某铁矿使用的钻机型号为KV-250型,其设备主要技术性能为:钻孔直径d=250mm;钻孔深度l=17m;钻进速度V=0.08～0.4m/min;钻杆直径d=219mm;钻机重量m=88t。回转系统采用50kW直流电动机,行走/提升系统为75kW交流电动机;转杆加压采用滑差电机调速方式。

    该设备在运行过程中,因经常发生堵转、卡转等现象,也不能根据岩石状况进行转速调整,经常发生电气及机械故障,大大降低了设备使用效率。

    经了解,影响牙轮钻机正常运行主要原因是:①系统振动幅值分布较广,振动加速变化大;②现场粉尘大,并具有一定的腐蚀和导电性;③误操作,引起堵钻。

    为了提高牙轮钻机运行的可靠性,我们采用了回转和提升/行走两套分别独立的控制系统,为了增加回转电动机的富余度,采用了功率为60kW的交流变频电机,以提高钻孔进度和运行可靠性。原系统没有采用调速控制系统,为保证设备正常运行,采用60kW交流变频调速电机,并用交流变频调速系统替代滑差电机调速。

    为了准确地确定钻孔位置,控制和提升行走系统采用两个单独的PLC加变频器提升/行走系统设置了能量定位制动系统。

    原加压电机为滑差电机,其电机调速特性较软,遇到硬度较高的矿岩会造成加压力度不够,不能发挥变频调速的原有效能改成变频调速后,其转速和转矩有较大提高。

    软件采用模块化设计,结合人工操作完成系统运行。通过调速手轮可实现电机的快、慢转调节,如回转系统卸杆控制过程,当回转的正、反转控制万能转换开关打到反转时,如果变频器正常,外部系统正常,PLC会给变频器一个反转指令,并且给变频器一个采用第二加速时间命令,第二加速时间短,加速快,能实现卸杆功能。当外部系统有故障或变频器有故障,通过输入点输入到PLC,PLC根据程序运行结果,输出一个停止运行或复位信号给变频器,变频器就会停止运行,PLC同时输出报警信号。

    在设计选型方面,我们采用了日本安川公司的VS-616G7系列四象限矢量控制型变频器,并根据钻机的振动特性,对变频器提出特别的制作要求,安川公司按我公司要求定制;可编程控制器采用三菱公司FX系列可编程控制器;变频电机采用法国施耐德公司的低压电器,以此组成整个控制系统。