提升機(jī)低壓變頻電控系統(tǒng)技術(shù)方案

1、全數(shù)字雙PLC提升機(jī)變頻電控系統(tǒng)技術(shù)方案鄭州廣眾科技發(fā)展有限公司技 術(shù) 方 案（全數(shù)字雙PLC提升機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)）一、總體說明在礦用提升機(jī)中，中小功率的提升機(jī)多選用低壓電機(jī)，其傳動方式仍是繞線式電動機(jī)的電阻調(diào)速，即采用繼電器、接觸器、磁放大器構(gòu)成的繼電器式控制系統(tǒng)，其控制復(fù)雜，故障率相對較高，查找故障困難，保護(hù)較少，保護(hù)精度差，這部分提升機(jī)在改造中可選用交直交變頻調(diào)速傳動方式。交直交變頻調(diào)速和老的TKD切電阻調(diào)速相比最大的好處就是將TKD提升機(jī)的有級調(diào)速變成無級的平滑調(diào)速，如果交直交變頻傳動系統(tǒng)帶能量反饋單元，其節(jié)能效果比TKD提升機(jī)大大提高，TKD提升機(jī)消耗在轉(zhuǎn)子電阻上的轉(zhuǎn)差功率能全部回饋電

2、網(wǎng)。如果新建項(xiàng)目選用此種傳動方式，電機(jī)選型時可直接選用鼠籠電機(jī)則更加節(jié)約投資。在可靠性、調(diào)速性能、節(jié)能方面更具有優(yōu)勢。我公司生產(chǎn)的全數(shù)字雙PLC提升機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)和原來的TKD提升機(jī)控制系統(tǒng)相比在安全性、可靠性、易用性等方面有以下顯著特點(diǎn)：1、 可以達(dá)到和直流傳動相媲美的調(diào)速性能，可以連續(xù)平滑無級調(diào)速；2、 面向安全的主控PLC系統(tǒng)替代原有的繼電器控制回路，確保系統(tǒng)具有高度自動化和安全性；3、 監(jiān)控PLC完成部分控制功能，同時在安全保護(hù)方面和主控PLC構(gòu)成冗余；4、 良好的人機(jī)界面，使系統(tǒng)維護(hù)變得更方便，操控變得更為簡單；5、 全數(shù)字深度、速度指示，使深度、速度顯示更直接和準(zhǔn)確；6、 采用擁有

3、專利技術(shù)的國內(nèi)最先進(jìn)的手柄，操作更舒適，可靠性更高；7、 高性能矢量控制技術(shù)使得系統(tǒng)具有優(yōu)良的調(diào)速性和極寬的調(diào)速范圍；8、 行程閉環(huán)控制，可以準(zhǔn)確控制提升容器的減速和停車位置，保護(hù)提升機(jī)具有最優(yōu)的運(yùn)行效率；高性能提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)是傳動控制技術(shù)、自動控制技術(shù)和安全工程技術(shù)的完美結(jié)合。我們保證提供的系統(tǒng)具有最高的安全性，并使企業(yè)獲得最大的產(chǎn)能。這一切都是建立在系統(tǒng)采用的最新傳動工程技術(shù)、優(yōu)化的傳動控制技術(shù)以及面向安全的自動化控制技術(shù)基礎(chǔ)之上的。根據(jù)用戶的要求和現(xiàn)場的實(shí)際情況，提供最適宜的直流或交流傳動控制方案。先進(jìn)的提升機(jī)閉環(huán)工藝控制系統(tǒng)可以滿足各類礦井的特殊要求。二、全數(shù)字雙PLC提升機(jī)變頻調(diào)

4、速電控系統(tǒng)符合下列文件的規(guī)定和基本要求：1、 煤礦安全規(guī)程（2005版）。2、 進(jìn)口電氣設(shè)備遵守國際電工委員會IEC標(biāo)準(zhǔn)。3、 現(xiàn)行國家電工委員會及其它有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。4、 礦山電力設(shè)計(jì)規(guī)范GB50070-94 5、 JB4263-86交流傳動礦井提升機(jī)電控設(shè)備技術(shù)條件6、 煤礦地面多繩摩擦式提升系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范MT5021-19977、 金屬非金屬地下礦山安全規(guī)程GB16424-19968、 低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范GB50054-959、 工業(yè)過程測量和控制裝置的電磁兼容性GB/T13926-9210、 3-35KV交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備GB3906-9111、 快速瞬變干擾實(shí)驗(yàn)IEC61000-4-412、

5、 浪涌抗擾性實(shí)驗(yàn)IEC61000-4-513、 直流傳動礦井提升機(jī)電控設(shè)備 第二部分晶閘管電控設(shè)備（JB/T6754.2-93）14、 干式變壓器G通用技術(shù)條件GB11022-9115、 旋轉(zhuǎn)電機(jī)定額和性能ZBC55200016、 高壓開關(guān)設(shè)備通用技術(shù)條件GB1102217、 電控裝置的靜動態(tài)性能指標(biāo)完全滿足提升機(jī)四象限運(yùn)行工礦的要求，在電網(wǎng)電壓波動+10%范圍內(nèi)，能實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩提升并滿足一定的過載能力和安全系數(shù)。18、 電控裝置電磁兼容性符合IEC801并能夠承受提升機(jī)和通風(fēng)機(jī)運(yùn)行時的地坪振動。19、 安全回路和安全監(jiān)視等關(guān)鍵電路采用冗余結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。20、 井筒電氣設(shè)備滿足防塵、防水、防爆要求。

6、21、 電控系統(tǒng)采用原裝進(jìn)口雙PLC（日本三菱FX2N系列）控制，其中交直交變頻器、可編程控制器等關(guān)鍵設(shè)備為進(jìn)口產(chǎn)品。三、 主要技術(shù)參數(shù)（用戶填寫）（一）提升機(jī)技術(shù)參數(shù)1. 提升方式：滿足手動、自動、檢修、應(yīng)急開車方式2. 提升機(jī)型號：3. 提升高度：4. 提升最大速度：5. 深度指示器：6. 工作水平數(shù)：（二）提升機(jī)主傳動電機(jī)技術(shù)參數(shù)1 電動機(jī)型號：2 工作電源：380V3 電機(jī)額定轉(zhuǎn)速：4 電機(jī)功率：88KW5 電機(jī)額定電流：四、電氣控制系統(tǒng)（一）總體控制思路 采用先進(jìn)的變頻器作為驅(qū)動裝置，完美的矢量控制方式實(shí)現(xiàn)高精度的速度控制，節(jié)能效果明顯，具有完善的軟硬件保護(hù)環(huán)節(jié)，各主要保護(hù)實(shí)現(xiàn)雙線制

7、，提升機(jī)按照預(yù)定的速度圖和提升要求實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的起動、運(yùn)行、減速、制動和停車。（二）系統(tǒng)組成1、操作臺 操作臺是本系統(tǒng)的核心部件，采用一體式操作臺，操作臺上裝有指示燈、儀表、按鈕、旋鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、主令控制器、手閘控制器和觸摸屏，能實(shí)現(xiàn)提升機(jī)運(yùn)行的各種控制工藝的要求。元器件布局合理，箱體結(jié)構(gòu)符合人體工程學(xué)。 指示燈主要指示提升機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、信號指示、安全狀態(tài)等信號。 儀表主要顯示操作臺電源電壓、KT線圈電流或比例閥電壓等數(shù)據(jù)。 按鈕主要控制操作臺電源啟停、制動泵啟停、調(diào)節(jié)制動油壓和變頻復(fù)位等。 旋鈕主要控制速度選擇、切除語言報(bào)警、切除自動換向、制動泵選擇、應(yīng)急方向等。 轉(zhuǎn)換開關(guān)主要控制安全閥、潤滑泵

8、、調(diào)繩閥。 主令控制器主要控制變頻給定的大小。 手閘控制器主要控制液壓閘的開度。 觸摸屏主要顯示提升機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，包括提升速度、提升位置、電機(jī)電流、油壓等等，以及顯示故障信息。 操作臺的內(nèi)部采用兩臺性能穩(wěn)定的三菱FX2N系列PLC作為控制核心，第一臺為主控機(jī)負(fù)責(zé)提升機(jī)的主程序，第二臺為監(jiān)控機(jī)負(fù)責(zé)信號打點(diǎn)、語音報(bào)警和后備保護(hù)，兩臺PLC有主有從，互有分工，相互監(jiān)視實(shí)現(xiàn)了安全回路的雙線制。重要的輸入輸出信號采用繼電器隔離后進(jìn)出PLC，在安全回路中采用軟件和硬件相串聯(lián)的控制方式提高安全性。通過PLC程序可以實(shí)現(xiàn)手動、自動、檢修等工作方式；結(jié)合外圍安裝的軸編碼器，時時監(jiān)控提升機(jī)的運(yùn)行位置和速度，實(shí)現(xiàn)對

9、調(diào)速系統(tǒng)速度給定和液壓制動的控制；同時檢測外圍故障作出準(zhǔn)確的判斷和處理；實(shí)現(xiàn)完善的保護(hù)功能，包括等速段過速、減速段過速、井口限速、過卷、電機(jī)過流、制動油過壓、潤滑油欠壓、閘瓦磨損、煤位超高、松繩、深指失效、軸編失效、絞車反轉(zhuǎn)、變頻故障等等；在PLC出現(xiàn)故障無法工作時，可以利用應(yīng)急提升慢速將滾筒提升至井口或下放至井底。操作臺內(nèi)部還配備有UPS不間斷電源，在操作臺突然斷電時能夠確保PLC正常工作和存儲數(shù)據(jù)以及實(shí)現(xiàn)安全制動。操作臺內(nèi)部還配備有我公司自行研制的語音報(bào)警模塊，在系統(tǒng)發(fā)生故障時通過語音幫助維護(hù)人員迅速查找故障點(diǎn)。在發(fā)生意外情況時，司機(jī)可以通過急停開關(guān)斷掉變頻器電源，緊急停車。2、變頻柜變頻

10、柜是本系統(tǒng)的執(zhí)行部件，采用磁通矢量控制的SPWM正弦波脈寬調(diào)制技術(shù)，具有調(diào)速精度高、調(diào)速范圍大、起動轉(zhuǎn)矩大、自動轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償功能等特點(diǎn)，并且自身具備了完善的保護(hù)功能，省去了若干外圍硬件。它通過接收操作臺啟停的開關(guān)量信號以及速度給定的模擬量信號來驅(qū)動電機(jī)，并且向操作臺返回故障信號和電機(jī)電流信號。變頻器選用日本安川變頻器（變頻器也可依客戶要求更換品牌），具有性能穩(wěn)定，運(yùn)行可靠，起動力矩和加速力矩以及制動力矩大等特點(diǎn)。3、制動柜制動柜是在提升機(jī)負(fù)力運(yùn)行時，將回饋的能量以電阻發(fā)熱的形式消耗掉。若選用四象限變頻器則不需要制動柜。五、保護(hù)功能序號保護(hù)類型保護(hù)功能參數(shù)設(shè)置1行程保護(hù)外部過卷保護(hù)距離0.4m 內(nèi)部

11、過卷保護(hù)距離0.5m 可調(diào)反 轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)1m或反轉(zhuǎn)速度大于0.5m/s2速度保護(hù)等速段過速超過全速的15%減速段過速超過預(yù)定速度的10%接近停車位限速接近井口限速2m編碼器失效保護(hù)主機(jī)監(jiān)機(jī)相差4米 可調(diào)4系統(tǒng)附加保護(hù)主令零位手閘零位腳踏緊停停車信號保護(hù)方向記憶電機(jī)過流電流大于額定電流的1.5倍深指失效保護(hù)誤差大于3m動作制動油超溫潤滑油超溫閘瓦磨損松繩保護(hù)有報(bào)警二級制動過卷切換保護(hù)制動油過壓保護(hù)6Mpa 可調(diào)潤滑油欠壓保護(hù)0.05Mpa可調(diào)變頻裝置故障變頻未運(yùn)行故障六、外圍部件（一）TCK系列磁性感應(yīng)開關(guān)為了實(shí)現(xiàn)停車、減速、定點(diǎn)檢測、保護(hù)等功能，外圍開關(guān)選用非接觸式高可靠、高精度的TCK系列磁性感

12、應(yīng)開關(guān)，過卷開關(guān)另設(shè)一套機(jī)械式LX4開關(guān)。（二）測速裝置為了提高測速精度，選用軸編碼器代替測速發(fā)電機(jī)。七、新型電控系統(tǒng)與老式轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速系統(tǒng)的比較名稱變頻串電阻調(diào)速精度高低沖擊電流小大加減速平穩(wěn)波動大節(jié)能效果平均節(jié)能20%無閘瓦磨損較小嚴(yán)重維護(hù)費(fèi)用低高安全性高低系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單復(fù)雜故障率低高發(fā)熱量小大觸頭氧化無嚴(yán)重停車位準(zhǔn)確不準(zhǔn)確機(jī)械震動小大控制線路簡單復(fù)雜轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速，用交流接觸器或者可控硅進(jìn)行電阻切除從而達(dá)到調(diào)速的目的，這樣的調(diào)速方式在啟動、換擋時會產(chǎn)生較大的沖擊電流，大量的電能消耗在電阻上，造成能源的極大浪費(fèi)，并且在減速與低速爬行過程中主要依靠工作閘來控制，對閘瓦的磨損比較嚴(yán)重，需要經(jīng)常

13、更換，增加了維護(hù)費(fèi)用，同時提升系統(tǒng)的安全性也受到了很大影響。由于變頻器具有軟啟動、軟停止功能，對閘瓦的磨損比較小，加減速平穩(wěn)，安全性高，且四象限運(yùn)行節(jié)能效果顯著等優(yōu)點(diǎn)，符合國家節(jié)能政策，因此采用變頻調(diào)速為最佳方案。說明： 調(diào)速精度轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速是用交流接觸器或者可控硅進(jìn)行電阻切除從而達(dá)到調(diào)速的目的，屬于有極調(diào)速，這種調(diào)速方法就決定了它不可能有高的調(diào)速精度，而變頻調(diào)速是通過改變電機(jī)的工作頻率，從而改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，屬于無極調(diào)速，具有很高的調(diào)速精度。 沖擊電流 轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速在啟動、換擋時會產(chǎn)生較大的沖擊電流，這種沖擊無論是對電機(jī)還是對電控設(shè)備都會影響其使用壽命，而變頻器具有軟啟動功能，在啟動時會遏

14、制電流的沖擊，延長設(shè)備的使用壽命。 加減速過程 轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速屬于有機(jī)調(diào)速，在加減速時是一級一級往上加速或往下減速，就像是上樓梯，而變頻調(diào)速是無極調(diào)速，調(diào)速平滑，就像是坐電梯。 節(jié)能效果 轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速需要將大量的電能消耗在電阻上才能達(dá)到減速的目的，造成電能的極大浪費(fèi)，而變頻器可以四象限運(yùn)行，在電機(jī)減速或下放重物時可以將勢能轉(zhuǎn)換成電能返回電網(wǎng)，節(jié)約電能達(dá)20%以上。 維護(hù)費(fèi)用由于轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速沒有較高的調(diào)速精度，從而在減速時需要依靠磨閘皮來減速，對閘皮的磨損非常嚴(yán)重；串電阻調(diào)速系統(tǒng)由操作臺、換向柜、動力制動柜、加速柜、大量電阻組成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜導(dǎo)致故障率較高；串電阻調(diào)速通過切換電阻來調(diào)速，從而導(dǎo)致接觸器或可控硅需要頻繁動作，觸頭打火嚴(yán)重，需要經(jīng)常更換，而換用變頻調(diào)速這些問題都不再存在。 控制線路 轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速需要用到大量的接觸器和繼電器，硬件環(huán)節(jié)非常復(fù)雜，一旦出現(xiàn)故障，查找故障點(diǎn)很困難，而變頻調(diào)速應(yīng)用了先進(jìn)的變頻器，從而減少了大量的硬件環(huán)節(jié)，控制回路非常簡單，故障率很低。八、供貨明細(xì)表序號型號名稱數(shù)量備注1KJBP-ZKT操作臺1臺589922KJBP-BPG變頻柜1臺1091843KJBP-ZDG制動柜1臺129644TCK型磁開關(guān)1套21005TS型磁鐵1套6006E6B2-CWZ6C編碼器2個2960