變頻電控(12-10修改

1、潞安環(huán)能集團公司五陽煤礦主井提升機高壓變頻電控系統(tǒng)改造技術協(xié)議潞安環(huán)能集團公司五陽煤礦北京中礦電力電子技術有限公司2006年11月29日潞安環(huán)能集團公司五陽煤礦主井提升機高壓變頻電控技術改造技術協(xié)議甲 方：潞安環(huán)能集團公司五陽煤礦乙方：北京中礦電力電子技術有限公司潞安環(huán)能股份公司五陽煤礦（甲方）與北京中礦電力電子技術有限公司（乙方）就五陽煤礦主井提升機電控系統(tǒng)改造的有關事宜，達成如下技術協(xié)議：一、主井提升系統(tǒng)概況1、6kV高壓配電系統(tǒng)從+600水平6KV變電所引入雙回6KV至TGG1-6高壓開關柜，TGG1-6高壓開關柜輸出一路6KV高壓作為提升機高壓變頻系統(tǒng)的專用電源，通過操作此高壓開關柜內

2、的油開關實現(xiàn)6KV高壓的分合閘。2、提升機型 號：JKM3.254(II)C滾筒直徑: 3.25m減 速 比: 11.5井 深: 368m3、主傳動電動機型 號: YR800-12/1430額定功率: 800KW2 額定頻率：50Hz定子電壓: 6KV 轉子電壓: 928V定子電流: 99.6A 轉子電流: 540A額定轉速: 491r/min 絕緣等級： B 級制造廠家：蘭州電機廠 制造日期：1990年4、提升容器箕斗型號：JDS12/1104名義載重：12T自 重：12.5T5、系統(tǒng)設計的理想加減速度初加速度：a0=0.45m/s2加 速 度：a1=0.7m/s2減 速 度：a2=0.7m

3、/s2最大提升速度:7.26m/s二、技術改造目標1、實現(xiàn)主井提升機的四象限安全運行，平穩(wěn)起動、平穩(wěn)調速與平穩(wěn)停車；2、縮短提升周期，達到提高產(chǎn)量目標。3、通過采用高壓變頻改造后的提升系統(tǒng)，一次提升循環(huán)時間由原來的120秒縮短為約90秒，大幅度提高生產(chǎn)效率。4、在符合煤礦安全規(guī)程的前提下，優(yōu)化主井提升機的生產(chǎn)工藝控制；5、降低主井提升機系統(tǒng)的電能消耗；方便生產(chǎn)操作，提高提升機系統(tǒng)的運行可靠性；6、改造后的速度圖（速度圖在系統(tǒng)調試時，再根據(jù)控制要求進行局部時間(S)37.59m 285.2m 31.21m 13m 1m10.3739.287.516.520.7m/s20.7m/s27.26m/s

4、2m/s0.5m/s速度調整）三、技術改造總原則1、在保留現(xiàn)有轉子串電阻調速系統(tǒng)的前提下，實現(xiàn)新舊系統(tǒng)切換。改造后的主井提升系統(tǒng)將具有2個工作工況： 變頻器調速工況，此工況為正常工況；工頻轉子串電阻調速工況，此工況為備用工況.2、新設計、制造操縱臺，新老系統(tǒng)操縱臺相互獨立；3、改造后的高壓變頻系統(tǒng)采用遼寧榮信電力電子股份有限公司生產(chǎn)制造的電阻制動式四象限H橋串聯(lián)多電平高壓變頻系統(tǒng)，實現(xiàn)在變頻調速工況下2臺6KV/ 800KW提升機電機的同步驅動；4、改造后的主井提升機生產(chǎn)工藝電控系統(tǒng)采用北京中礦電力電子技術有限公司的PLC電控系統(tǒng)；5、負力下放按6噸設計；6、在PLC電控兼容老系統(tǒng)改造方面，甲

5、方提供必須的技術協(xié)助。四、 技術改造具體要求1、環(huán)境條件 室內安裝； 環(huán)境溫度040； 高壓變頻系統(tǒng)的控制柜和變頻功率柜安裝在封閉隔斷內，封閉隔斷的室內溫度15-25； 空氣相對濕度不大于95% (環(huán)境溫度2025時)； 安裝場所無影響絕緣性能的氣體、蒸氣、化學塵埃及其它爆炸性和腐蝕性物質； 海拔高度低于1000m以下。2、技術改造基本方案 電機定子回路：用高壓開關切換來選擇工作在變頻器調速工況或工頻轉子串電阻調速工況；變頻器調速工況時電機換向由變頻器來完成。工頻轉子串電阻調速工況時電機換向仍由高壓換相器ZC和FC來完成。 電機轉子回路：保留全部的轉子電阻調速系統(tǒng)；新系統(tǒng)由PLC電控系統(tǒng)用適當

6、的連鎖方式和電阻系統(tǒng)相閉鎖。在變頻調速工作時，由扁平銅帶使全部轉子電阻的短接。 調速系統(tǒng)：變頻器調速工況時，經(jīng)過PLC電控系統(tǒng)處理后把滿足速度圖的速度設定值輸出給變頻器，由變頻器按此速度給定要求完成對電機的轉速控制；工頻轉子串電阻調速工況時，由PLC電控系統(tǒng)控制投切轉子電阻來完成對電機的轉速控制。 操作臺：重新制做操作臺，新操作臺只完成新的變頻電控系統(tǒng)的操作和顯示。與原操作臺相互獨立。 在電機軸上加裝3個軸編碼器：導向輪安裝軸編碼器1只。增加2個軸編碼器用于新系統(tǒng)中PLC電控系統(tǒng)的行程控制。增加1個軸編碼器用于新系統(tǒng)中變頻調速的轉速閉環(huán)控制。導向輪安裝軸編碼器1只，用于滑繩監(jiān)視。五、改造后的系

7、統(tǒng)性能1、高壓變頻系統(tǒng)主要工作特性和技術指標 高壓變頻系統(tǒng)工作特性：高壓變頻系統(tǒng)將采用矢量控制策略，具有以下主要工作特性：實現(xiàn)主井提升機的正力和負力四象限牽引，實現(xiàn)電機的四象限運行；按PLC電控系統(tǒng)給定的速度圖和有關指令實現(xiàn)主井提升機的速度控制；具有優(yōu)良的調速性能；實現(xiàn)與機械制動閘的協(xié)調控制；具有在整個轉速范圍內和各種負載條件下優(yōu)良的機械特性和滿足12噸提升的帶負載能力；具有完善的故障診斷和保護能力；能通過PROFIBUS實現(xiàn)與PLC電控系統(tǒng)的有效通訊； 高壓變頻系統(tǒng)的主要技術指標 額定容量 2000KVA電源電壓 6KV15% 電源頻率 45 55Hz 輸出電壓 0- 6KV 輸出電壓諧波含

8、量 5% 功率因數(shù) 95% 過載能力 150% 1分鐘 效率 96% 冷卻方式 熱管強迫風冷 工作環(huán)境溫度 0- +40C2、主控PLC功能主控PLC SIMATIC S7-400主要實現(xiàn)以下功能：(1) 提升系統(tǒng)輔助回路控制 6kV電源系統(tǒng)控制，合、分閘的電氣連鎖和保護 直流快速斷路器的合、分控制 輔助設備的順序啟動和聯(lián)鎖(2) 安全回路 主控PLC軟件安全回路，與硬件繼電器安全回路并聯(lián)運行。并與硬件繼電器安全回路進行比較，相互監(jiān)視。 工作閘和安全閘控制 一次開車回路閉鎖(3) 運行邏輯與指令(4) 提升機冗余監(jiān)視和保護。新電控系統(tǒng)中，除了設置一套SIMADYN D全數(shù)字提升機監(jiān)視系統(tǒng)以外，

9、在主控PLC SIMATIC S7-400中另外增加了一套提升機監(jiān)視和保護系統(tǒng)。它的傳感器、反饋通道、保護功能以及動作通道與SIMADYN D全數(shù)字行程控制和監(jiān)控系統(tǒng)之間完全獨立。真正實現(xiàn)提升機的冗余保護。PLC實現(xiàn)的監(jiān)控功能如下：安全回路 對于提升機電氣系統(tǒng)各子系統(tǒng)（如高壓配電系統(tǒng)、低壓配電系統(tǒng)、電樞變壓器、整流柜等）的安全回路接點狀態(tài)進行監(jiān)視。實現(xiàn)軟件安全回路的功能。一旦發(fā)生故障，動作安全回路繼電器，實施緊急制動。提升機閉鎖回路 對于提升機一次開車回路故障接點進行監(jiān)視，實現(xiàn)軟件閉鎖回路的功能。一旦發(fā)生故障，待本次提升循環(huán)完成，提升機靜止時，動作提升機閉鎖回路繼電器，實施制動，不允許進行下一

10、提升循環(huán)。提升機速度及行程保護 監(jiān)控PLC中設有高速計數(shù)模塊，可以實現(xiàn)提升機超速，連續(xù)速度監(jiān)視、逐點速度監(jiān)視、滑繩監(jiān)視、跳變監(jiān)視等功能。監(jiān)控PLC系統(tǒng)用于速度和行程監(jiān)視的軸編碼器是單獨設置的，分別安裝在滾筒大軸和導向輪大軸上。這兩個碼盤是與SIMADYN D的軸編碼器同軸安裝的，采用同軸雙軸編碼器安裝。雙重過卷揚保護系統(tǒng)可根據(jù)提升容器的實際高程值對過卷揚進行數(shù)字設定和保護。并在井筒的兩端安裝硬件過卷開關作為最后一級過卷保護滑繩保護在卷筒上安裝一只旋轉編碼器，將檢測到的卷筒速度輸入主控PLC，控制系統(tǒng)將卷筒速度與導向輪速度進行比較，當出現(xiàn)速度不一致并超過一定值時，發(fā)出滑繩保護信號，使系統(tǒng)報警并停

11、車。其他保護和聯(lián)鎖除可實現(xiàn)上面提到的保護功能以外，可以滿足標準及規(guī)范要求的所有保護。如對所有關鍵設備液壓油泵、潤滑油泵、電機風機、勵磁電源、輔助電源等進行安全檢測及保護；此外還有直流過流、快熔熔斷、閘瓦磨損、勵磁消失、通訊故障等保護。所有故障發(fā)生時均有聲光報警并根據(jù)故障類型進行電氣制動或緊急制動（安全制動）。故障處理與故障記錄主控系統(tǒng)根據(jù)故障的不同種類及提升機當前的運行狀態(tài)，將故障分為三種不同種類，即緊停故障、電氣停車故障和提升終了停車故障。當發(fā)生緊停故障時，主控PLC封鎖傳動調速系統(tǒng)，同時動作安全回路，實現(xiàn)機械緊急制動。當發(fā)生電氣停車故障時，為了減少緊急制動時產(chǎn)生的機械沖擊，主控PLC向行程

12、控制系統(tǒng)發(fā)出電氣停車指令，行程控制系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)允許的最大減速度產(chǎn)生減速給定曲線。這時提升機進行電氣制動，直到停車施閘。對于某些輕故障，如報警故障，允許提升機繼續(xù)運行直到完成本次提升循環(huán)，閉鎖提升機。為了便于現(xiàn)場判斷故障原因，主控PLC具有故障記錄和顯示的功能。系統(tǒng)自動判斷首發(fā)故障，過濾掉由于首發(fā)故障引起的連帶故障。同時，系統(tǒng)會以時間標簽的方式記錄所有故障信息，并通過通訊方式在上位機界面上以故障列表的形式顯示。包括故障名稱、發(fā)生時間、發(fā)生位置、緊急制動距離、制動時間、制動平均減速度等重要參數(shù)。為了防止重要信息（如箕斗的位置等）掉電時丟失，系統(tǒng)會自動將這些重要信息自動保存在備用電池保存的內存區(qū)里。

13、系統(tǒng)重新上電以后會自動調入這些參數(shù)。避免了停電以后不知道箕斗確切位置的情況，減少誤操作發(fā)生的幾率。3、PLC電控主要工作特性 系統(tǒng)采用冗余化原則設計，實現(xiàn)安全保護回路的雙線制及重要故障保護的多重化（包括繼電回路和PLC系統(tǒng)）如：過卷、錯向、超速、滑繩、全行程速度監(jiān)控、主機過流、高壓開關跳閘、編碼器和速度反饋失效、制動油和潤滑油過壓欠壓、閘瓦磨損、軸瓦超溫等； 系統(tǒng)實行全數(shù)字行程閉環(huán)控制； 根據(jù)箕斗的位置，與液壓站配合實現(xiàn)緊急情況下的二級制動或一級制動； 系統(tǒng)采用觸摸式彩色液晶顯示屏監(jiān)視、記錄整個系統(tǒng)設備的工作動態(tài)及運行實時數(shù)據(jù)和系統(tǒng)故障和操作信息的定位、存儲、打印以及系統(tǒng)報表的生成、存儲、打印

14、； 可在各種提升種類（提煤、升降大件）下，使系統(tǒng)運行速度圖為最佳S型曲線； 具有硬件看門狗，防止PLC全數(shù)字系統(tǒng)死機； 電控裝置能承受提升機和通風機運行時的地坪振動； 系統(tǒng)的可擴展性好。除PLC留20%的I/O裕量外，系統(tǒng)功能還可根據(jù)現(xiàn)場情況增加。4、司機操作臺主要用于操作人員的控制及狀態(tài)顯示，操作臺上設置運行方式選擇、設備啟動/停止、過卷旁路、試燈、信號聯(lián)絡、緊停按鈕以及復位按鈕等。另外在操作臺上還設有彩色觸摸屏，觸摸屏可以實時地顯示當前提升機的運行狀態(tài)和運行參數(shù)，并具有故障狀態(tài)的顯示和記憶功能，并且可以修改系統(tǒng)的運行參數(shù)（設有操作優(yōu)先級），并進行提升機各種保護的模擬試驗。便于現(xiàn)場操作人員和

15、維護人員的使用。對于電氣系統(tǒng)重要的運行狀態(tài)和故障以及系統(tǒng)的運行參數(shù)仍然以光字牌和儀表的形式進行顯示。提升機深度顯示采用數(shù)字式精針指示和光柱式粗針指示方式，深度指示器與主控PLC之間采用串行通訊。為了減少系統(tǒng)接線量和今后的維護工作量，操作臺內配置一套主控PLC的遠程I/O分站。5、上位機在操作臺設置上位機一臺。上位機與PLC之間通過MPI方式進行通訊。上位機實時動態(tài)顯示提升機各系統(tǒng)的運行狀態(tài)，分為高壓配電及電機主回路、低壓配電及輔助設備系統(tǒng)、裝卸載系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、安全回路等多個動態(tài)顯示畫面。提升機運行參數(shù)，如行程、速度、電樞電流等都以數(shù)碼或模擬表形式顯示。同時對主軸溫度和振動、潤滑泵站油溫和油位

16、、天輪軸承溫度進行監(jiān)視。為了查找故障方便和生產(chǎn)統(tǒng)計，上位機還具有故障歷史記錄查詢和生產(chǎn)報表的功能，并可打印輸出。六、系統(tǒng)配置及設備技術規(guī)格1、主控PLC系統(tǒng)配置 主控PLC系統(tǒng)選用SIEMENS公司SIMATIC S7-400系列可編程序控制器，系統(tǒng)I/O點配置擁有20%以上的余量，并且提供相應的隨機備件。 主控PLC S7-400控制系統(tǒng)主控制器硬件配置名 稱型 號說 明數(shù)量18槽中央處理器機架UR 1中央處理器機架，P、K總線1電源模板PS 407AC 115/230V輸入，DC 5V輸出2處理器模板CPU 414-2 DP768KB RAM/64MB RAM，0.1s/指令，MPI，PR

17、OFIBUS DP/MPI1開關量輸入模板SM 421DC 24V 32 Channel6開關量輸出模板SM 422DC 24V 32 Channel3高速計數(shù)處理器FM 45032位精度，500kHz計數(shù)頻率1前連接器48針，彈簧連接器11PROFIBUS DP總線連接器RS 485，DP/PROGRAM接口4備用電池3.4V 5Ah鋰電池2 機柜主控PLC控制系統(tǒng)為一獨立的機柜。柜體采用德國RITTAL公司PS 4000系列不銹鋼機柜；IP 21防護等級，灰色，柜體尺寸（寬深高）：8006002200(mm)。柜內含有：主控PLC SIMATIC S7-400控制器機架；接口模板；信號電源

18、；低壓電器；接線端子；內部連接電纜及附件.2、速度及行程控制和監(jiān)控系統(tǒng)的配置3、司機操作臺配置操作臺類型五段組合式操作臺操作手柄原裝德國GESSMANN手柄故障指示燈進口集合式指示燈操作按鈕ABB或SIEMENS觸摸屏SIEMENS TP170A控制系統(tǒng)SIEMENS ET 200M防護等級IP00冷卻方式自然風冷數(shù)量（套）14、變頻控制柜配置控制機榮信內置PLC S7-200SIEMENS防護等級IP00數(shù)量（臺）15、干式隔離移相變壓器柜 防護等級IP20冷卻方式風冷數(shù)量（臺）16、變頻功率柜IGBT模塊德國EUPEC公司防護等級IP20冷卻方式熱管風冷數(shù)量（臺）37、電阻制動柜 防護等級

19、IP20冷卻方式風冷數(shù)量（臺）38、高壓轉換旁路柜 刀開關旁路刀開關、輸入刀開關、出線刀開關之間有閉鎖，同時具有五防功能，以防止誤操作。防護等級IP20數(shù)量（臺）19、上位機組態(tài)軟件及用戶軟件（正版軟件，含密鑰）寸液晶顯示屏HP打印機七、供貨范圍1、乙方供貨范圍 高壓變頻系統(tǒng)設備遼寧榮信電力電子股份有限公司向甲方提供6KV 電阻制動式四象限H橋串聯(lián)多電平高壓變頻裝置一套，可同步驅動雙800KW的提升機電機。 主要設備包括： 控制系統(tǒng) 1套；（含變頻控制柜1臺）； 高壓變頻故障自診斷系統(tǒng) 1套； 控制采樣用電流傳感器 3只； 矢量閉環(huán)測速編碼器 1套 干式隔離移相變壓器柜 1臺； 變頻功率柜 3

20、臺； 電阻制動柜 3臺 高壓轉換旁路柜 1臺； 負責為高壓變頻器裝置提供必需的電源和冷卻、通風系統(tǒng)。其中變頻功率柜中IGBT模塊采用EUPEC和SEMIKRON原裝進口產(chǎn)品，IGBT模塊散熱采用熱管散熱器（俄羅斯航空航天技術）風冷，光纖器件采用美國HP公司進口產(chǎn)品。 PLC電控北京中礦電力電子技術有限公司向甲方提供的PLC電控系統(tǒng)一套，完成主井提升機的生產(chǎn)工藝、安全聯(lián)鎖保護等控制。主要設備包括: 司機操縱臺 1套（可以操控變頻器調速工況和工頻轉子串電阻調速工況） PLC柜 1臺 低壓電源柜 1臺 轉子電阻短接柜 1臺 編碼器 2臺 上位機 1套 激光打印機 1臺 編程器 IBM ThinkPa

21、d Z60m 2531A38 負責為PLC電控提供必需的電源和冷卻、通風系統(tǒng)。2、 甲方供貨范圍 高壓變頻器裝置的6KV高壓進線開關柜和保護裝置由甲方提供； 該6KV高壓進線開關柜向高壓變頻器裝置的供電電源電纜由甲方提供，乙方負責提供電纜型號、截面等有關訂貨參數(shù)； 高壓變頻器裝置的輸出至雙800KW電機的電纜由甲方提供，乙方負責提供電纜型號、截面等有關訂貨參數(shù)； 不同樓層間的控制電纜和低壓動力電纜，乙方負責提供電纜型號、截面等有關訂貨參數(shù)；八、技術資料交付范圍及時間進度1、乙方在技術協(xié)議簽訂后45日內提供高壓變頻器和PLC電控兩部分設備工程設計資料給甲方，供甲方進行施工；2、乙方隨設備提供設備維護圖紙和操作維護手冊四份。九、技術培訓1、乙方負責對甲方人員進行現(xiàn)場技術培訓，培訓內容包括：司機操縱臺的操作新、老系統(tǒng)的切換高壓變頻器原理高壓變頻器維護高壓變頻器故障處理PLC原理改造后的PLC電控原理改造后的PLC電控維護改造后的PLC電控故障處理2、培訓時間 第一次在司機操縱臺改造后，對主井絞車房的全體司機和電工進行司機操縱臺的操作培訓； 第二次在系統(tǒng)改造安裝完成后，對全體接受培訓人員進行新老系統(tǒng)的切換、高壓變頻器原理、PLC原理、改造后的PLC電控原理的培訓； 第三次在改造后的系統(tǒng)調