电焊机系统自动断电技术

邱集煤矿

电焊机自动断电控制系统的应用

一、项目基本情况：

临沂矿业集团有限责任公司邱集煤矿地处山东省齐河县，黄河北煤田的第一对生产矿井，国有重点煤矿。矿井核定生产能力75万吨/年。

用电消耗在煤矿生产成本中所占比例一般可达8%以上，占用能消耗的60-70%，因此抓好用电管理、降低用电消耗既是决定矿井发展的效益工程也是影响矿井形象的社会工程，在矿井日常生产管理中占据着举足轻重的地位。各生产单位地面设施尤其是各加工维修车间电焊机空载运行的问题比较突出，电焊机在地面维修加工车间运行属大功率、长时间间歇运行设备，以一台BX1-500型电焊机为例，380V 空载电流达10A-15A，日空载电耗15度左右，一般每个矿井机修车间电焊机配备6—8台，每天造成用电损耗100度以上，相当于一座中型宿舍楼用电量，采取措施解决电焊机尤其是多台电焊机组成系统的空载用电浪费具有十分重要的意义。

二、项目技术情况：

本系统采用高频载波检测、PLC集中控制，电源使用110V－220V宽电压输入设备，并备有自动、手动控制转换装置，具有技术含量高、使用可靠、灵敏度强的特点，可适用于各种电焊机使用场所，最高可扩容至15台电焊机，另外还可通过模块扩容增加使用量。

该系统主要分为四部分，一是供电电源：系统总电源采用220V 交流电，然后通过宽电压电源模块转换为DC24V直流电，一路为各输入、出继电器等外围元件供电，另一路为三点式电感振荡发生检测模块供电。振荡模块装有7805稳压管，将DC24V稳压成DC5V，为振荡器及各运算比较放大器供电。使用宽电压电源可有效解决大电流冲击造成系统电压波动大、运行不稳定的问题。二是信号检测部分。信号检测部分主要为电感式三点振荡模块，振荡模块产生2KHZ的高频振荡波，加载于电焊机二次侧，根据高频电流对感性负载阻抗大的特点，正常不进行焊接工作时，高频信号很强。当进行焊接工作时，由于电焊钳与焊接工件接通，电焊机二次侧两线短路，使用迅速信号衰减，同时模块内运算比较放大器检测不到高频信号，检测系统输出回路迅速翻转，经放大后输出控制输出继电器发出信号。三是控制器，控制器选用FX2N-80MT型PLC，为系统的核心控制元件。当振荡模块发出焊接信号后，PLC收到经内部运算控制系统输出继电器吸合，输出继电器控制电焊机接触器吸合，电焊机正常运行。当停止焊接作业时，PLC收不到振荡模块发出的信号，可立即或经短暂延时后（根据实际情况自行设定延时时间）切断电焊机控制电源，电焊机停止运行。另外，为防止系统故障和紧急情况，PLC程序内编制了应急控制程序（附图二），面板安装自动、手动转换开关和急停开关，转换程序使用ALT交替输出指令，实现了手动单点控制，减少按钮与PLC 输入点使用。四是在线监测部分，在监控室电脑上使用组态王软件组态监控画面，把PLC

程序运行状态输入电脑，然后将PLC传输的RS422信号通过光端机转换为光信号，通过光缆引至监控室电脑附近，再通过光端机和信号转换器将PLC传输过来的RS422信号转换为计算机识别的RS232串口信号，引入电脑串口，在组态画面上实时监测。该系统可实时监测各台电焊机运行状态、电压、电流等各参数，发现问题报警处理。

附图1：系统控制图

附图二：系统PLC程序梯形图

三、项目技术在国内外研究与应用进展：

该技术引入PLC控制技术，内部组件模块化，高频载波实时监测，实现数字电路与模拟电路有效结合，具有技术先进、维护简便、自动化程度高、应用面广的特点。根据国内电焊机自动断电技术发展状况分析，关于该技术专利约200项，但都针对单台电焊机，功能单一、维护复杂，未发现针对多台电焊机组成的系统实现数字化模块控制的研究。

四、项目团队情况：

项目组长：生产矿长：范吉宏机电矿长：桓希传

副组长：潘秋祥

成员：刘营杨波孙中帅李继康

项目办公室设在机电科负责项目的推进实施，机电科紧密围绕矿中长

期机电专业科技发展规划、制约企业持续发展的问题开展创新性研

究。所有成员均是具有相关专业的技术人才，具有较强的组织协调能力和合作精神，能在团队中能发挥较强的凝聚作用。

五、项目实施后经济和社会效益分析：

该项目在邱集煤矿进行试验，使用效果非常理想，该矿机修车间共装备5台BX1-500型电焊机5台，经实现测算每天节电量90—120度，按该矿平均电价0.73元计算，可实现年节电费25000元左右。另外，从节能管理和宣传角度考滤，具有十分重要的社会意义。

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