礦井提升機(jī)完整變頻電控方案

　　一、用途及適用范圍

　　礦井提升機(jī)是機(jī)、電、液一體化的大型機(jī)械，是礦井生產(chǎn)的咽喉，其運(yùn)行安全性直接影響著礦井的生產(chǎn)能力和人員、設(shè)備的安全。我公司生產(chǎn)的TS—V100型交流變頻提升機(jī)電控裝置適用于交流繞線式異步電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)的單繩式礦井提升機(jī)和多繩摩擦式礦井提升機(jī)，可以與新安裝的提升機(jī)配套，也適合對提升機(jī)老電控的技術(shù)改造。

　　電控設(shè)備適用于以下使用場所：

　　海拔高度不超過1000米，如超過這個(gè)海拔高度，元器件在功率、容量方面應(yīng)按海拔高度的增加，適當(dāng)降容使用，并考慮一些元器件的安全爬電距離等的安全參數(shù);

　　使用環(huán)境溫度不高于40℃，不低于-10℃;

　　相對溫度不超過85%;

　　在沒有導(dǎo)電塵埃及對金屬和絕緣有破壞性的氣體;

　　在無劇烈振動(dòng)、顛簸的場所;

　　沒有強(qiáng)磁場作用;

　　特殊使用場合必須在定貨時(shí)提出，如要求防爆、防水等要求;

　　二、基本結(jié)構(gòu)與技術(shù)參數(shù)

　　變頻器型號：SVF-EV系列;

　　控制電機(jī)型式：交流繞線式異步電動(dòng)機(jī)或鼠籠式異步電動(dòng)機(jī);

　　控制電機(jī)容量：75KW—550KW;

　　電機(jī)電壓等級：380V、660V、1140V;

　　提升速度顯示：0~99.99m/s

　　深度指示顯示：0~9999.9m;

　　制動(dòng)油壓顯示：0~9.99Mpa;

　　制動(dòng)正壓力顯示：0~9999.99KN

　　三、系統(tǒng)主要特點(diǎn)

　　1)提升機(jī)的特點(diǎn)，采用無速度傳感器矢量控制技術(shù)的變頻器(SVF-EV系列)對交流電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，啟動(dòng)、停車及加減速平穩(wěn)，節(jié)能、免維護(hù)。

　　2)加減速過程0—50HZ平滑調(diào)節(jié)，無功沖擊較小，功率因數(shù)高;全程無極調(diào)速，無機(jī)械沖擊，延長機(jī)械設(shè)備使用壽命。

　　3)采用了全數(shù)字速度、電流、位置閉環(huán)控制使提升機(jī)在任意速度下運(yùn)行穩(wěn)定可靠并保持較高的運(yùn)行效率。

　　4)操作和安全保護(hù)系統(tǒng)選用兩套不同配置的三菱公司的FX2N系列PLC，兩套PLC互為冗余控制。主輔PLC之間相互通訊及監(jiān)視，操作過程實(shí)現(xiàn)雙線控制方式，對提升機(jī)運(yùn)行關(guān)鍵信號(如速度、容器位置、安全、減速過卷等等)均采用多線制保護(hù)，互為監(jiān)視。

　　5)PLC操作控制系統(tǒng)能完成提升機(jī)手動(dòng)、半自動(dòng)、檢修、驗(yàn)繩、應(yīng)急下放重物控制等各種運(yùn)行方式的控制要求等。控制系統(tǒng)根據(jù)提升窗口的位置與去向之間的距離及提升種類，自動(dòng)選取最大的運(yùn)行速度，系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

　　手動(dòng)運(yùn)行：司機(jī)根據(jù)信號系統(tǒng)情況，通過速度給定器件主令控制器控制提升機(jī)在額定速度以下任意速度運(yùn)行，自動(dòng)減速、自動(dòng)準(zhǔn)確停車，同時(shí)要受到行程控制器的限制。

　　半自動(dòng)運(yùn)行：在半自動(dòng)運(yùn)行邏輯具備條件時(shí)，司機(jī)根據(jù)系統(tǒng)情況通過按鈕開車，讓提升機(jī)完成一個(gè)提升循環(huán)，并具安全;具有自動(dòng)選擇去向，確定運(yùn)行速度等功能，自動(dòng)加速、自動(dòng)減速、自動(dòng)準(zhǔn)確停車。

　　檢修、驗(yàn)繩和下放重物：檢修速度：0.3~0.5m/s。檢修時(shí)可手柄(0.3~0.5m/s)或按鈕開車(0.5m/s)。可根據(jù)現(xiàn)場情況設(shè)計(jì)控制方式。

　　應(yīng)急控制：在任何運(yùn)行方式下出現(xiàn)緊急情況，司機(jī)通過急停按鈕(腳踏開關(guān))實(shí)施急停操作;

　　故障開車：在PLC部分控制電路出現(xiàn)故障情況下，提升機(jī)能實(shí)現(xiàn)低速應(yīng)急開車，速度<1.0m/s，并且具有《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的保護(hù);

　　6)具有三條安全保護(hù)回路，其中，軟件安全回路兩條、硬件安全回路一條，關(guān)鍵環(huán)節(jié)采用三重或多重保護(hù)，比如過卷、超速等。多條安全保護(hù)回路之間互相冗余，保證礦山設(shè)備的高效、安全運(yùn)轉(zhuǎn)。輕重故障具有聲、光報(bào)警或預(yù)報(bào)警。安全回路執(zhí)行繼電器為雙繼電器。

　　7)各子系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)和信號交換實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化集散控制，使整個(gè)系統(tǒng)的外接線大量減少，整個(gè)電控系統(tǒng)的外部連線少于100芯，節(jié)省了安裝工期及費(fèi)用。

　　8)系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程診斷功能，通過電話網(wǎng)絡(luò)對本提升機(jī)電控系統(tǒng)的各個(gè)輸入口、輸出口及中間參量進(jìn)行觀察、分析，能夠在較短的時(shí)間內(nèi)確定故障的原因并找到相應(yīng)的解決辦法，有利于現(xiàn)場使用人員的技術(shù)溝通以及快速地處理故障問題。

　　9)采取必要的硬件、軟件的搞干擾措施(隔離、濾波、合理的結(jié)構(gòu)及布線)，確保整個(gè)系統(tǒng)不受電磁干擾、供電電源的干擾，并對其它設(shè)備不產(chǎn)生危害性的干擾。

　　10)經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)，使設(shè)備的性能更加強(qiáng)大，硬件包括接線更加整潔，如原理由繼電器進(jìn)行隔離的線路由光電隔離完成，使繼電器數(shù)目減少到最少的必要程度。

　　11)控制臺結(jié)構(gòu)形式:噴塑面板、模塊化組件、組合式結(jié)構(gòu)，美觀并且便于維修;柜體顏色;淺陀灰;控制臺為全密閉，防護(hù)等級高于IP54。

　　12)針對極端情況下的液壓制動(dòng)失效，具備主動(dòng)和被動(dòng)安全保護(hù)相結(jié)合的多重保護(hù)措施;

　　●作為主動(dòng)安全保護(hù)手段之一，可提前發(fā)現(xiàn)事故隱患。采用壓力傳感器對液壓系統(tǒng)的油路情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測，檢測值進(jìn)行PLC，并可以顯示出出油路回油情況，防止因?yàn)槌鲇汀⒒赜图坝吐范氯那闆r。

　　●具有零速電氣安全抽動(dòng)保護(hù)功能：作為被動(dòng)安全保護(hù)手段，在滿足《煤礦安全規(guī)程》要求的前提下，當(dāng)出現(xiàn)安全制動(dòng)時(shí)，同時(shí)具有電氣安全制動(dòng)功能，在零速電氣安全抽動(dòng)的作用下，提升窗口會(huì)往較重的方向作脈動(dòng)式向下滑行。避免故障擴(kuò)大，最大程度地減小故障損失。

13）安全保護(hù)分為三類：

　　第一類，嚴(yán)重故障：立即斷開安全回路實(shí)施安全制動(dòng)。

　　第二類，較嚴(yán)重故障：先減速到1m/s后實(shí)施安全制動(dòng)，但如果發(fā)生第一類故障立即實(shí)施安全制動(dòng)。

　　第三類，輕故障：允許一次開車，本次運(yùn)行結(jié)束后不維修好不能再次開車；

　　第一類嚴(yán)重故障包括：等速過速、限速過速、包絡(luò)線超速、爬行段超速、高低壓電源故障、過流、變頻器故障、錯(cuò)向、PLC故障、過卷、急停操作、網(wǎng)絡(luò)通訊故障、操車聯(lián)鎖、兩套測速組件同時(shí)損壞、井筒開關(guān)失靈、主回路失壓、速度比較錯(cuò)誤、殘壓高、電機(jī)溫度過高等；

　　第二類故障包括：機(jī)械嘗試指示器失效、松繩保護(hù)、編碼器位置偏差過大、制動(dòng)油路故障（油壓過高、堵塞）、閘瓦磨損、主回路過壓或接地或欠壓等等；

　　第三類故障：1只測速組件損壞、潤滑溫度高、潤滑油壓高/低、電機(jī)溫度報(bào)警、彈簧疲勞、閘盤偏擺、風(fēng)機(jī)失壓等等。

　　14）良好的拖動(dòng)性能

　　●采取濾波措施，諧波電流較小，滿足GB/T14549國標(biāo)要求。

　　●可調(diào)斜率的加減速度給定值設(shè)定。

　　●超支防沖擊控制(“S”化曲線給定)，在啟動(dòng)制動(dòng)的過程中使用鋼繩振動(dòng)最小，加減速度變化率（限制鋼絲繩振動(dòng)的沖擊限制值）≤0.4m/s&sup2;

　　●預(yù)置起動(dòng)力矩并與液壓制動(dòng)器的油壓曲線形成可靠閉鎖，防止起動(dòng)時(shí)容器倒轉(zhuǎn)。

　　●預(yù)置停擎置力矩并與液壓制動(dòng)器的油壓曲線形成可靠閉鎖，防止停車時(shí)容器倒轉(zhuǎn)。

　　●具有過電流、堵轉(zhuǎn)、過速、絕緣檢測等幾十種完善的保護(hù)。

　　●采用變頻適量控制技術(shù)，實(shí)際速度緊跟預(yù)定速度變化，速度圖從等速段向減速段、減速段向爬行段過渡的平滑性好，與直流電動(dòng)機(jī)的礦井提升機(jī)相比，具有理優(yōu)的調(diào)速性能。

　　●啟動(dòng)力矩可達(dá)150%，通過力矩補(bǔ)償，在這基礎(chǔ)上還可增加30%—50%額定力矩，因此重載零速啟動(dòng)平穩(wěn)，這是現(xiàn)有同類技術(shù)所不具備的特性。

　　●具有很好的堵轉(zhuǎn)特性，堵轉(zhuǎn)電流可以隨意設(shè)定，并且實(shí)際電流值不會(huì)超過設(shè)定值；

　　●具有強(qiáng)大的內(nèi)部軟件故障以及外部線路故障的診斷功能，在診斷到故障的情況下，裝置首先自動(dòng)停止工作，防止故障進(jìn)一步擴(kuò)大，同時(shí)進(jìn)行準(zhǔn)確的故障報(bào)警。

　　四、系統(tǒng)功能

　　1.控制功能

　　a.根據(jù)提升工藝控制要求及信號系統(tǒng)發(fā)出的信號指示，控制提升機(jī)的啟動(dòng)、運(yùn)行、減速，停車等過程，運(yùn)行平穩(wěn)可靠。

　　b.實(shí)現(xiàn)提升機(jī)的半自動(dòng)或手動(dòng)運(yùn)行，滿足提升機(jī)控制工藝要求及各種安全聯(lián)鎖保護(hù)的要求;

　　c.實(shí)現(xiàn)提升機(jī)的行程監(jiān)視和位置閉環(huán)控制，具有完善的深度、速度顯示及控制功能。

　　d.實(shí)現(xiàn)提升機(jī)工作的PLC控制，硬件配置簡單，編程靈活，調(diào)試方便且維護(hù)量小，系統(tǒng)動(dòng)靜性能好，具有良好的閉環(huán)性能。

　　e.設(shè)計(jì)更加合理，機(jī)電配合更加協(xié)調(diào)，整機(jī)可靠性高。

　　f.提高了礦井提升機(jī)運(yùn)行的安全可靠性和控制技術(shù)的水平，對降低設(shè)備的故障率，提高生產(chǎn)效率，減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度發(fā)揮著重要的作用。

　　2.安全保護(hù)及聯(lián)鎖功能

　　安全回路閉鎖了提升機(jī)的運(yùn)行條件，只有當(dāng)外部設(shè)備運(yùn)行正常，具備開車條件后，才允許提升機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn);安全回路閉鎖了提升機(jī)的全部重故障保護(hù)信號，故障一旦發(fā)生，提升機(jī)立即進(jìn)行緊急抽動(dòng);對于提升系統(tǒng)出現(xiàn)的輕故障，允許完成本次提升，待排除故障后，提升機(jī)方可繼續(xù)運(yùn)行。

　　3.完善的綜合后備保護(hù)功能

　　a.利用雙路光電編碼器實(shí)現(xiàn)對提升機(jī)的運(yùn)行速度及位置的數(shù)字化檢測和控制，提高系統(tǒng)的控制精度及可靠性。

　　b.安全回路雙冗余，至少有一路安全回路，一路硬件安全回路。

　　c.PLC部分檢測電路出現(xiàn)故障無法用PLC開車的情況下，可以應(yīng)急進(jìn)行低速簡易開車并具有必要的安全保護(hù)。

　　d.一路速度及深度檢測有問題而另一路正常的情況下，可以用PLC進(jìn)行限速開車。

　　e.自動(dòng)發(fā)出位置信號，如減速、停車、定點(diǎn)、過卷信號等，重要的點(diǎn)如減速點(diǎn)、過卷進(jìn)等有兩路以上共同起作用。

　　f.有深度指示器失效保護(hù)、運(yùn)行方向錯(cuò)誤保護(hù)、松繩保護(hù)或鋼繩滑動(dòng)保護(hù)、減速檢測保護(hù)。

　　g.速度、深度有完全獨(dú)立的兩路，并進(jìn)行相互比較，比較時(shí)間間隔不大于1秒，速度、深度值不正確的情況下，會(huì)采取必要的阻止事故擴(kuò)散的措施。