專利名稱：變頻調(diào)速防爆現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)環(huán)遠(yuǎn)程控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種自動(dòng)控制裝置，更確切地說(shuō)是涉及一種使變頻器可對(duì)防爆現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備作人工遠(yuǎn)程開(kāi)環(huán)控制的變頻調(diào)速控制器。
近年來(lái)，使用變頻器實(shí)現(xiàn)電機(jī)變速調(diào)整的變頻調(diào)速器已逐漸取代了純機(jī)械方式的液力變速器，從根本上改變了調(diào)速器結(jié)構(gòu)，并廣泛應(yīng)用于各工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域。
采用變頻調(diào)速器的自動(dòng)控制系統(tǒng)一般采用閉環(huán)控制方式，即通過(guò)與其連接的電信號(hào)發(fā)生器，如壓力變送器、溫度傳感器、流量傳感器等采集現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，經(jīng)過(guò)PID調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)來(lái)調(diào)整變頻調(diào)速器，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速。閉環(huán)控制系統(tǒng)中的變頻調(diào)速器一般要求設(shè)置在條件較好的配電間內(nèi)，而信號(hào)發(fā)生器則設(shè)置在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。但是，石油天然氣、石油化工企業(yè)的產(chǎn)品大多為易燃易爆品，其生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)大多為防爆現(xiàn)場(chǎng)，現(xiàn)場(chǎng)中的電氣、機(jī)械、儀表等的防爆等級(jí)也必須達(dá)到相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。而且，更為嚴(yán)重的是應(yīng)用變頻調(diào)速器進(jìn)行調(diào)速的許多裝置，如焦化水力除焦鉆機(jī)絞車、苯酐切片機(jī)、白土給料器、脫蠟轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī)等無(wú)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)可采集，不具備閉環(huán)控制的最基本條件，只能憑操作人員的經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)目測(cè)法來(lái)確定調(diào)速范圍。其系統(tǒng)構(gòu)成是，將變頻器設(shè)置在遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)200米至300米的配電間內(nèi)，通過(guò)電纜與現(xiàn)場(chǎng)的電機(jī)連接，由操作人員在現(xiàn)場(chǎng)與配電間之間來(lái)回跑動(dòng)，一者不能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)狀與變頻調(diào)速器的同步調(diào)整，二者容易發(fā)生責(zé)任不清的扯皮情況。
針對(duì)上述缺點(diǎn)，有的變頻調(diào)速自動(dòng)控制系統(tǒng)將變頻調(diào)速器設(shè)置在一防爆箱或增壓通風(fēng)箱(箱內(nèi)增壓，可阻止易燃易爆氣體進(jìn)入箱內(nèi))內(nèi)，箱體設(shè)置在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中，但由于防爆箱或增壓箱造價(jià)高(甚至高于變頻調(diào)速器本身)、體積大、妨礙現(xiàn)場(chǎng)操作活動(dòng)，因而并不具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
如果在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置防爆操作柱，而將變頻器及其控制器仍設(shè)置在配電間內(nèi)，兩者間通過(guò)電纜連接，其技術(shù)方案雖然可行，但現(xiàn)場(chǎng)操作調(diào)整信號(hào)經(jīng)長(zhǎng)距離傳輸后衰減很大，且易受各種雜訊的干擾，引起控制失靈。
本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種變頻調(diào)速防爆現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)環(huán)遠(yuǎn)程控制裝置，通過(guò)將對(duì)變頻器的控制方式由直接模擬式轉(zhuǎn)變?yōu)橄葦?shù)字再模擬的方式，實(shí)現(xiàn)開(kāi)環(huán)遠(yuǎn)程操作控制，即在防爆現(xiàn)場(chǎng)操作，變頻器及其控制器則可設(shè)置在遠(yuǎn)離防爆現(xiàn)場(chǎng)的配電間，沒(méi)有信號(hào)衰減問(wèn)題并增加抗干擾能力。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的變頻調(diào)速防爆現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)環(huán)遠(yuǎn)程控制裝置，設(shè)置在配電室內(nèi)并與配電室內(nèi)的變頻器連接，還與遠(yuǎn)離配電室的現(xiàn)場(chǎng)防爆操作柱連接，其特征在于所述的開(kāi)環(huán)遠(yuǎn)程控制裝置包括順序連接的振蕩電路、加/減計(jì)數(shù)控制電路、加/減計(jì)數(shù)電路和數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路；加/減計(jì)數(shù)控制電路的輸入端還分別連接加/減計(jì)數(shù)電路的輸出端、所述現(xiàn)場(chǎng)防爆操作柱的加按鍵及所述現(xiàn)場(chǎng)防爆操作柱的減按鍵，數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路輸出接所述的變頻器輸入端。
所述的加/減計(jì)數(shù)電路由第一、第二加/減計(jì)數(shù)器串接構(gòu)成；所述的加/減計(jì)數(shù)控制電路包括第一與非門、第二與非門、第三與非門和第四與非門；第一、第二與非門的第一輸入端并接所述振蕩電路輸出端，第一、第二與非門的第二輸入端分別連接現(xiàn)場(chǎng)防爆操作柱的減按鍵、加按鍵一端和通過(guò)電阻接電源正端，第三、第四與非門的各輸入端分別對(duì)應(yīng)連接第一、第二加/減計(jì)數(shù)器的各輸出端，第三、第四與非門的輸出端分別接第二、第一與非門的第三輸入端，第一與非門的輸出端接第一加/減計(jì)數(shù)器的減計(jì)數(shù)器，第二與非門的輸出端接第一加/減計(jì)數(shù)器的加計(jì)數(shù)端；所述的現(xiàn)場(chǎng)防爆操作柱的加按鍵、減按鍵的另一端接地。
所述的開(kāi)環(huán)遠(yuǎn)程控制裝置還包括有放大器和與放大器輸出連接的電位器，放大器輸入端連接所述的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器輸出端，電位器輸出接所述現(xiàn)場(chǎng)防爆操作柱的電流表。
所述的第一、第二加/減計(jì)數(shù)器的各輸出端與所述的第三、第四與非門各輸入端間還串接有反相、整形施密特電路。
設(shè)置在現(xiàn)場(chǎng)防爆操作柱內(nèi)的加、減按鍵一端接地，另一端通過(guò)長(zhǎng)距離傳輸線送配電室的開(kāi)環(huán)遠(yuǎn)程控制裝置，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)無(wú)衰減傳輸，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)狀況操作防爆操作柱上的加/減按鍵，分別使加/減計(jì)數(shù)電路作加法計(jì)數(shù)或減法計(jì)數(shù)，再由數(shù)/模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成0-10V電壓去調(diào)節(jié)變頻器，由變頻器完成對(duì)電機(jī)的調(diào)速控制?，F(xiàn)場(chǎng)防爆操作柱上還設(shè)有正、反轉(zhuǎn)控制按鍵及起、?？刂瓢存I，可直接實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器的控制。
本實(shí)用新型的變頻調(diào)速防爆現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)環(huán)遠(yuǎn)程控制裝置，采用先數(shù)字后模擬的技術(shù)方案設(shè)計(jì)，解決了大電流開(kāi)關(guān)控制的變頻器可應(yīng)用于石化等防爆要求高的開(kāi)環(huán)控制環(huán)境中，擴(kuò)大了變頻器的應(yīng)用范圍，使變頻器得以在防爆現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)人工遠(yuǎn)程開(kāi)環(huán)控制。


圖1變頻調(diào)速防爆現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)環(huán)遠(yuǎn)程控制裝置應(yīng)用狀態(tài)連接示意圖。
圖2現(xiàn)場(chǎng)防爆操作柱結(jié)構(gòu)及連接示意圖。
圖3變頻調(diào)速防爆現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)環(huán)遠(yuǎn)程控制裝置電原理框圖。
圖4變頻調(diào)速防爆現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)環(huán)遠(yuǎn)程控制裝置實(shí)施電路圖。
參見(jiàn)圖1，圖中示出在脫蠟轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī)的防爆環(huán)境中，應(yīng)用本實(shí)用新型的變頻調(diào)速防爆現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)環(huán)遠(yuǎn)程控制裝置(以下簡(jiǎn)稱遠(yuǎn)程控制器)的開(kāi)環(huán)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。包括設(shè)置在防爆現(xiàn)場(chǎng)的防爆操作11和設(shè)置在遠(yuǎn)處配電室內(nèi)的變頻器12及遠(yuǎn)程控制器13。
防爆操作柱11向遠(yuǎn)程控制器13輸送調(diào)節(jié)操作信號(hào)，遠(yuǎn)程控制器13將調(diào)節(jié)操作信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)變頻器12的電壓控制信號(hào)，變頻器12輸出頻率信號(hào)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)濾機(jī)的電機(jī)進(jìn)行變速控制。
變頻器12可采用英國(guó)CT(Control Technigues)公司生產(chǎn)的Commander CD(0.75-7.5KW)。
參見(jiàn)圖2，防爆操作柱內(nèi)設(shè)置有起、停鍵K1、K2，加、減鍵K3、K4及正、反轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)K5。還設(shè)置有表示變頻調(diào)速裝置正常運(yùn)行的綠燈L1和表示故障狀態(tài)的紅燈L2及指示電機(jī)轉(zhuǎn)速的指針式電流表M(1mA)，分別與遠(yuǎn)程控制器13中的相關(guān)電路連接和經(jīng)遠(yuǎn)程控制器13轉(zhuǎn)接后與變頻器12連接(也可不經(jīng)轉(zhuǎn)接)。
參見(jiàn)圖3，遠(yuǎn)程控制器包括振蕩電路31、計(jì)數(shù)復(fù)位電路32、加/減計(jì)數(shù)控制電路33、加/減計(jì)數(shù)電路34、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器35、基準(zhǔn)電壓電路36和放大器37。圖中11為現(xiàn)場(chǎng)防爆操作柱、12為變頻器。
加/減計(jì)數(shù)控制電路33對(duì)加/減計(jì)數(shù)電路34作加法或減法計(jì)數(shù)的控制。加/減計(jì)數(shù)控制電路33接收來(lái)自防爆操作柱11的加、減操作控制信號(hào)，將振蕩器31的輸出信號(hào)接到加/減計(jì)數(shù)電路34的相應(yīng)計(jì)數(shù)端，加/減計(jì)數(shù)器34送出的計(jì)數(shù)滿信號(hào)通過(guò)加/減計(jì)數(shù)控制器33自動(dòng)使加/減計(jì)數(shù)器作相反的計(jì)數(shù)操作。數(shù)/模轉(zhuǎn)換器35輸出的0-10V調(diào)節(jié)電壓送變頻器12和經(jīng)放大器37送現(xiàn)場(chǎng)防爆柱11內(nèi)的電流表，指示電機(jī)轉(zhuǎn)速。
參見(jiàn)圖4，運(yùn)算放大器A1a、A1b(LM358)及其外圍元件連接構(gòu)成振蕩器31。按鍵K6、電阻R1、電容C1構(gòu)成計(jì)數(shù)復(fù)位電路32。K3、K4分別為設(shè)置在現(xiàn)場(chǎng)防爆操作柱11內(nèi)的加、減按鍵。U1a、U1b(CD4023)、U7、10(CD4068)分別構(gòu)成第一、第二、第三、第四與非門，與反相、整形施密特電路U8a、U8b、U9a-U9f(CD40106)一起連接構(gòu)成加/減計(jì)數(shù)控制電路33。加/減計(jì)數(shù)器U2、U3(CD40193)串接構(gòu)成加/減計(jì)數(shù)電路34。U4a-U4h為同相器(CD4050)，用于信號(hào)隔離。U6為數(shù)模轉(zhuǎn)換器35(DAC0808)。穩(wěn)壓二極管DZ1及其外圍元件構(gòu)成基準(zhǔn)電壓電路36。放大器A2b(LM358)輸出V0(0-10V)送變頻器12，放大器A2a(LM358)、電位器RW1輸出送現(xiàn)場(chǎng)防爆操作柱的電流表。
本實(shí)用新型的遠(yuǎn)程控制器實(shí)施例可實(shí)現(xiàn)對(duì)濾機(jī)的全套電控，包括輸油泵電機(jī)、輸蠟泵電機(jī)、濾機(jī)電機(jī)的電控。工作現(xiàn)場(chǎng)按工作程序通過(guò)防爆操作柱起動(dòng)(或停止)輸油泵電機(jī)和起動(dòng)(或停止)輸蠟泵電機(jī)，再起動(dòng)濾機(jī)主電機(jī)并同時(shí)實(shí)施濾機(jī)主機(jī)的調(diào)速功能。同樣的工作原理也適用于焦化水力除焦鉆機(jī)絞車及苯酐切片機(jī)、白土給料器的遠(yuǎn)程開(kāi)環(huán)電控。
本實(shí)用新型變頻調(diào)速防爆現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)環(huán)遠(yuǎn)程控制裝置的有益效果是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)備成本低、維修方便；操作簡(jiǎn)單、安全可靠，通過(guò)按動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)防爆操作柱上的加、減鍵，即可同步實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的正/反轉(zhuǎn)、起/停及加/減速控制，觀察操作柱上窗口內(nèi)的指針式表頭，就可了解被調(diào)電機(jī)的轉(zhuǎn)速；節(jié)約能源、降低噪音，延長(zhǎng)電機(jī)使用壽命，根據(jù)對(duì)采用本遠(yuǎn)程控制器的電機(jī)轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的參數(shù)測(cè)定，并與使用液力變速器的系統(tǒng)比較，可節(jié)能50％，并可消除液力變速器的高分貝噪音，經(jīng)變頻器調(diào)速后，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)在額定轉(zhuǎn)速的57％左右，電流下降約50％左右，電機(jī)發(fā)熱小。
權(quán)利要求1.一種變頻調(diào)速防爆現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)環(huán)遠(yuǎn)程控制裝置，設(shè)置在配電室內(nèi)并與配電室內(nèi)的變頻器連接，還與遠(yuǎn)離配電室的現(xiàn)場(chǎng)防爆操作柱連接，其特征在于所述的開(kāi)環(huán)遠(yuǎn)程控制裝置包括順序連接的振蕩電路、加/減計(jì)數(shù)控制電路、加/減計(jì)數(shù)電路和數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路；加/減計(jì)數(shù)控制電路的輸入端還分別連接加/減計(jì)數(shù)電路的輸出端、所述現(xiàn)場(chǎng)防爆操作柱的加按鍵及所述現(xiàn)場(chǎng)防爆操作柱的減按鍵，數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路輸出接所述的變頻器輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻調(diào)速防爆現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)環(huán)遠(yuǎn)程控制裝置，其特征在于所述的加/減計(jì)數(shù)電路由第一、第二加/減計(jì)數(shù)器串接構(gòu)成；所述的加/減計(jì)數(shù)控制電路包括第一與非門、第二與非門、第三與非門和第四與非門；第一、第二與非門的第一輸入端并接所述振蕩電路輸出端，第一、第二與非門的第二輸入端分別連接現(xiàn)場(chǎng)防爆操作柱的減按鍵、加按鍵一端和通過(guò)電阻接電源正端，第三、第四與非門的各輸入端分別對(duì)應(yīng)連接第一、第二加/減計(jì)數(shù)器的各輸出端，第三、第四與非門的輸出端分別接第二、第一與非門的第三輸入端，第一與非門的輸出端接第一加/減計(jì)數(shù)器的減計(jì)數(shù)器，第二與非門的輸出端接第一加/減計(jì)數(shù)器的加計(jì)數(shù)端；所述的現(xiàn)場(chǎng)防爆操作柱的加按鍵、減按鍵的另一端接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻調(diào)速防爆現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)環(huán)遠(yuǎn)程控制裝置，其特征在于所述的開(kāi)環(huán)遠(yuǎn)程控制裝置還包括有放大器和與放大器輸出連接的電位器，放大器輸入端連接所述的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器輸出端，電位器輸出接所述現(xiàn)場(chǎng)防爆操作柱的電流表。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變頻調(diào)速防爆現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)環(huán)遠(yuǎn)程控制裝置，其特征在于所述的第一、第二加/減計(jì)數(shù)器的各輸出端與所述的第三、第四與非門各輸入端間還串接有反相、整形施密特電路。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種防爆現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)實(shí)施遠(yuǎn)程開(kāi)環(huán)變頻調(diào)速的控制裝置,與變頻器一起設(shè)置在遠(yuǎn)處的配電室內(nèi),分別連接現(xiàn)場(chǎng)的防爆操作柱與變頻器。主要包括順序連接的振蕩器、加/減計(jì)數(shù)控制器、加/減計(jì)數(shù)器和數(shù)/模轉(zhuǎn)換器。操作現(xiàn)場(chǎng)防爆操作柱的加、減速按鍵,控制裝置將操作信號(hào)先轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)再轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)送變頻器,并送操作柱的電機(jī)轉(zhuǎn)速指示表,由變頻器實(shí)施對(duì)防爆現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)整。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、操作方便可靠。
文檔編號(hào)H02P7/00GK2308209SQ9722128
公開(kāi)日1999年2月17日 申請(qǐng)日期1997年7月15日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月15日
發(fā)明者顧履明, 周玉棟 申請(qǐng)人:顧履明