Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển kênh tốc độ của máy khoan xoay cầu

Đồng nghĩa với việc đó là nhu cầu đầu tư hệ thống máy khai thác ngày một gia tăng.Khoan khai thác ngày càng được chú trọng và phát triển, nó là khâu đầutiên trong dây chuyền khai thác: b

TRẦN HỮU MẠNH

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN KÊNH TỐC ĐỘ

CỦA MÁY KHOAN XOAY CẦU

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT

TRẦN HỮU MẠNH

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN KÊNH TỐC ĐỘ

CỦA MÁY KHOAN XOAY CẦU

Chuyên ngành: Tự động hóa

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS NGUYỄN CHÍ TÌNH

Hµ néi - 2010

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn cao học này là công trình nghiên cứu của

riêng cá nhân tôi dưới sự hướng dẫn của TS Nguyễn Chí Tình Các số liệu

và tài liệu nêu ra trong luận văn là trung thực, đảm bảo tính khách quan, khoahọc Các tài liệu đều có nguồn gốc suất xứ rõ rang Các luận điểm và kết quảchưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Hà nội, ngày 14 tháng 11 năm 2010 Tác giả luận văn

Trần Hữu Mạnh

LỜI CẢM ƠN

Với sự quan tâm, giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của thầy giáo,

TS Nguyễn Chí Tình, cùng với nỗ lực của bản thân đến nay tôi đã hoàn

thành cuốn luận văn thạc sĩ kỹ thuật này Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn vàgửi tới thầy lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo trong bộ môn Tự động hóa –

Trường Đại học Mỏ Địa Chất HN, những người đã truyền dạy cho chúng tôi

những kiến thức quý báu

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến lãnh đạo phòng cơ điện công ty than Đèo Nai,Cọc Sáu và Cao Sơn đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho tôi trong quá trình thựchiện đề tài này

Cảm ơn toàn thể bạn bè và gia đình đã giúp đỡ động viên để tôi hoànthành tốt luận văn này

Hà nội, ngày 14 tháng 11 năm 2010

Học viên

Trần Hữu Mạnh

MỤC LỤC

1 Danh mục hình vẽ……….……….…5

2 Danh mục các bảng ………… ……… ……….…8

3 Mở đầu……… …….……… 9

Chương 1 Tổng quan về máy khoan xoay cầu……… 11

1.1 Giới thiệu các thông số kỹ thuật và cấu tạo của máy khoan xoay cầu CБШ-250T ………… … 11

1.1.1.Các thông số kỹ thuật của máy khoan xoay cầu CБШ-250T….….… 11

1.1.2.Cấu tạo của máy khoan ……….….… 14

1.2 Giới thiệu hệ thống cung cấp điện và truyền động điện của máy khoan xoay cầuCБШ-250T……… ……… 15

1.2.1 Hệ thống cung cấp điện của máy khoan cầu CБШ-250T 15

1.2.2 Truyền động phụ của máy khoan CБШ-250T 16

1.2.3 Truyền động quay ty của máy khoan CБШ-250T 29

Chương 2 Giới thiệu hệ thống điều khiển kênh tốc độ quay ty của máy khoan xoay cầu CБШ-250T……… ……… 37

2.1.Giới thiệu tủ bộ biến đổi một chiều ТПE-200-460 của máy khoan xoay cầu CБШ 250T 37

2.1.1 Các thông số kỹ thuật của tủ biến đổi một chiều 37

2.1.2 Thành phần chính của tủ biến đổi một chiều 39

2.1.3 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của tủ biến đổi một chiều 40

2.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các phần tử trong tủ biến đổi một chiều ТПЕ-200-460 của máy khoan xoay cầu CБШ-250T… …….…… 47

2.2.1 Cấu tạo và sự làm việc của các bộ biến đổi điện 47

2.2.2 Hệ thống điều khiển của tủ biến đổi một chiều 48

2.2.3 Hệ thống điều khiển xung pha СИФУ 54

2.2.4 Nguồn điện kích từ có điều chỉnh 62

2.2.5 Bộ đảo chiều 622.2.6 Cụm nguồn và đồng bộ 63

Chương 3 Mô phỏng bộ điều khiển kênh tốc độ quay ty của máy khoan xoay cầu CБШ-250T……… ……… 66

3.1 Ứng dụng phần mềm CircuitMaker để mô phỏng hệ thống điều khiển

xung pha ……….……… 673.1.1.Mô phỏng khâu đồng bộ ………… ……… ……….…… 67

3.1.2.Mô phỏng khâu dịch pha ……… ….……… ……….…… 69 3.1.3.Mô phỏng khâu khuyếch đại xung… ……….……… ……….…… 71

3.1.4.Mô phỏng hệ thống khuyếch đại xung pha…….… …….…….…… 73

3.2 Ứng dụng phần mềm Simulink của Matlab để mô phỏng hệ thống

điềukhiển tốc độ động cơ một chiều quay ty khoan…… … 77

3.2.1.Mô phỏng động cơ quay ty điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp điềuchỉnh điện áp phần ứng… ….…… …… 893.2.2.Mô phỏng động cơ quay ty điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp điềuchỉnh điện áp kích từ có phản hồi dòng điện phần ứng … … … 93

Kết luận và kiến nghị………….……….… 98 Tài liệu tham khảo………….….……….100

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Số hình Tên hình vẽ và đồ thị Trang

Hình 1.11 Sơ đồ mạch lực hệ thống động cơ quạt làm mát, cơ cấu khuấy

dầu

26

Hình 1.12 Sơ đồ mạch điều khiển hệ thống động cơ quạt làm mát và cơ

cấu khuấy dầu

26

Hình 2.5 Sơ đồ khối hệ điều khiển xung theo pha của bộ biến đổi 55

Hình 3.11 Đồ thị đường đặc tính điện áp đồng bộ hệ thống khuyếch đại

xung hai kênh

75

Hình 3.12 Đồ thị đường đặc tính điện áp hệ thống khuyếch đại xung hai

75

Hình 3.13 Đồ thị đường đặc tính điện áp hệ thống khuyếch đại xung hai

kênh trên cực phát Transistor V18

76

Hình 3.14 Đồ thị đường đặc tính xung phá hệ thống khuyếch đại xung

hai kênh

76

Hình 3.16 Sơ đồ mô phỏng hệ thống điều khiển kênh tốc độ khi khởi

động không tải

90

Hình 3.17 Đồ thị đường đặc tính điện áp đặt vào cầu chỉnh lưu 90

Hình 3.22 Đồ thị đường đặc tính điện áp chỉnh lưu khi khởi động không

tải

93

Hình 3.23 Đồ thị đường đặc tính tốc độ khởi động động cơ khi không tải

với góc điều khiển α=1400, lúc có tải và phản hồi dòng điện

94

Hình 3.25 Đồ thị đường đặc tính dòng điện phần ứng khởi động động cơ

khi không tải với góc điều khiển α=1400, lúc có tải và phảnhồi dòng điện

95

Hình 3.26 Đồ thị đường đặc tính dòng điện kích từ khởi động động cơ

khi không tải với góc điều khiển α=1400, lúc có tải và phảnhồi dòng điện

95

Hình 3.27 Đồ thị đường đặc tính mô men khởi động động cơ khi khi

không tải với góc điều khiển α=1400, lúc có tải và phản hồidòng điện

96

Hình 3.28 Đồ thị đường đặc tính điện áp kích từ khởi động động cơ khi

khi không tải với góc điều khiển α=1400, lúc có tải và phảnhồi dòng điện

96

DANH MỤC CÁC BẢNG

B¶ng 1.1 Thông số kỹ thuật của máy khoan xoay cầu 11B¶ng 1.2 Thông số kỹ thuật của các dộng cơ điện trên máy khoan 13B¶ng 1.3 Thông số kỹ thuật của bộ di chuyển xích máy khoan 13B¶ng 1.4 Thông số kỹ thuật của động cơ truyền động phụ 18B¶ng 1.5 Thông số kỹ thuật của động cơ điện một chiều ДΠB-52 30B¶ng 2.1 Thông số kỹ thuật của tủ biến đổi một chiều điều khiển tốc

B¶ng 2.2 Các thành phần chính của tủ biến đổi một chiều ТПЕ-200-460 39B¶ng 2.3 Các vị trí chuyển điện áp trong mạch điều khiển 54

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài.

Hiện nay các công ty than đang được thiết kế và xây dựng ngày càng lớnmạnh về công suất khai thác Đối với các công ty than chuyên khai thác than

lộ thiên như công ty than Cao Sơn, công ty than Đèo Nai và công ty than Cọc

Sáu, các khai trường được mở rộng, sản lượng khai thác nâng cao Đồng

nghĩa với việc đó là nhu cầu đầu tư hệ thống máy khai thác ngày một gia tăng.Khoan khai thác ngày càng được chú trọng và phát triển, nó là khâu đầutiên trong dây chuyền khai thác: bao gồm khoan nổ mìn, bốc xúc và vận tải.Khối lượng khoan chiếm 20% khối lượng công việc khai thác theo thống

kê, cho nên việc nghiên cứu bộ điều khiển kênh tốc độ của máy khoan xoaycầu là một vấn đề hết sức cần thiết, từ đó đưa ra những phương án sử dung,chỉnh định và thay thế một cách hiệu quả và chính xác nhằm đáp ứng đượcnhu cầu sản xuất

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài.

- Đối tượng nghiên cứu của đề tài này là bộ điều khiển kênh tốc độ củamáy khoan xoay cầu

- Phạm vi nghiên cứu bộ điều khiển kênh tốc độ quay ty của máy khoan

4 Nội dung nghiên cứu.

- Mô phỏng hệ thống truyền động điện bộ điều khiển kênh tốc độ củamáy khoan xoay cầu bằng phần mềm CircuitMaker và Matlab Simulik

5 Phương pháp nghiên cứu.

Trong khuôn khổ luận văn, học viên đã sử dụng các phương pháp nghiêncứu tổng hợp sau:

- Phương pháp thực nghiệm: Khảo sát thực trạng tại các công ty than lộthiên để nắm rõ về mức độ sử dụng máy khoan xoay cầu trong công tác khoan

nổ mìn

- Phương pháp phân tích hệ thống: nhằm mô phỏng hệ thống truyền động

điện cho bộ điều khiển kênh tôc độ của máy khoan xoay cầu

- Phương pháp tính toán lý thuyết: dựa trên kết quả mô phỏng để từ đóxây dựng bộ điều khiển kênh tốc độ tương đương với thực tế

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn.

- Để chủ động về mặt kỹ thuật trong việc thay thế và sửa chữa khi hỏng

7 Cấu trúc luận văn.

Luận văn được chia thành các chương như sau:

Mở đầu: Phần này giới thiệu nhiệm vụ và cấu trúc của luận văn.

Chương 1: Tổng quan về máy khoan xoay cầu.

Chương 2: Giới thiệu hệ thống điều khiển kênh tốc độ quay ty của máy

Chương 3: Mô phỏng bộ điếu khiển kênh tốc độ quay ty của máy khoan xoay

cầuCБШ-250T.

Kết luận và kiến nghị.

Truyền động quay ty khoan được thực hiện bằng động cơ khoan, là động

cơ điện một chiều kích từ độc lập với hệ truyền động điện Thyristor - Động

cơ một chiều Đảm bảo việc điều khiển tin cậy và chính xác tốc độ quay của

ty khoan

Việc tạo lực nén lên gương khoan được thực hiện thông qua hệ thốngthuỷ lực và các chức năng như rút ty khoan lên và thu hồi ty khoan vào khaychứa, cân bằng máy… Đảm bảo trong quá trình hoạt động của máy các thao

tác được tiến hành nhịp nhàng và độ tin cậy cao

Việc thổi phoi khoan ra khỏi gương khoan và đưa phoi khoan lên trênmiệng lỗ, đồng thời làm mát cho mũi khoan được thực hiện nhờ hỗn hợp nước

- khí nén thông qua trạm nén khí trục vít Việc đẩy phoi khoan từ miệng lỗ

khoan ra ngoài theo hướng đã định được thực hiện nhờ quạt gió

Để làm ẩm phoi khoan trước khi được đưa lên miệng lỗ khoan, giảm độ ô

nhiễm môi trường nhờ một máy bơm nước tạo tia

1.1.1 Các thông số kỹ thuật của máy khoan xoay cầu CБШ-250T.

1.1.1.1 Đặc tính kỹ thuật của máy khoan xoay cầu

Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật của máy khoan xoay cầu

mức

1 Máy di chuyển bằng xích

16 Ứng lực riêng của kích lên nền kg/cm2 10,04

17 Kích thước của máy khi cần đứng

18 Kích thước máy khi cần nằm ngang

1.1.1.2 Đặc tính kỹ thuật của các động cơ điện trên máy khoan xoay cầu

Bảng 1.2 Thông số kỹ thuật của các dộng cơ điện trên máy khoan

(kW)

Tốc độ (v/ph)

1.1.1.3 Đặc tính kỹ thuật của bộ di chuyển xích máy khoan xoay cầu

Bảng 1.3 Thông số kỹ thuật của bộ di chuyển xích máy khoan

5 Tuổi thọ giờ 32000

1.1.2 Cấu tạo của máy khoan

1.1.2.1 Bộ phận di chuyển

Bộ phận di chuyển bao gồm:

- Hai cụm xích và sườn xích

- Hai trục ngang nối hai sườn xích

- Hai bộ truyền động riêng rẽ gồm động cơ điện, vỏ hộp giảm tốc dichuyển và phanh

1.1.2.2 Bộ phận sàn máy

Sàn máy có kết cấu khung, có vỏ bao che Sàn máy dùng để lắp đặt cácthiết bị chính của máy khoan:

- Thiết bi bơm nước tạo tia

- Máy biến áp điều khiển

- Thiết bị bơm nước vào thùng

- Rơ le bảo vệ rò điện

- Buồng lái máy, trong đó có bố trí các thiết bị sưởi ấm, điều hoà, bàn

điều khiển và hệ thống chỉ báo chế độ làm việc của máy

- Các kích thuỷ lực cân bằng máy

- Khối van trượt điều khiển thuỷ lực.

- Máy hàn điện

1.1.2.3 Bộ phận cần máy

Trên cần máy có các bộ phận:

- Cơ cấu tháo lắp ty

- Clê trên với truyền động xi lanh thủy lực

- Khay ty và các ty khoan

- Xi lanh và Clê thực hiện thao tác khi khoan nghiêng

- Hộp van trượt điều khiển thuỷ lực

- Động cơ quay ty khoan và quạt làm mát động cơ

- Hộp giảm tốc quay ty khoan, cơ cấu múp nối giảm chấn đàn hồi và cụm

ổ bị tự lựa

- Hai xy lanh nâng hạ cần

- Hai xy lanh chính có nhiệm vụ nâng hạ dụng cụ khoan và hệ thống cáp

4 nhánh cáp

- Quạt thổi phoi và xi lanh nâng hạ mồm quạt

- Bệ chặn phoi khoan và cơ cấu pu ly nâng cụm ống bọc

1.2 Giới thiệu hệ thống cung cấp điện và truyền động điện của máy khoan xoay cầu CБШ-250T:

1.2.1 Hệ thống cung cấp điện của máy khoan cầu CБШ-250T

đặt ngoài công trường thông thường người ta sử dụng loại TM-560/0,4

Để đưa điện áp từ máy biến áp vào tủ phân phối điện xoay chiều của máy

3- Tủ phân phối điện

4- Bộ biến đổi dòng một chiều

5- Động cơ khoan

6- Các truyền động điện gắn ở tháp khoan

7- Máy biến áp 380/220V dùng cho mạch bảo vệ và chiếu sáng

8- Truyền động điện di chuyển

9- Các truyền động điện xoay chiều khác

1.2.2 Truyền động phụ của máy khoan CБШ-250T

Các truyền động điện trên máy khoan:

Ngoài truyền động quay ty là động cơ một chiều kích từ độc lập, còn lại

đều là truyền động điện bằng động cơ không đồng bộ rôtor lồng sóc

Truyền động điện phụ của máy bao gồm các truyền động di chuyển máy,truyền động cho các máy bơm, ép, quạt có trên máy khoan

Tất cả các động cơ không đồng bộ rôtor lồng sóc đều lấy điện từ tủ điệnxoay chiều qua aptomat chính Các động cơ được bảo vệ ngắn mạch bằng cácaptomat riêng hoặc bằng aptomat chính.

Mạch điều khiển truyền động điện phụ lấy điện từ máy biến áp380V/220V

Hệ thống bảo vệ bảo đảm loại trừ các sự cố do chạm mát, ngắn mạch,quá tải gây ra

Aptomat cấp điện cho mạch lực của các động cơ được điều khiển từ xa

Hình 1.2 Sơ đồ điều khiển mạch lực từ xa

Aptomat đóng nhờ ấn nút 7KY Cuộn 3PΠ có điện theo mạch:

1-3PП-7KY-1KY-BK1-3 Công tắc hành trình BK1 sẽ đóng khi aptomat mở và mở

khi aptomat đó đóng Công tắc BK2 luôn ở trạng thái ngược với BK1-3PП cóđiện cùng với 3M đã có điện (nếu không có sự cố gì) sẽ làm aptomat đóng lại

Muốn ngắt aptomat ta bấm nút 1KY, cuộn 3PП mất điện và sơ đồ trở vềtrạng thái đầu

Tiếp điểm AC cho phép bảo vệ chạm mát

Bảng 1.4.Thông số kỹ thuật của động cơ truyền động phụ

Uđm V

Iđm A

1Д

1.2.2.1 Truyền động di chuyển máy khoan

Máy khoan di chuyển bằng xích Hai xích của máy được dẫn động độclập với nhau bằng 2 động cơ (Bảng 1.4) qua hộp giảm tốc

1KH 1KB

0 0 1YÏ

Chuyển động của máy bao gồm tiến, lùi, quay phải, quay trái.

- Để chuẩn bị di chuyển máy thì tay điều khiển 1YΠ được đặt ở vị trí

Khi ấy các rơle 2PΠ, 3PΠ đều tác động làm thay đổi trạng thái các tiếp điểmcủa nó Muốn máy tiến thẳng ta ấn nút 2KC1, contactor 1KB và 2KB đều có

điện, đóng điện cho động cơ quay để máy tiến

- Thao tác cho máy lùi: ấn nút 2KC4, contactor 1KH và 2KH có điện.Các tiếp điểm lực của 1KH và 2KH sẽ đóng điện cho động cơ quay theo chiều

để máy lùi

- Máy quay phải: ấn nút 2KC3, contactor 2KH và 1KB có điện Cáccontactor còn lại không thể có điện do nút bấm 2KC3 trong mạch rơ le trunggiam 3PΠ đã mở làm các tiếp điểm của nó trở về trạng thái ban đầu

Kết quả là xích trái của máy quay theo chiều lùi máy, xích phải máyquay theo chiều tiến để máy quay phải

- Máy quay sang trái: ấn nút KC2 Mạch liên động dùng nút bấm 2KC2

và rơ le 2PΠ sẽ chỉ để contactor 2KB và 1KH có điện Lúc này xích trái của

máy quay theo chiều tiến, xích phải quay theo chiều lùi làm máy quay sangtrái

Muốn điều khiển riêng rẽ từng xích thì tay điều khiển 1YΠ được đưa

điều khiển bởi 2 nút bấm cho 2 chiều quay

1.2.2.2 Truyền động cho các thao tác khoan

Áp lực trục được tạo bởi 2 xi lanh thủy lực qua hệ thống palăng-cáp.Hành trình của pít tông được tăng lên 4 lần khi qua hệ thống palăng-cáp tới tykhoan

Việc điều chỉnh pít tông lên hay xuống là nhờ van đảo chiều thuỷ lực làmdầu vào khoang dưới hay trên của xi lanh Các van thuỷ lực này được điều

khiển bằng các cuộn dây điện từ Khi làm việc tay điều khiển 2YΠ đặt ở vị trí

0 0

2YÏ

8K 3K

Hình 1.6 Sơ đồ mạch điều khiển các động cơ bơm thuỷ lực

Các cầu 4-6-7 của 2YΠ được nối Contactor 3K có điện tạo mạch cấp

điện cho động cơ của máy bơm dầu Tiếp điểm 3K trong mạch cuộn dây

contactor 8K đóng làm contactor 8K tác động cấp điện cơ cho động cơ bơmlọc dầu Cuộn 1Э có điện sẽ mở van đưa dầu từ bơm vào hệ thống tạo áp lựctrục Các cuộn 3Э và 7Э cũng có điện đưa dầu vào khoang dưới xi lanh đẩy

pít tông đi lên qua hệ thống palăng-cáp, ty khoan sẽ đi xuống

Khi đưa 2YΠ sang vị trí +90o dụng cụ khoan sẽ được hạ xuống với tốc

độ trung bình Lúc này ngoài các cuộn 1Э, 3Э và 7Э vẫn đang làm việc còn

có thêm cuộn 5Э có điện đưa thêm một ngăn nữa của bơm H403E vào làmviệc để tăng lượng dầu vào xi lanh

điện Contactor 4K1 sẽ khởi động cho động cơ 4Д đưa bơm li tâm 35- Γ12-24

vào làm việc bổ sung thêm dầu cho hệ thống

Để nâng chậm dụng cụ khoan thì đưa 2YΠ sang vị trí -45ocầu 3, 10, 11

được nối để 3K, 8K đóng điện cho động cơ bơm H403E và động cơ bơm lọc

dầu

tông đi xuống, dụng cụ khoan sẽ đi lên với tốc độ chậm Nâng dụng cụ khoan

contactor và cuộn điện từ vừa nói ở chế độ nâng chậm vẫn làm việc còn cóthêm cuộn 5Э có điện

Bơm H-403E được đưa thêm 1 ngăn vào làm việc để tăng tốc độ nâng ty

đóng điện cho contactor 4K Bơm li tâm Γ12-24 làm việc để tăng lượng dầu

vào xi lanh Tốc độ nâng ty tăng lên

Động cơ 4Д không làm việc ở chế độ dài hạn nên không dùng rơ le nhiệt

để bảo vệ quá tải như đã sử dụng cho các động cơ làm việc liên tục 3Д và 8Д

1.2.2.3 Truyền động cho quạt thổi phoi, bơm nước vào thùng và bơm nước làm sạch gương khoan

Để làm sạch gương khoan máy dùng hỗn hợp khí nén – nước dẫn xuốnggương khoan theo ty Phoi khoan khi thổi lên được quạt thổi phoi đưa ra xa

Hình 1.7 Sơ đồ mạch lực của hệ thống động cơ bơm nước, quạt thổi phoi

3KC

5K5K

4KC

6K6K

5KC

7K7K

4PT

5PT

Hình 1.8 Sơ đồ mạch điều khiển của hệ thống động cơ bơm nước, quạt

thổi phoi

Để khởi động các động cơ 5Д, 6Д, 7Д ta ấn nút 3KC, 4KC, 5KC.

Contactor 5K, 6K, 7K có điện đóng các tiếp điểm của nó trong mạch lực của

các động cơ tương xứng Động cơ được khởi động Khi muốn dừng động cơ

ta ấn nút dừng Mạch cấp điện cho các cuộn dây contactor mất điện và động

cơ ngừng được cấp điện

Các tiếp điểm 5K, 6K, 7K mắc sum với nút khởi động để tự khóa

Rơ le nhiệt 4PT và 5PT dùng bảo vệ quá tải cho 5Д và 7Д

1.2.2.3 Truyền động cho máy ép khí và quạt làm mát

Máy ép khí dùng tạo dòng khí nén với áp suất cao để đưa xuống gươngkhoan làm sạch phoi Máy ép khí dẫn động bởi động cơ dị bộ công suất200kW tức là vào khoảng 2/3 công suất trang bị cho máy khoan Vì vậy nên

động cơ này được bảo vệ chu đáo hơn các động cơ khác Máy ép khí được

làm mát bằng hai quạt Mỗi quạt dẫn động bằng 1 động cơ không đồng bộrôtor lồng sóc (Bảng 1.4)

8KC

10K 10KC

Hình 1.10 Sơ đồ mạch điều khiển hệ thống động cơ ép khí và quạt làm mát

Rơ le 10PΠ là rơ le trung gian tiếp nhận tín hiệu về các sự cố áp suất,

nhiệt độ khí nén Khởi động máy ép khí bằng cách ấn nút 7KC Mạch cuộndây contactor 9K có điện nếu không có sự cố gì Động cơ 9Д khởi động Đèn3ЛC cho tín hiệu về sự làm việc của động cơ máy ép khí

Dừng 9Д có thể dùng nút bấm 6KC ở vị trí tại chỗ hoặc 7KC trên bàn

điều khiển Nếu có sự cố về áp suất, nhiệt độ khí nén thì rơ le 10PΠ tác động

để động cơ 9Д ngừng làm việc Rơ le nhiệt 7PT, 8PT để bảo vệ quá tải chođộng cơ Khi 10PΠ tác động tức là lúc có sự cố về áp suất, nhiệt độ khí nén

thì chuông 3B sẽ tạo tín hiệu âm thanh về sự cố

Để làm mát máy ép khí bấm nút 10KC và 8KC Contactor 19K và 10K

có điện và duy trì tình trạng đó nhờ tiếp điểm gài 10K và 19K mắc sum với

các nút khởi động Các tiếp điểm lực của contactor 19K và 10K sẽ tạo mạchcấp điện cho động cơ 10Д và 19Д dẫn động cho các quạt mát

Các động cơ 10Д và 19Д cũng được bảo vệ bằng rơ le nhiệt

1.2.2.5 Truyền động cho quạt làm mát và cơ cấu khuấy dầu

Tất cả các động cơ trên đều có chức năng điều hòa nhiệt độ cho máy vàdầu công tác

16Ä16K

~380V

Hình 1.11 Sơ đồ mạch lực hệ thống động cơ quạt làm mát, cơ cấu khuấy dầu

11KC

13K 13K

13KC

15K 15K

Contactor 13K và 14K không thể làm việc đồng thời với nhau do các tiếp

điểm liên động 13K và 14K cài vào mạch cuộn dây contactor 14K và 13K Vì

vậy trong 2 động cơ 13Д và 14Д chỉ có thể có 1 động cơ làm việc

Động cơ 15Д không thể làm việc một mình mà nó kéo theo sự làm việc

của 13Д do tiếp điểm 15K trong mạch cuộn 13K

Contactor 16K đóng điện cho máy sấy không khí cũng cần có sự làmviệc của quạt dẫn động bởi 13Д hỗ trợ

Việc khởi động, dừng các động cơ thực hiện đơn giản bằng các nút bấm

tương ứng

1.2.2.6 Điều khiển Clê trên

Để tháo hoặc lắp ty khoan cần phải cố định một trong hai ty Việc cốđịnh ty làm nhờ clê Khi làm việc clê sẽ đưa ra khớp vào các má vát của ty để

cố định ty khoan Chuyển động ra vào của clê thực hiện bằng xi lanh thuỷ lực

18Ý 11Ý

2Ý

53

7

Hình 1.13 Sơ đồ mạch điều khiển Clê trên

(xem hình 1.6)

Cầu 4 nối làm 2Э có điện mở van trượt phân phối dầu cho các hệ thống

điều khiển phụ Cầu 3 nối làm 18Э có điện đưa dầu vào xi lanh đẩy pít tông

cú cỏn gắn clờ đi ra để ăn khớp vào mỏ ty Đưa 4YΠ về -45o thỡ 11Э sẽ đúngthay cho 18Э để đưa clờ về vị trớ cũ.

1.2.2.7 Cõn bằng mỏy

Ở trạng thỏi làm việc mỏy được nhấc khỏi mặt đất nhờ 3 kớch thuỷ lực, 3kớch này được điều khiển riờng rẽ giỳp cho việc cõn bằng mỏy được dễ dàng

Sơ đồ điều khiển 3 kớch hoàn toàn giống nhau (Hỡnh vẽ 1.14) thể hiện sơ

đồ điều khiển kớch số 1 Để nõng mỏy, đưa tay 8YΠ sang +45o Cầu 3 nối cấp

điện cho cuộn 5Э (Hỡnh 1.6) để mở thờm ngăn cho bơm H403E Cầu 4 nối sẽ đưa điện tới cuộn 2Э (Hỡnh 1.13) mở van phõn phối dầu cho hệ thống điều

10í 9í

53

4 3

123 125

69 105 67

Hình 1.14 Sơ đồ mạch điều khiển kích thuỷ lực

Cầu 7 nối sẽ cấp điện cho contactor 4K để đúng điện cho động cơ mỏy

bơm dầu li tõm Cầu 8 nối làm cuộn 10Э cú điện đưa dầu vào xi lanh đẩy pớttụng ra để nõng mỏy lờn

ngăn cho mỏy bơm H403E và mở van phõn phối, cuộn 9Э cũng cú điện đưa

dầu vào xi lanh làm mỏy hạ xuống Hai kớch cũn lại điều khiển hoàn toàngiống kớch 1

1.2.2.8 Điều khiển ống thổi phoi khoan

Phoi khoan sau khi được thổi lên miệng lỗ lại được ống thổi phoi đưa ra

29Ý 30Ý

157 159 53 105

Hình 1.15 Sơ đồ mạch điều khiển nâng (hạ) ống thổi phoi

Để nâng ống thổi lên ta đưa 13YΠ sang +45o.Cuộn 29Э có điện để dầu

vào xi lanh đưa ống thổi lên

1.2.3 Truyền động quay ty của máy khoan CБШ-250T

1.2.3.1 Các tính năng và thông số

Máy khoan CБШ-250T được trang bị hệ thống truyền động điện kiểu bộ

biến đổi tĩnh điều khiển được động cơ điện 1 chiều để dẫn động cho ty khoan

Hình 1.16 Sơ đồ khối điều khiển tốc độ ty khoan

Điện áp xoay chiều qua bộ biến đổi điều khiển (BĐĐK) sẽ chuyển thànhđiện áp một chiều cấp cho động cơ điện một chiều (ĐC) Động cơ sẽ chuyểnđiện năng thành cơ năng và qua hộp giảm tốc (GT) cơ năng sẽ được truyền tới

ty khoan

Hệ thống truyền động điện cho phép điều chỉnh tốc độ theo hai hướng:

Hướng điều chỉnh điện áp đặt vào phần ứng và hướng điều chỉnh kích từ độngcơ

Đảo chiều quay truyền động bằng cách đảo chiều kích từ động cơ

Chế độ làm việc của hệ thống được bảo đảm ở những điều kiện sau:

- Chiều cao công tắc không quá 1000m so với mực nước biển

- Môi trường không có bụi dẫn điện quá nhiều

Hệ thống truyền động điện quay ty dùng động cơ điện 1 chiều kích từ

độc lập loại ДΠB-52

Hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp có tỷ số truyền chung là 11,05

Bảng 1.5 Thông số kỹ thuật của động cơ điện một chiều ДΠB-52

0,019Ω3521

160,0125Ω

1.2.3.2 Sơ đồ khối chức năng của hệ thống điều chỉnh tốc độ quay ty

1.2.3.2.1 Các thành phần của hệ thống

Hệ thống truyền động điện quay ty của máy khoan bao gồm:

1.2.3.2.2 Sơ đồ chức năng của hệ thống

Các liên hệ liên động được vẽ bằng nét đứt

Khối nguồn được nối với lưới 3 pha bằng cáp lực qua contactor K1,

aptomat F1 và các điện kháng L1, L2, L3

Hình 1.17 Sơ đồ khối chức năng của hệ thống

Cầu chỉnh lưu lực là chỉnh lưu 3 pha đối xứng Các phần tử của cầu này

là thyristor Tλ-250

Khối nguồn kích từ đầu vào lưới 220V bằng cáp qua các điện trở giảmdòng (khối R) và aptomat F2

Chỉnh lưu kích từ là cầu chỉnh lưu một pha không đối xứng

Khuếch đại từ tổng hợp (KĐT) dùng tạo tín hiệu điều khiển bằng cáchcộng đại số tín hiệu chủ đạo và các tín hiệu phản hồi và khuếch đại nó lên

Để nâng cao tính tác động nhanh nên khuếch đại từ được cấp điện từ

nguồn áp cao tần (Tần số 1000Hz)

Bộ phận hiệu chỉnh HC dùng để ổn định các tính chất tĩnh và động của

hệ thống đồng thời nó bảo đảm cho tín hiệu ra được mềm mại khi có sự thay

đổi đột ngột của tín hiệu vào Bộ phần này còn có chức năng là hiệu chỉnh lại

tín hiệu đưa vào khối điều khiển xung pha khi có tác động của hồi tiếp cắt vàhồi tiếp mềm theo dòng phần ứng của động cơ khoan.

Bộ điều khiển xung pha của mạch lực (XP) có chức năng:

- Tạo xung điều khiển và tạo góc mở muộn theo tín hiệu điều khiển

- Giới hạn tín hiệu vào ở các giá trị cực đại và cực tiểu, nghĩa là tạo được

- Khuếch đại và tạo xung có công suất đủ mạnh để đưa vào cực điềukhiển của thyristor

Bộ điều khiển pha xung có 6 kênh hoàn toàn giống nhau về cấu tạo vàchức năng dùng cho 6 thyristor Đầu ra của mỗi kênh có 2 xung với độ dài là

Cảm biến điện áp (CBA): Dùng tạo tín hiệu phản hồi cứng theo điện áp

động cơ để đưa về khuếch đại từ tồng (KĐT)

Ở mạch tạo điện áp kích từ cho động cơ cũng có khuếch đại từ tổng và

khối điều khiển xung pha với chức năng và cấu tạo hoàn toàn tương tự với cácphần từ tương ứng ở mạch điều khiển mạch lực

Bộ cắt theo dòng và tạo tín hiệu tỉ lệ (C-TL) dùng với các chức năng:

- Tạo tín hiệu tỉ lệ với dòng điện phần ứng của động cơ khoan đưa về

cho động cơ khoan

- Tạo tín hiệu hồi tiếp cắt nhanh và hồi tiếp mềm theo dòng phần ứng

Bộ đảo chiều ĐC bao gồm 2 contactor đặt ở tủ điện xoay chiều Nó làmchức năng đảo chiều quay cho động cơ và được điều khiển từ bàn điều khiển.Cảm biến dòng điện là 3 biến dòng đặt ở mạch xoay chiều của cầu chỉnh

lưu mạch lực

Cuộn kháng san phẳng, dùng san phẳng các thành phần dòng điện xungtrong mạch 1 chiều Nó còn có chức năng là thu hẹp vùng dòng điện gián

đoạn (khi tải nhỏ) để làm tốt đặc tính công tác cho hệ thống Bên cạnh đó nó

còn có chức năng hạn chế tốc độ tăng của dòng sự cố khi ngắn mạch 1 chiều.Bảo đảm an toàn cho thyristor trong thời gian chỉnh định của thiết bị bảo vệ.Cuộn kháng mạch xoay chiều làm nhiệm vụ hạn chế dòng ngắn mạch,giảm tác dụng tương hỗ của các bộ biến đổi qua biến áp chung khi đảo mạch

các van trong trường hợp nhiều bộ biến đổi mắc chung 1 máy biến áp

Các mạch liên động: ở trạng thái ngừng làm việc thì các tín hiệu liên

động từ bàn điều khiển sẽ đưa tới HC, XP, XPKbảo đảm không có xung điềukhiển vào thyristor

Tín hiệu về sự làm việc của contactor K1 cũng được đưa tới liên độngvới bộ hiệu chỉnh HC

khi nó ở trạng thái làm việc

1.2.3.3 Nguyên lý làm việc của hệ thống

Để chuẩn bị làm việc aptomat và contactor K1 đóng lại Khi khóa điều

khiển còn ở vị trí “0” thì mạch liên động sẽ không cho gửi các xung tớithyristor Lúc này áp chỉnh lưu của cả 2 cầu chỉnh lưu mạch lực và kích từ

đều bằng “0”

Khi khóa điều khiển đã đặt vào vị trí làm việc thì các tín hiệu liên động

mất đi Các tín hiệu làm việc được đưa vào và làm xuất hiện điện áp kích từ

cho động cơ Lúc này điện áp trên cực động cơ vẫn bằng “0” do liên động gửi

Cầu chỉnh lưu ba pha có điều khiển của mạch lực làm việc và tạo điện ápchỉnh lưu tương tứng với tín hiệu điều khiển Thay đổi tín hiệu điều khiểnbằng tay xoay ở bàn điều khiển sẽ thay đổi được tốc độ động cơ khoan.

Để nâng cao độ cứng đặc tính cơ, hệ thống dùng hồi tiếp âm theo điện ápđộng cơ

Khi khởi động hoặc khi tải tăng quá làm dòng phần ứng của động cơ

khoan đạt tới dòng dòng cắt thì khối cắt theo dòng sẽ làm việc Khối này sẽđưa tín hiệu tới bộ hiệu chỉnh HC làm thay đổi góc pha xung điều khiển Kết

quả là dòng phần ứng được hạn chế ở giá trị dòng dừng

Khi dòng phần ứng tăng, do có mạch liên hệ ngược theo dòng phần ứng

đưa về điều khiển kích từ, thì từ thông đông cơ cũng sẽ tăng lên Tuy nhiên từthông động cơ sẽ không tăng quá định mức được do có bộ hạn chế tín hiệuđầu vào khối điều khiển xung pha

Ở bộ hạn chế này góc αminứng với điện áp chỉnh lưu là giá trị từ thông

hạn chế quyết định Do góc mở này là nhỏ nhất nên từ thông động cơ lớn nhất

là bằng từ thông định mức

Khi đặt tay xoay điều khiển ở vị trí ứng với tốc độ cực đại của truyềnđộng thì điện áp đặt lên phần ứng của động cơ sẽ bằng áp định mức và từ

thông của động cơ cũng giảm xuống còn 40% từ thông định mức

Đảo chiều quay của động cơ bằng cách xoay tay điều khiển từ vị trí làm

việc bên trái sang vị trí làm việc bên phải Khi đó mạch liên động sẽ khóa

không để các khối điều khiển xung pha XP và XPKđưa xung tới các cầu chỉnhlưu Dòng trong phần ứng và cuộn kích từ động cơ triệt tiêu Trong quá trình

giảm dòng kích từ, rơle kiểm tra từ trường sẽ nhả ra để khóa liên động với bộhiệu chỉnh HC Sau khi bộ đảo chiều đã xác lập vị trí làm việc mới thì các tín

hiệu liên động sẽ mất đi Quá trình khởi động lại diễn ra như trên, toàn bộ thời

gian đảo chiều khoảng 4s

Nhận xét: Máy khoan xoay cầu CБШ-250T sử dụmg hệ truyền động thuỷlực cho các thao tác phụ, điều nay cho phép điều khiển êm, nhẹ nhàng

Hệ thống truyền động điện phụ dùng động cơ không đồng bộ rotor lồngsóc có độ tin cậy cao, điều khiển đơn giản, bền, dễ sửa chữa

Hệ thống truyền động chính dung hệ thống truyền động điện kiểuthyristor - động cơ một chiều Kiểu truyền động này có các ưu điểm so với hệthống truyền động điện một chiều máy phát- động cơ như sau:

+ Hệ số khuếch đại công suất lớn

Hệ thống điều khiển sử dụng kỹ thuật bán dẫn cho tính tác động nhanh.Kết cấu các khối điều khiển có nhiều khối giống nhau tiện cho việc sửachữa kiểm tra

Hệ thống cho phép điều khiển linh hoạt, nhẹ nhàng Đảm báo sự liên

động cần thiết

Chương 2.

GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KÊNH TỐC ĐỘ QUAY TY CỦA

MÁY KHOAN XOAY CẦU CБШ-250T

Trong quá trình khoan đòi hỏi tốc độ quay của ty khoan phải điều chỉnhsao cho phù hợp với từng chế độ khoan, vì vậy đối với máy khoan xoay cầu

CБШ-250T người ta tiến hành điều khiển tốc độ theo hai cách:

- Thay đổi điện áp đặt vào hai cực động cơ

- Thay đổi từ thông kích từ

Việc đảo chiều quay của động cơ được thực hiện bằng cách thay đổichiều dòng kích từ Trong hệ thống còn sử dụng các hồi tiếp âm theo điện áp

động cơ và hồi tiếp âm theo theo dòng phần ứng

Để thực hiện các chức năng trên người ta sử dụng tủ biến đổi 460

ТПЕ-200-2.1 Giới thiệu tủ biến đổi một chiều ТПЕ-200-460 của mỏy khoan xoay

cầu CБШ-250T

2.1.1 Các thông số kỹ thuật của tủ biến đổi một chiều.

Tñ ТПЕ-200-460 được thể hiện các ký hiệu theo chữ viết tắt tiếng Nga:

Các chế độ vận hành bình thường của tủ trong các điều kiện sau:

- Độ cao so với mực nước biển >1000m

Bảng 2.1.Thông số kỹ thuật của tủ biến đổi một chiều điều khiển tốc độ

2 Tần số định mức đầu vào bộ biến đổi điện (Hz)

3 Điện áp đầu ra định mức bộ biến đổi điện (V)

4 Dòng đầu ra định mức bộ biến đổi điện (A)

5 Dải biến đổi điện áp đầu ra bộ biến đổi điện (V)

6 Điện áp định mức đầu vào kích từ (V)

7 Dải biến đổi điện áp đầu ra kích từ (V)

8 Dải biến đổi dòng điện đầu ra kích từ (A)

9 Công suất tác dụng đầu ra định mức (kW)

10.Hiệu suất không thể nhỏ hơn

11.Hệ số công suất không nhỏ hơn

460200

Cấp bảo vệ: IP20 (với các điều kiện: vỏ ngoài đóng kín, không bảo vệ

được khi có nước rơi vào