原创《锅炉上煤机电气控制系统设计》
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摘 要：将煤运送到锅炉加热器中需要用到锅炉上煤机.在需求分析的基础上,本文设计了一种方便可靠的小型锅炉上煤机,能实现自动上煤和下煤,如果上煤出现故障能自动降下煤斗检修.
关键词：锅炉上煤机；电气控制；主电路；辅助电路
一、前言
锅炉上煤机可以自动完成上煤下煤工作,在恶劣环境中代替部分人力劳动.经过研究需求和分析情况,锅炉上煤机控制系统功能设计为：需用电机正转和反转来实现上煤和下煤过程；以常动控制来实现上煤和下煤过程的连续运行；以行程开关来实现煤斗到达设定位置时自动停止；上煤途中煤斗始终压住下煤行程开关以避免因故障而直接掉下来,故障时手动降下煤斗进行检修；为了加快下煤停车速度,减少对下煤行程开关的冲击力,下煤停车时需采取制动停车.电机为三相异步电机,功率4KW；要有电源指示灯和上煤及下煤指示灯起到提示作用；要有电源电压和电流的数据指示仪表便于随时观察工作状态；要有总停控制和必要的短路及过载保护.
二、电路设计
锅炉上煤机控制系统设计原理图如图1 所示.图中左边部分是主电路,主要包含电源和电动机；右边部分是辅助电路,主要包含控制回路和指示回路[1].控制及指示电压为380V.
2.1 主电路设计
主电路主要实现正反转控制和能耗制动功能,另外对电压和电流给出相应的数据指示,并具有完善的短路过载保护功能.图1 中,断路器QS1 既能用于接通和分断正常工作电流,又能因为短路、过载、欠电压等原因而在适当的时间断开电路[2].图1 中电压表V 和电流表A 分别指示电源电压和电流,热继电器FR 用作过载保护.接触器KM1 控制电动机正转,接触器KM2 控制电动机反转,接触器KM3 实现能耗制动.
2.2 辅助电路设计
图1 中,SB1、SB2、SB3 分别为停止按钮、上煤启动按钮、下煤启动按钮,SQ1、SQ2 分别为上煤行程开关和下煤行程开关,SQ3 为能耗制动控制按钮,HL1 为电源指示灯,HL2、 HL3 分别为上煤和下煤指示灯.
（1）上煤过程设计
按钮SB2 被按下后,电流通过KM1 线圈,使电动机正转,同时KM1 的常开辅助触点会闭合,形成自锁,进入上煤过程.当到达相应位置时,煤斗撞击上煤行程开关SQ1,使电动机失电,结束上煤过程.
（2）下煤过程设计
按钮SB3 被按下后,电流通过KM2 线圈,使电动机反转,同时KM2 的常开辅助触点会闭合,形成自锁,开始下煤.当到达指定位置时,煤斗撞击下煤行程开关SQ2,使电动机失电,结束下煤过程.
（3）能耗制动设计
下煤到相应位置时,煤斗会撞击制动行程开关SQ3,SQ3 闭合使电流通过线圈KM3,时间继电器KT 得电,启动能耗制动.同时KM3 常开辅助触点会闭合,形成自锁.达到设定时间后,KT 延时继电器断开其常闭触点,完成制动.
（4）指示灯设计
当电源接通时,电源指示灯HL1 亮.当KM1 线圈得电上煤时,KM1 辅助触点吸合,上煤指示灯HL2 亮,上煤结束时,KM1 辅助触点断开,HL2 灯熄.当KM2 线圈得电下煤时,KM2 辅助触点吸合,下煤指示灯HL3 亮,下煤结束时,KM2辅助触点断开,HL3 灯熄.
三、控制板安装
3.1 元器件选择
根据锅炉上煤机控制系统设计原理图,选择合适的元器件和电控板,并列出元器件清单表,如表1 所示.
3.2 电路板安装注意事项
（1）设计电气控制线路.
（2）制定元器件明细表.
（3）根据所需尺寸选取电气控制板,标注电气元件在板上的位置,然后安装固定.
（4）对电气元件连线.接线时要做好线号,等电位的接点要用相同的线号,方便追溯.发现问题时及时改正,做好更改记录.
（5）进行元件和线路全面检查,确认无误后通电调试,如果有故障需进而排除[3].
3.3 电路板实物连接
电路板实物连接如图2 所示.第一排左边布置的是两个空气开关,其中三极的QF1 给电动机供电,单极的QF2 给辅助电路供电.第一排右边为时间继电器KT,用于能耗制动的定时.第二排是三个接触器KM1、KM2、KM3,分别控制上煤、下煤和制动.第三排是热继电器FR,用于过载保护.第四排是三个行程开关SQ1、SQ2、SQ3,分别辅助上煤、下煤和制动.红色、和绿色按钮SB1、SB2 和SB3 分别用于停止、上煤和下煤.红色、和绿色指示灯HL1、HL2和HL3 分别指示电源、上煤和下煤.
3.4 功能测试
接通电源,电源指示灯HL1 亮.按下按钮SB2,上煤指示灯HL2 亮并进入上煤过程.到位后撞击上煤行程开关SQ1,HL2 灭并结束上煤过程.按下按钮SB3,下煤指示灯HL3 亮并进入下煤过程.到位后撞击下煤行程开关SQ2 和SQ3,不仅切断电动机正常电源,还启动能耗制动,下煤指示灯HL3 灭.
四、结语
小型锅炉上煤设备广泛应用在现实生产生活中,例如小型供暖系统、食堂的生产.锅炉上煤机电气控制系统提高了自动化程度和效率,增强了可靠性.
系统设计论文参考资料：
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