傳感器均輸出0～5 V的模擬信號(hào)。平臺(tái)上的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器，用于檢測(cè)電動(dòng)機(jī)出軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。模擬信號(hào)由信號(hào)處理電路處理后，分兩路，一路送數(shù)字儀表 顯示，一路由A/D板采集后送給工控機(jī)進(jìn)行處理；轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器檢測(cè)信號(hào)由微機(jī)扭矩儀顯示并通過(guò)RS-232串口送至工控機(jī)，由工控機(jī)進(jìn)行處理。功率因數(shù)、電動(dòng)機(jī)輸出功率、電動(dòng)機(jī)功率不是直接檢測(cè)量，而是通過(guò)以上參數(shù)運(yùn)算間接獲得的。
2、液壓加載系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1 組成
液壓加載系統(tǒng)如圖3所示?！?br /> 圖3 電動(dòng)機(jī)加載試驗(yàn)臺(tái)液壓系統(tǒng)圖
1—補(bǔ)油泵；2—過(guò)濾器；3—低壓表；4—低壓安全閥；
5—整流閥組；6—加載比例溢流閥；7—壓力傳感器；
8—溫度傳感器；9—高壓表；10—加載泵；11—流量計(jì)；
12—冷卻器；D1—補(bǔ)油泵電動(dòng)機(jī)；D2—被試電動(dòng)機(jī)
2.2 工作原理
系統(tǒng)為一開(kāi)式雙向補(bǔ)油系統(tǒng)。試驗(yàn)時(shí)，加載液壓泵通過(guò)電磁比例溢流閥給被試電機(jī)加載。整流閥組的作用是保證不管被試電機(jī)正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，補(bǔ)油泵均能為加載泵的吸油口補(bǔ)油，以滿足電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的需要。加載液壓泵的輸出通過(guò)電磁比例溢流閥和流量計(jì)流回油箱，調(diào)整電磁比例閥的壓力可以給加載液壓泵加載，從而達(dá)到給電動(dòng)機(jī)加載的目的，由于電磁比例溢流閥可以通過(guò)比例控制器遠(yuǎn)距離進(jìn)行控制，因此加載過(guò)程可在控制室內(nèi)完成，無(wú)需近臺(tái)操作。
2.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
在進(jìn)行液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，按試驗(yàn)110kW電動(dòng)機(jī)，最大加載功率140kW考慮，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和元件選型。
液壓站額定壓力/MPa 25
最大壓力/MPa 31.5
最大流量/L．min-1 275
液壓閥全部采用插裝件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，主要液壓元件選型如下：
加載液壓泵 ZB125型軸向柱塞變量泵
額定壓力/MPa 25
最大壓力/MPa 31.5
排 量/mL．r-1 125
額定轉(zhuǎn)速/r．min-1 2 200
最大加載功率/kW 140(能夠滿足110kW電動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)要求)
電磁比例溢流閥為意大利Atos公司的產(chǎn)品，主要參數(shù)如下：
額定壓力/MPa 31.5
額定流量/L．min-1 300
該閥有2個(gè)先導(dǎo)閥，一個(gè)是安全閥，一個(gè)是先導(dǎo)比例閥，用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)的壓力，安全閥限定系統(tǒng)的最高壓力，防止加載時(shí)一旦過(guò)載造成對(duì)電動(dòng)機(jī)及液壓系統(tǒng)和元件的損壞。電磁比例溢流閥是電動(dòng)機(jī)加載試驗(yàn)臺(tái)的關(guān)鍵元件，要求其工作平穩(wěn)，加載可靠。
補(bǔ)油泵為CBL-5200型齒輪泵，主要參數(shù)如下：
額定壓力/MPa 15
排 量/mL．r-1 2 000
3、結(jié)束語(yǔ)
該電動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)已在新汶礦務(wù)局汶南煤礦投入使用一年多，試驗(yàn)臺(tái)運(yùn)行平穩(wěn)，可靠。到目前為止，已對(duì)20多臺(tái)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了加載試驗(yàn)，經(jīng)試驗(yàn)下井的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行情況良好。
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