一种加载试验系统

技术领域

本公开涉及检测系统领域，具体涉及一种加载试验系统。

背景技术

随着采煤机技术的不断进步，采煤机在总装功率方面已经有了很大进步。而就目前行业内针对采煤机的相关检测检验研究而言，其检测手段已经大幅滞后于煤矿现场的发展需求。而不同厂商间的无序竞争，使得采煤机行业研究上重功能及轻质量，一味追求各种高新技术的直接转换，而忽视了产品本身的安全性能及可靠性。

作为采煤机的关键元部件，采煤机截割部、牵引部及其变频器消耗功率约占采煤机总功率的95%以上，其性能好坏直接关系到整机的质量。随着采煤机向着大型化、智能化的方向发展，与之配套的检测检验装置也需要不断发展。

发明内容

有鉴于此，本公开的目的是提供一种加载试验系统，从而解决或者至少缓解了现有技术中存在的上述问题和其他方面的问题中的一个或多个。

为了实现前述目的，本公开提供了一种加载试验系统，所述加载试验系统的被试件包括采煤机的截割部、牵引部以及电控箱中的变频器，其中，所述加载试验系统包括：

加载系统，所述加载系统包括截割部加载系统、牵引部加载系统、变频器加载系统；

供配电系统，所述供配电系统为所述加载系统及所述被试件提供电源；

数据采集系统，所述数据采集系统用于采集所述供配电系统和所述加载系统的运行状态数据；以及

上位机系统，所述上位机系统用于处理和显示所述运行状态数据，以及基于所述运行状态数据对所述供配电系统和所述加载系统进行可视化操作。

在如前所述的加载试验系统中，可选地，所述供配电系统包括：多个变压器；位于所述多个变压器的一次侧的高压配电柜；分别位于所述多个变压器的二次侧的多个低压配电柜，所述供配电系统分别通过所述多个低压配电柜以不同电压向所述加载系统及所述被试件供电。

在如前所述的加载试验系统中，可选地，所述高压配电柜为6kV高压配电柜，所述多个变压器包括：

1000kVA多绕组变压器，所述1000kVA多绕组变压器输入6kV电压、输出380V、460V/660V电压，所述1000kVA多绕组变压器的二次侧分别连接380V电源及启动柜、380V接线箱以及460V/660V电源及启动柜、460V/660V接线箱，所述380V接线箱和所述460V/660V接线箱能够择一地连接所述变频器加载系统的总进线柜；

第一2000kVA变压器，所述第一2000kVA变压器输入6kV电压、输出1140V电压，所述第一2000kVA变压器的二次侧连接1140V电源柜、1140V软启动柜及1140V接线箱，所述1140V接线箱连接所述变频器加载系统的电控箱调试电源接线箱；

4000kVA变压器，所述4000kVA变压器输入6kV电压、输出3300V电压，所述4000kVA变压器的二次侧连接3300V电源柜、3300V软启动柜及3300V接线箱，所述3300V接线箱连接所述变频器加载系统的电控箱调试电源接线箱；

第二2000kVA变压器，所述第二2000kVA变压器输入6kV电压、输出690V电压，所述第二2000kVA变压器的二次侧连接用于所述截割部加载系统的第一690V电源柜和用于所述牵引部加载系统的第二690V电源柜。

在如前所述的加载试验系统中，可选地：所述截割部加载系统包括依次连接的1400kW加载变频器、1250kW加载电机、第一扭矩仪和1100kW陪试减速器，所述1100kW陪试减速器连接所述截割部的电机输出轴，所述1400kW加载变频器能够将所述1250kW加载电机的机械能转变为电能回馈电网。

在如前所述的加载试验系统中，可选地，所述牵引部加载系统包括依次连接的355kW加载变频器、300kW加载电机、第二扭矩仪和300kW陪试减速器，所述300kW陪试减速器连接所述牵引部的电机输出轴，所述355kW加载变频器能够将所述300kW加载电机的机械能转变为电能回馈电网。

在如前所述的加载试验系统中，可选地，所述变频器加载系统包括依次连接的所述总进线柜、变频加载柜、加载电机切换柜，其中所述加载电机切换柜连接第一加载电机、第一转速/转矩传感器、第一陪试电机、第一陪试电机转接箱，所述第一陪试电机转接箱连接一个所述变频器，并且所述加载电机切换柜连接第二加载电机、第二转速/转矩传感器、第二陪试电机、第二陪试电机转接箱，所述第二陪试电机转接箱连接一个所述电控箱，所述加载电机切换柜用于控制在变频器加载和电控箱加载之间的切换。

在如前所述的加载试验系统中，可选地，所述第一加载电机、所述第一转速/转矩传感器、所述第一陪试电机、所述第一陪试电机转接箱分别包括第一加载电机一、第一转速/转矩传感器一、第一陪试电机一、第一陪试电机转接箱一以及第一加载电机二、第一转速/转矩传感器二、第一陪试电机二、第一陪试电机转接箱二；以及

所述第二加载电机、所述第二转速/转矩传感器、所述第二陪试电机、所述第二陪试电机转接箱分别包括第二加载电机一、第二转速/转矩传感器一、第二陪试电机一、第二陪试电机转接箱一以及第二加载电机二、第二转速/转矩传感器二、第二陪试电机二、第二陪试电机转接箱二。

在如前所述的加载试验系统中，可选地，所述总进线柜连接800kVA调压器、变频器电源配电柜、变频器调试电源接线箱，所述变频器调试电源接线箱连接所述变频器。

在如前所述的加载试验系统中，可选地，所述加载试验系统具有水冷系统，用来辅助所述被试件及所述加载试验系统的陪试件的散热，并且所述水冷系统的水箱为水池。

在如前所述的加载试验系统中，可选地，所述截割部的启动采用软启动，所述牵引部的启动采用直接启动。

本公开提出了一种加载试验系统，可对采煤机的截割部、牵引部与变频器部分进行加载试验，且具有普适性，可检验市面上所存在的90%以上的截割部、牵引部与变频器，用户可通过上位机系统对试验过程进行远程或者就地控制设备安全可靠地运行，可以省时、省力、省人工。

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将更加显然。应当了解，这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：

图1为本公开的加载试验系统的一个实施例的供配电系统的示意图；

图2为本公开的加载试验系统的一个实施例的截割部加载系统和牵引部加载系统的示意图；以及

图3为本公开的加载试验系统的一个实施例的变频器加载系统的示意图。

附图标记：1-380V电源及启动柜；2-380V接线箱；3-460V/660V电源及启动柜；4-460V/660V接线箱；5-总进线柜；6-1140V电源柜；7-1140V软启动柜；8-1140V接线箱；9-电控箱调试电源接线箱；10-3300V电源柜；11-3300V软启动柜；12-3300V接线箱；13-第一690V电源柜；14-第二690V电源柜；15-1400kW加载变频器；16-1250kW加载电机；17-第一扭矩仪；18-1100kW陪试减速器；19-截割部；20-355kW加载变频器；21-300kW加载电机；22-第二扭矩仪；23-300kW陪试减速器；24-牵引部；25-变频加载柜；26-加载电机切换柜；27-第一加载电机一；28-第一转速/转矩传感器一；29-第一陪试电机一；30-第一陪试电机转接箱一；31-第一加载电机二；32-第一转速/转矩传感器二；33-第一陪试电机二；34-第一陪试电机转接箱二；35-第二加载电机一；36-第二转速/转矩传感器一；37-第二陪试电机一；38-第二陪试电机转接箱一；39-第二加载电机二；40-第二转速/转矩传感器二；41-第二陪试电机二；42-第二陪试电机转接箱二；43-800kVA调压器；44-变频器电源配电柜；45-变频器调试电源接线箱；46-变频器；47-电控箱。

具体实施方式

参照附图和具体实施例，下面将以示例方式来说明本发明的一种加载试验系统的结构、组成、特点和优点等，然而所有描述不应用于对本发明形成任何限制。

对于在本文提及的实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，本发明仍然允许在这些技术特征（或其等同物）之间继续进行任意组合或者删减而不存在任何的技术障碍，从而应当认为这些根据本发明的更多实施例也是在本文的记载范围之内。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

本公开提供了一种加载试验系统，所述加载试验系统的被试件可以包括采煤机的截割部19、牵引部24以及电控箱47中的变频器46。该加载试验系统可根据不同型号采煤机的所需要测试的条件进行测试，测试对象为前述的采煤机的截割部、牵引部以及电控箱中的变频器。这套加载试验系统可以设计供配电系统、加载系统、数据采集系统、上位机系统，以及水冷系统等，经过一一设计并整合，最终成为一套加载试验装置。

加载系统可以包括截割部加载系统、牵引部加载系统和变频器加载系统。加载系统精确控制电机的速度和转矩。数据采集系统可以采用含有现场总线的DCS系统（分布式控制系统），所述数据采集系统用于采集所述供配电系统和所述加载系统的运行状态数据。供配电系统能够为所述加载系统及所述被试件提供各电压等级的电源。

在该实施例中，电源可以包括一套6kV高压配电柜、1000kVA多绕组变压器、第一2000kVA变压器、4000kVA变压器以及第二2000kVA变压器。可见，所述供配电系统可以包括上述多个变压器，进一步地，其还可以包括位于所述多个变压器的一次侧的高压配电柜（即所述6kV高压配电柜）以及分别位于所述多个变压器的二次侧的多个低压配电柜，所述供配电系统分别通过所述多个低压配电柜以不同电压向各加载系统及各被试件供电。在可选的其他实施例中，电源配置可根据实际工作需要的被测件以及陪试件而定。

上位机系统用于处理和显示所述运行状态数据，以及基于所述运行状态数据对所述供配电系统和所述加载系统进行可视化操作。上位机可实时监控现场线路通电情况、冷却水进水情况、温度情况等，使得数据采集、生产调度更信息化科学化。在该实施例中，上位机采用工业计算机对所测数据进行实时采样、数据处理使各种测量参数的精度达到1%以上。

图1为本公开的加载试验系统的一个实施例的供配电系统的示意图。

高压配电柜为6kV高压配电柜，上述提到的多个变压器可以包括1000kVA多绕组变压器、第一2000kVA变压器、4000kVA变压器以及第二2000kVA变压器。在图中，所述1000kVA多绕组变压器输入6kV电压、输出380V、460V/660V电压，所述1000kVA多绕组变压器的二次侧分别连接380V电源及启动柜1、380V接线箱2以及460V/660V电源及启动柜3、460V/660V接线箱4，所述380V接线箱2和所述460V/660V接线箱4能够择一地连接所述变频器加载系统的总进线柜5。

在该实施例中，第一2000kVA变压器输入6kV电压、输出1140V电压，所述第一2000kVA变压器的二次侧连接1140V电源柜6、1140V软启动柜7及1140V接线箱8，所述1140V接线箱8连接所述变频器加载系统的电控箱调试电源接线箱9。所述4000kVA变压器输入6kV电压、输出3300V电压，所述4000kVA变压器的二次侧连接3300V电源柜10、3300V软启动柜11及3300V接线箱12，所述3300V接线箱12连接所述变频器加载系统的电控箱调试电源接线箱9。第二2000kVA变压器输入6kV电压、输出690V电压，所述第二2000kVA变压器的二次侧连接用于所述截割部加载系统的第一690V电源柜13和用于所述牵引部加载系统的第二690V电源柜14。

图2为本公开的加载试验系统的一个实施例的截割部加载系统和牵引部加载系统的示意图。

在如图2所示的实施例中，截割部加载系统可以包括依次连接的1400kW加载变频器15、1250kW加载电机16、第一扭矩仪17和1100kW陪试减速器18。所述1100kW陪试减速器18可以是以机械结构的方式连接所述截割部19的电机输出轴，所述1400kW加载变频器15能够将所述1250kW加载电机16的机械能转变为电能回馈电网。在该实施例中，截割部加载系统能够满足300kW-1100kW的截割部19的逐级加载及满载试验。

截割部19所需的供电电压为1140V或3300V，因此，图1所示的1140V接线箱8和3300V接线箱12连接至所述截割部19择一路对其供电。

在本实施例中，截割部19的启动采用软启动。所述软启动就是降压启动，将1250kW加载电机16从零电压、零转速启动逐步升至额定电压转矩后，软启动退出电路，电机直接由电网工作频率拖动运行。

牵引部加载系统可以包括依次连接的355kW加载变频器20、300kW加载电机21、第二扭矩仪22和300kW陪试减速器23，所述300kW陪试减速器23可以是以机械结构的方式连接所述牵引部24的电机输出轴，所述355kW加载变频器20能够将所述300kW加载电机21的机械能转变为电能回馈电网。牵引部24所需的供电电压为380V或460V或660V，因此，图1所示的460V/ 660V接线箱4和380V接线箱2连接至所述牵引部24择一路对其供电。

在该实施例中，牵引部加载系统能满足最大功率300kW的牵引部24的逐级加载及满载试验。所述牵引部24的启动采用直接启动，直接启动适用于小型电机。

第一扭矩仪17和第二扭矩仪22的作用是为了使衔接的电机和陪试器件的转速匹配，避免机械损伤。第一扭矩仪17和第二扭矩仪22可以将扭力的物理变化转换成精确的电信号。

图3为本公开的加载试验系统的一个实施例的变频器加载系统的示意图。

从图3可以看出，变频器加载系统可以包括依次连接的所述总进线柜5、变频加载柜25、加载电机切换柜26，其中所述加载电机切换柜26连接第一加载电机、第一转速/转矩传感器、第一陪试电机、第一陪试电机转接箱，所述第一陪试电机转接箱连接一个所述变频器46，并且所述加载电机切换柜26连接第二加载电机、第二转速/转矩传感器、第二陪试电机、第二陪试电机转接箱，所述第二陪试电机转接箱连接一个所述电控箱47，所述加载电机切换柜26用于控制在变频器46加载和电控箱47加载之间的切换。

变频加载柜25中变频器通过调整参数，可拖动两台150kW（2×150kW）加载电机，也可拖动两台75kW（2×75kW）加载电机。当启动被试变频器时，被试变频器带动陪试电机旋转，此时变频加载柜中变频器将加载电机的机械能转变为电能回馈电网。

在可选的实施例中，当单独测试变频器46时，变频器电源配电柜44连接变频器调试电源接线箱45直接供电给所述变频器46；整机空载所需的供电电压为1140V或3300V，即当电控箱47连带一同测试时，1140V电源柜6和3300V电源柜10连接至电控箱调试电源接线箱 9供电给电控箱47，再由电控箱47给电控箱47内的变频器46供电，因此给电控箱47供电要比单独给变频器46供电多。

在该实施例中，第一加载电机、第一转速/转矩传感器、第一陪试电机、第一陪试电机转接箱分别可以包括第一加载电机一27、第一转速/转矩传感器一28、第一陪试电机一29、第一陪试电机转接箱一30以及第一加载电机二31、第一转速/转矩传感器二32、第一陪试电机二33、第一陪试电机转接箱二34。第二加载电机、第二转速/转矩传感器、第二陪试电机、第二陪试电机转接箱分别可以包括第二加载电机一35、第二转速/转矩传感器一36、第二陪试电机一37、第二陪试电机转接箱一38以及第二加载电机二39、第二转速/转矩传感器二40、第二陪试电机二41、第二陪试电机转接箱二42。

在如图3所示的实施例中，第一陪试电机一29以及第一陪试电机二33的额定功率同对应的第一加载电机一27和第一加载电机二31的额定功率为75kW，第二陪试电机一37与第二陪试电机二41的额定功率同第二加载电机一35与第二加载电机二39的额定功率为150kW。此时，该变频器加载系统能对2×150kW或2×75kW以下电控箱47、变频器46进行加载试验。

在可选的其他实施例中，额定功率的数值可根据实际被测件与陪试件的负载需要而定。

总进线柜为一进二出，一路出线接加载变频柜25，另一路出线接800kVA调压器43。总进线柜5连接800kVA调压器43、变频器电源配电柜44、变频器调试电源接线箱45，所述变频器调试电源接线箱45连接所述变频器46。

电控箱47和变频器46在试验时，频率在0-100Hz之间连续可调，并且能够在该范围内的任一数值可长时间稳定工作。当频率在50Hz-100Hz时，实现恒功率，所述恒功率用于较轻的负载场合；当频率在小于50Hz时，可实现恒转矩，所述恒转矩用于重负载。

用户可通过上位机系统对整个试验过程进行远程或者就地控制各个设备安全可靠地运行。

在本公开中，所述加载试验系统可以具有水冷系统，用来辅助所述被试件及所述加载试验系统的陪试件的散热。其中，所述水冷系统可以包括循环水泵、水箱、冷却塔、现场分水器等设备。在该实施例中，所述水冷系统的水箱为水池以保证北方的冬季可正常进行试验。

其中，所述水泵采用两台22kW循环泵，一个使用，另一个备用。同时，水冷系统还可以配备一台高压泵，用于保压试验用，压力＞12Mpa。在全季作业下，水冷系统的流量可调，最高能够达到60m/h，扬程可达50m。

在可选的实施例中，水冷系统还可以有健康自监测系统，用于试试监控被试件与陪试件的温度数据。

本发明的技术范围不仅仅局限于上述说明书中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本发明技术思想的前提下，对上述实施方式进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本发明的范围内。