“K”系列CST驱动器说明书

“K”系列CST驱动器控制(PLC)及液压系统用户手册重要用户信息负责此CST液压及控制设备应用的人员必须保证做到以下几点：执行所有必要的步骤，以确保应用及使用过程达到所有性能及安全性要求，包括任何适用的法律、规章、法规及标准。本手册中的插图、图表和布线实例主要用于演示目的。由于实际的安装配置中有许多特殊要求和不确定因素，因此对于依据本手册中的实例进行的实际应用，道奇公司不对其可靠性承担责任（包括知识产权责任）。未经道奇公司的书面许可，不得对本手册的部分或全部内容进行复制。在本手册中，用下列标记提醒用户注意安全性考虑：注意此标记表明某些特殊的指示或步骤，如果不正确执行将导致人员伤害或死亡、财产损坏或经济损失。注意重要重要指明对于成功应用和了解产品有十分重要意义的信息。注意此标记表明某些特殊的指示或步骤，如果不正确执行将导致人员伤害或死亡、财产损坏或经济损失。目录第一节第一节综述4第二节第二节液压系统62.1概述62.2液压原理图62.3冷却系统82.4润滑系统102.5离合器控制系统12第三节第三节电气控制系统153.1硬件配置153.1.1典型配置-防爆/非防爆153.1.2安全监测传感器163.2用户界面-输入/输出信号173.2.1用户提供给CST（PLC）的信号173.2.2CST（PLC）提供给用户的信号173.3起动控制过程及原理173.3.1起动过程173.3.2可控起动传输（CST）183.3.3PID控制193.4PanelView显示屏213.5按钮控制盒26第四节第四节安装接线274.1电气系统274.1.1接线274.1.2皮带速度编码器274.1.3输出轴速度传感器294.2冷却系统304.3润滑系统314.4离合器压力系统32第五节第五节故障及维护335.1故障表335.2维护345.2.1预防性维护345.2.2长期停车355.2.3过滤器更换355.2.4CST液压油36第一节第一节综述可控起动传输装置（CST）是专为在大型皮带运输机上平滑起动高惯性负载，例如煤或铁等而设计的多级齿轮减速器系统。CST减速器齿轮单元由三个不同的部分组成：一个输入部分，一个输出部分及一个离合器盘组件。主驱动交流电机连接在输入部分而皮带滚筒连接在输出部分（见图1.1）。通过控制往离合器盘组件上所加的压力，可以恰当地将电机旋转的扭矩传输到CST的输出轴，以消除负载对整个驱动系统的冲击。CST可以用来对起动阶段的加速度进行控制使皮带的动态张力减至最小。在空皮带或满载皮带起动时，通过控制加速度斜率可以得到满意的结果使峰值暂态张力减到最小。在大型皮带运输机的应用中，加速度斜率中如果加入一缓冲段，还能进一步改善起动瞬态峰值张力。在缓冲段内，可以使原来松弛的皮带拉紧，在加速度增大，力矩加大之前，所有皮带运输机的元件在低力矩及低速度下进入运行条件，这样就可消除皮带皮带上过大的张力。图1.1:630KCST减速器齿轮单元包括主电机、水平冷却泵、盘型闸及飞轮的典型配置大型高模量皮带内部储存的应变能量在停车时产生的脉冲比驱动系统在起动时产生的脉冲更大。CST可以根据动态分析提供一可控的停车斜率以避免张力波在非正常停车以及紧急制动停车时出现异常情况。停车斜率的时间可以通过在驱动系统的输入端加飞轮而延长。在大多数情况下，驱动器和电机的惯性必须保持连接在皮带机上，这可以通过锁定离合器盘组件上的液压力来实现。CST的另一个优点是皮带机电机可以空载起动。空载起动使得电机的冲击电流造成的损害减到最小。CST驱动系统也使操作者具有这样的灵活性，即只停皮带机而不必停主电机（当皮带机只有短时间的停车，并且这种做法是被允许的）。这样就可尽可能地避免冲击电流。CST控制还能给操作者更大的灵活性，例如，对于一多驱动器的皮带机，可以暂时地使其中某一台驱动器退出工作，而皮带机照常运行，当然其载荷将相应降低。CST其它的主要部件是冷却系统、液压系统和电气控制系统（见图1.2）。冷却系统用来排除由离合器盘组件内动片与静止片相对运动而产生的热量。冷却型式可以是油-空气或油-水方式。液压系统一般由机械液压泵（2级）和一个装备有压力控制阀的桥路组成，此压力控制阀用来控制盘组件上的压力。电气控制系统一般由装在每台CST上的接线箱和一台独立的控制柜组成，用来对CST进行监测、控制操作以及提供和用户系统的接口。监测CST的传感器也是此控制的一部分。典型的CST，将监测下列参数：润滑油温度冷却压力润滑压力离合器压力（盘组件）输出轴速度驱动电机功率油位另外还可监测其它参数，例如，皮带速度（打滑）、皮带张力、电机绕组温度、电机及CST的振动等。图1.2CST控制部件图液压控制盘电气接线箱液压回路组件过滤器冷却泵温度传感器取油样口选项加热器接口第二节液压系统2.1概述整个液压系统根据功能不同分为三大部分：冷却系统、润滑系统和离合器控制系统。基本的液压和控制系统适用于道奇的所有“K”系列CST，但一些硬件及管道布置对于不同型号的CST来说是不同的。控制系统的主要区别是给CST离合器盘组件上所加的控制压力不同，控制系统有两种压力范围，低压系统（250PSIG）和高压系统（850PSIG）。下面是不同型号CST所对应的离合器压力：280K系列CST：最大离合器压力250PSIG420K系列CST：最大离合器压力250PSIG630K系列CST：最大离合器压力250PSIG1120K系列CST：最大离合器压力850PSIG1950K系列CST：最大离合器压力850PSIG参考道奇为您的CST系统所设计的专用随机图纸。2.2液压原理图液压控制系统的液压压力有两个压力范围，既低压(250PSIG)和高压(850PSIG)。采用低压控制的CST驱动装置包括280K、420K和630K系列。图2.1为低压液压系统图。1120K和1950K系列CST驱动装置的液压系统为高压液压控制系统，参见图2.2和2.3，值得注意的是1950K系列CST驱动装置有两个冷却泵。低压系统和高压系统的区别在于下列部件的操作范围和设定值不同（详见下表）。部件名称低压系统高压系统重要离合器压力传感器PT-1范围:0~300psi范围:0~1000psi离合器压力表PI-1刻度范围:0~300psi刻度范围:0~1500psi控制系统减压阀PRV-1设定值@350psi设定值@1200psi系统控制压力减压阀RV设定值@250psi设定值@900psi图2.1：单冷却泵的低压控制系统液压系统图图2.2：单冷却泵高压控制系统液压系统图2.3冷却系统液压油冷却系统的组成参见图2.4，其主要部件为：冷却泵+电机（附加的机械泵只用于1950KCST）热交换器(HX)篮式过滤器(B-STR)冷却压力表(PI-3)冷却压力传感器(PT-3)单向阀(CV-6&CV-7,仅用于1950KCST)流量控制孔(FO-3/FO-5)冷却泵电机驱动冷却泵从CST油箱中将热油抽出，一部分油经过图2.3双冷却泵高压控制系统液压系统图一油-空气热交换器冷却、再经一个40目的篮式过滤器过滤，最后通过离合器盘返回CST油箱。当油通过离合器盘的时候，油则作为传递扭矩的介质，同时也起到了润滑离合器盘的作用，而且作为冷却介质可以将离合器盘上产生的热量带走。根据CST规格的大小，冷却油的流量从130gpm（最小的CST装置）到700gpm（最大的CST装置）。冷却泵和其马达可以和CST齿轮箱一起安装在同一个基座上，如图1.2所示。另一种安装方式是将冷却泵和马达采用水平地安装安装在CST基座上，如图1.1所示。不管采用何种安装方式，冷却泵的起停由电控柜内的PLC控制。在CST运作时冷却泵必须按要求工作。在篮式过滤器的下游装有一个压力传感器（PT-3）和一个压力表（PI-3）。流量控制孔（FO-3）安装在冷却油回油管路上，起保证冷却油回流压力和限制流向热交换器流量的作用。孔的尺寸大小取决于能否提供20~60PSI的压力，并且能不断地被压力传感器监测出来。压力信号（4~20mA对应于0~100PSI）被送到PLC。如果压力值小于10PSI，会出现冷却压力过低故障，皮带机将停止运行。图2.4:1950KCST冷却回路对于1950KCST冷却回路来说，如图2.4所示，装备有一个附加的机械冷却泵。这个泵和一个单向阀（CV-7）和限流孔（FO-5）相连。在CST的后部有一个用于安装压力传感器（PT-4）和压力表（PI-5）的出口。在CST正常运行时机械驱动的冷却泵不断地向离合器盘提供冷却油。当CST加速和当离合器打滑率5%的时候，CST的控制器发出信号启动电动冷却泵。电动冷却泵的管路中有一个旁路通过热交换器，在某些应用中，有时在旁路管道中采用一个盲孔的或者一个限流孔来调节通往热交换器的冷却油流量。对于一条4”的管路通常在篮式过滤器的两端装有隔离蝶型阀。压力传感器（PT-3）和压力表（PI-3）安装在篮式过滤器的下游。在随后的管路上装有单向阀（CV-6）和限流孔（FO-3）。单向阀（CV-6）和（CV-7）用来防止冷却油的回流。2.4润滑系统CST装置提供一了台两级串联式液压泵（详见机械手册），此泵是安装在CST的中间轴上，不论CST的输入轴如何转，都能使液压泵工作。如图2.5和2.6所示。两级液压泵的第一级为低压泵（LP），低压泵将油从CST油箱中抽出，经过一个238μ的Y型过滤器（Y-STR），这个过滤器为多级过滤系统的第一级，其目的是过滤掉可能进入到液压系统中的颗粒较大的杂质。油通过238μ的过滤器后通过一个液压桥，称为“太阳桥”。这个液压桥如同一个液压整流桥（检查阀CV4和CV5/反向检查阀RCV4和RCV5），其作用是当使用两级泵时，无论CST输入轴的转向如何，液压泵都能给轴承提供润滑压力及冷却流量。从两级泵低压部份出来的油一部份用于给输入轴和中间轴的轴承提供润滑，一部份提供给控制系统。润滑部份的油的流量通常为图2.5：液压系统示意图10gpm，实际上油的流量是与CST型号和减速比有关。润滑泵部份从液压桥吸入油（端口A1LP1），然后将油排入液压桥（LP2A2）,再通过一个10过滤器。10过滤器的作用是排除掉大于10的杂质，这是润滑系统的第二级过滤。这级过滤可提高轴承和控制元件的可靠性及寿命。过滤器由一个溢流阀作过压保护，其设定值为75PSIG/5.2Bar。溢流阀安装在液压桥端口B2下游的液压回路中。从过滤器（FLT-2）出来的油分成两部份，一小部份流量大约1~2gpm，进入液压组件（见图2.6）；大部份流量大约8gpm直接进入轴承润滑。润滑压力以及如何均匀流向CST各个轴承的流量是由供给系统的流量孔来控制的。280K~1120K系列CST的润滑油供油回路中有两个流量孔（FO-1&FO-2），在1950K系列CST的润滑供油回路中还有第三个流量孔（FO-4）见图2.3。流量孔的尺寸大小要保证润滑供油流量压力保持在20~60psi。润滑压力传感器（PT-2）用于传递润滑压力信号，0~100psi将成比例地转化为4~20mAdc信号，然后传递给CST控制器。传感器及润滑压力表安装于CST的液压控制回路里。在某些已确定中间轴转向的情况下，液压系统将不提供“太阳液压桥”，这时，在启动CST前，必须参照图纸检查你的CST系统，错误的旋转方向将损坏两级泵。图2.6：典型的630K系列CST润滑系统图重要2.5离合器控制系统正如前面所讨论过的，液压油经过10的过滤器后注入润滑系统后，对高压控制的准备工作就完成了。如图2.7所示，从润滑系统分流出的一部份液压油进入液压系统的两级液压泵的第二组，即高压（HP）部份。低压及高压控制系统的液压部件如图2.8所示。回路中桥的作用相当于一个液压整流器，检查阀CV1和2以及反向检查阀RCV-1和2组成此液压桥。当液压桥连接在两级液压泵的高压部份时，不论CST的输入轴转向如何都可以不断地从液压桥得到液压控制压力和流量。两级泵的高压端口从液压桥吸入油，