WK-35變頻電鏟增壓除塵系統PLC自動控制應用

皮海平

（江西銅業集團公司 德興銅礦，江西 德興 334224）

1 引言

WK-35電鏟逐步成為德興銅礦的主力電鏟，由于電鏟的露天作業的特性，因而其工作環境粉塵較大，特別是在旱季，粉塵質量濃度可高達30g/m3，粉塵粒徑＜30μm的占70%，堆積密度＜0.7g/m3。由于原除塵通風裝置粉塵凈化效率低，灰塵長期積累造成電路局部短路、漏電、發熱元件散熱各種故障，造成故障停機比較頻繁，嚴重影響電鏟的效能。因此對電鏟增壓過濾除塵系統進行改造很有必要。

2 WK-35電鏟除塵系統裝置

2.1 除塵系統通風裝置

WK-35變頻電鏟周圍外界的粉塵空氣由3臺22kW的鼓風軸流風機通過進風口及網篩吸入，并加壓，再經過除塵器濾筒過濾器過濾，把潔凈后的加壓空氣不斷送到機棚內，使得機棚內空氣壓力大于機棚外，并且通過機房出口排除室外;一則防止外部粉塵進入機棚確保空氣潔凈，達到保護電氣設備;二則通過空氣流通讓設備運行產生的熱能和污染氣體帶出機棚外，達到冷卻機房內部的電氣設備目的［1］。

2.2 除塵系統卸灰裝置

進入增壓室的粉塵被除塵器濾筒過濾器過濾，大量的粉塵將吸附在過濾器表面，將影響過濾器風道的暢通，定時開啟反吹電磁閥，將濾筒表面上吸附的粉塵打掉，保證過濾器的清潔，反吹電磁閥打下的粉塵由螺旋輸送機輸送，卸灰電機通過排灰管道排出，如圖1所示除塵系統示意圖。

圖1 除塵系統示意圖

3 WK-35電鏟除塵系統的電控系統

WK-35電鏟除塵系統的電控系統由動力線路主電路，螺旋輸送機電機、卸灰閥電機、PLC模塊遠程站點、反吹電磁閥和開關控制箱組成。運行指示燈顯示電鏟除塵系統的運行狀態，PLC實現除塵系統運行的時序邏輯控制［2］；驅動各機構協調動作，實現電鏟除塵系統安全可控運行。

3.1 WK-35電鏟除塵系統的動力系統

除塵系統的動力系統主電路圖2所示，向三臺三相22KW的軸流鼓風機供電，實現電鏟機棚內和電氣室過濾后強勁的增壓風壓對電氣設備進行強制通風散熱。

圖2 除塵系統動力主回路電路

3.2 WK-35電鏟除塵系統PLC控制系統

除塵控制系統以PLC為核心的集中控制［3］，采用PROFIBUS DP現場總線通訊控制方式，在主網絡上掛接除塵系統子站，在PLC硬件組態上配置除塵系統相應的DI/DO模塊，如圖3 PLC硬件組態網絡圖所示。

圖3 PLC硬件組態網絡圖

3.3 WK-35電鏟除塵系統的工作原理

3.3.1 除塵系統增壓風機的啟動

啟動除塵系統首先必須啟動三臺增壓軸流風機，風機的啟動如圖4 PLC程序段,分手動和自動，將開關打在手動每臺風機可以獨立啟動停止，將開關打在自動連鎖啟動，3臺風機將被同時啟動，在實際運行時三臺風機功率較大，同時啟動電機啟動電流會很大，對電鏟輔助變壓器電網造成很大的壓降，易使變壓器輔助電源負荷總空氣開關因過載脫扣，故設計了每臺風機的啟動程序段三段如圖4所示除塵系統風機啟動程序，自動連鎖啟動時，3秒10秒18秒分時啟動，有效的保護了變壓器負載線路設備，保護了三臺風機電機的安全啟動運行［4］。

圖4 除塵系統風機啟動程序

3.3.2 除塵系統反吹電磁閥的啟動

除塵系統增壓室進風口吸入的電鏟外界的粉塵加壓空氣，通過除塵器濾筒過濾器過濾后，大量的粉塵被不斷吸附在圓筒濾芯表面，阻礙了潔凈的加壓空氣傳送到機棚內電氣室，必須啟動反吹電磁閥將濾芯表面的粉塵及時清理掉，除塵系統清理粉塵最有效的方式--脈沖清灰方式，啟動定時脈沖清灰PLC程序［5］，定時脈沖清灰是按照系統設定的固定時間周期循環對除塵系統中所有濾筒進行脈沖清灰的運行模式。如圖5程序所示,在實際運行時除塵系統可以根據電鏟儲存的空壓機氣包量，作業環境現場粉塵的溶度［6］，調整PLC周期循環的固定時間——（SD）接通延時定時線圈的定時時間如圖6除塵系統周期循環時間程序段所示，反吹打灰電磁閥的工作時間及每個反吹電磁閥的間隔定時時間如圖7所示，30個反吹電磁閥的輸出程序，達到更好更高的除塵效率。

圖5 除塵系統周期循環時間

圖6 反吹時間間隔時間

圖7 1-30個反吹電磁閥輸出

3.3.3 除塵系統螺旋輸送機及卸灰電機的啟動

反吹電磁閥打落的粉塵會集在螺旋輸送機的接灰槽內，定時啟動螺旋輸送電機的開啟PLC程序將粉塵輸送到卸灰電機處，啟動卸灰PLC程序將粉塵通過排灰軟管排到電鏟外邊，通過這一系列的PLC控制設計應用程序，完成了整個電鏟除塵系統的工作運行。

4 結語

WK-35變頻電鏟的除塵系統通過PLC程序的自動控制，有效過濾礦石粉塵后，使得進入機房內部的空氣變為干凈衛生。有效地保護了作業人員的身體健康， 延長了電鏟電氣室變頻柜的使用期限，機房內主輔變壓器回轉電機和提升電機的可用率，減少了設備的維護保養成本。