礦井提升機完整變頻電控方案

　　一、用途及適用范圍

　　礦井提升機是機、電、液一體化的大型機械，是礦井生產的咽喉，其運行安全性直接影響著礦井的生產能力和人員、設備的安全。我公司生產的TS—V100型交流變頻提升機電控裝置適用于交流繞線式異步電動機傳動的單繩式礦井提升機和多繩摩擦式礦井提升機，可以與新安裝的提升機配套，也適合對提升機老電控的技術改造。

　　電控設備適用于以下使用場所：

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

　　使用環境溫度不高于40℃，不低于-10℃;

　　相對溫度不超過85%;

　　在沒有導電塵埃及對金屬和絕緣有破壞性的氣體;

　　在無劇烈振動、顛簸的場所;

　　沒有強磁場作用;

　　特殊使用場合必須在定貨時提出，如要求防爆、防水等要求;

　　二、基本結構與技術參數

　　變頻器型號：SVF-EV系列;

　　控制電機型式：交流繞線式異步電動機或鼠籠式異步電動機;

　　控制電機容量：75KW—550KW;

　　電機電壓等級：380V、660V、1140V;

　　提升速度顯示：0~99.99m/s

　　深度指示顯示：0~9999.9m;

　　制動油壓顯示：0~9.99Mpa;

　　制動正壓力顯示：0~9999.99KN

　　三、系統主要特點

　　1)提升機的特點，采用無速度傳感器矢量控制技術的變頻器(SVF-EV系列)對交流電機進行調速，啟動、停車及加減速平穩，節能、免維護。

　　2)加減速過程0—50HZ平滑調節，無功沖擊較小，功率因數高;全程無極調速，無機械沖擊，延長機械設備使用壽命。

　　3)采用了全數字速度、電流、位置閉環控制使提升機在任意速度下運行穩定可靠并保持較高的運行效率。

　　4)操作和安全保護系統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之間相互通訊及監視，操作過程實現雙線控制方式，對提升機運行關鍵信號(如速度、容器位置、安全、減速過卷等等)均采用多線制保護，互為監視。

　　5)PLC操作控制系統能完成提升機手動、半自動、檢修、驗繩、應急下放重物控制等各種運行方式的控制要求等。控制系統根據提升窗口的位置與去向之間的距離及提升種類，自動選取最大的運行速度，系統的運行效率。

　　手動運行：司機根據信號系統情況，通過速度給定器件主令控制器控制提升機在額定速度以下任意速度運行，自動減速、自動準確停車，同時要受到行程控制器的限制。

　　半自動運行：在半自動運行邏輯具備條件時，司機根據系統情況通過按鈕開車，讓提升機完成一個提升循環，并具安全;具有自動選擇去向，確定運行速度等功能，自動加速、自動減速、自動準確停車。

　　檢修、驗繩和下放重物：檢修速度：0.3~0.5m/s。檢修時可手柄(0.3~0.5m/s)或按鈕開車(0.5m/s)。可根據現場情況設計控制方式。

　　應急控制：在任何運行方式下出現緊急情況，司機通過急停按鈕(腳踏開關)實施急停操作;

　　故障開車：在PLC部分控制電路出現故障情況下，提升機能實現低速應急開車，速度<1.0m/s，并且具有《煤礦安全規程》規定的保護;

　　6)具有三條安全保護回路，其中，軟件安全回路兩條、硬件安全回路一條，關鍵環節采用三重或多重保護，比如過卷、超速等。多條安全保護回路之間互相冗余，保證礦山設備的高效、安全運轉。輕重故障具有聲、光報警或預報警。安全回路執行繼電器為雙繼電器。

　　7)各子系統通過網絡進行數據和信號交換實現網絡化集散控制，使整個系統的外接線大量減少，整個電控系統的外部連線少于100芯，節省了安裝工期及費用。

　　8)系統具有遠程診斷功能，通過電話網絡對本提升機電控系統的各個輸入口、輸出口及中間參量進行觀察、分析，能夠在較短的時間內確定故障的原因并找到相應的解決辦法，有利于現場使用人員的技術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、合理的結構及布線)，確保整個系統不受電磁干擾、供電電源的干擾，并對其它設備不產生危害性的干擾。

　　10)經過優化設計，使設備的性能更加強大，硬件包括接線更加整潔，如原理由繼電器進行隔離的線路由光電隔離完成，使繼電器數目減少到最少的必要程度。

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

　　12)針對極端情況下的液壓制動失效，具備主動和被動安全保護相結合的多重保護措施;

　　●作為主動安全保護手段之一，可提前發現事故隱患。采用壓力傳感器對液壓系統的油路情況進行動態檢測，檢測值進行PLC，并可以顯示出出油路回油情況，防止因為出油、回油及油路堵塞的情況。

　　●具有零速電氣安全抽動保護功能：作為被動安全保護手段，在滿足《煤礦安全規程》要求的前提下，當出現安全制動時，同時具有電氣安全制動功能，在零速電氣安全抽動的作用下，提升窗口會往較重的方向作脈動式向下滑行。避免故障擴大，最大程度地減小故障損失。

13）安全保護分為三類：

　　第一類，嚴重故障：立即斷開安全回路實施安全制動。

　　第二類，較嚴重故障：先減速到1m/s后實施安全制動，但如果發生第一類故障立即實施安全制動。

　　第三類，輕故障：允許一次開車，本次運行結束后不維修好不能再次開車；

　　第一類嚴重故障包括：等速過速、限速過速、包絡線超速、爬行段超速、高低壓電源故障、過流、變頻器故障、錯向、PLC故障、過卷、急停操作、網絡通訊故障、操車聯鎖、兩套測速組件同時損壞、井筒開關失靈、主回路失壓、速度比較錯誤、殘壓高、電機溫度過高等；

　　第二類故障包括：機械嘗試指示器失效、松繩保護、編碼器位置偏差過大、制動油路故障（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、電機溫度報警、彈簧疲勞、閘盤偏擺、風機失壓等等。

　　14）良好的拖動性能

　　●采取濾波措施，諧波電流較小，滿足GB/T14549國標要求。

　　●可調斜率的加減速度給定值設定。

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

　　●預置起動力矩并與液壓制動器的油壓曲線形成可靠閉鎖，防止起動時容器倒轉。

　　●預置停擎置力矩并與液壓制動器的油壓曲線形成可靠閉鎖，防止停車時容器倒轉。

　　●具有過電流、堵轉、過速、絕緣檢測等幾十種完善的保護。

　　●采用變頻適量控制技術，實際速度緊跟預定速度變化，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，與直流電動機的礦井提升機相比，具有理優的調速性能。

　　●啟動力矩可達150%，通過力矩補償，在這基礎上還可增加30%—50%額定力矩，因此重載零速啟動平穩，這是現有同類技術所不具備的特性。

　　●具有很好的堵轉特性，堵轉電流可以隨意設定，并且實際電流值不會超過設定值；

　　●具有強大的內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，裝置首先自動停止工作，防止故障進一步擴大，同時進行準確的故障報警。

　　四、系統功能

　　1.控制功能

　　a.根據提升工藝控制要求及信號系統發出的信號指示，控制提升機的啟動、運行、減速，停車等過程，運行平穩可靠。

　　b.實現提升機的半自動或手動運行，滿足提升機控制工藝要求及各種安全聯鎖保護的要求;

　　c.實現提升機的行程監視和位置閉環控制，具有完善的深度、速度顯示及控制功能。

　　d.實現提升機工作的PLC控制，硬件配置簡單，編程靈活，調試方便且維護量小，系統動靜性能好，具有良好的閉環性能。

　　e.設計更加合理，機電配合更加協調，整機可靠性高。

　　f.提高了礦井提升機運行的安全可靠性和控制技術的水平，對降低設備的故障率，提高生產效率，減輕操作人員的勞動強度發揮著重要的作用。

　　2.安全保護及聯鎖功能

　　安全回路閉鎖了提升機的運行條件，只有當外部設備運行正常，具備開車條件后，才允許提升機運轉;安全回路閉鎖了提升機的全部重故障保護信號，故障一旦發生，提升機立即進行緊急抽動;對于提升系統出現的輕故障，允許完成本次提升，待排除故障后，提升機方可繼續運行。

　　3.完善的綜合后備保護功能

　　a.利用雙路光電編碼器實現對提升機的運行速度及位置的數字化檢測和控制，提高系統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部分檢測電路出現故障無法用PLC開車的情況下，可以應急進行低速簡易開車并具有必要的安全保護。

　　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進行限速開車。

　　e.自動發出位置信號，如減速、停車、定點、過卷信號等，重要的點如減速點、過卷進等有兩路以上共同起作用。

　　f.有深度指示器失效保護、運行方向錯誤保護、松繩保護或鋼繩滑動保護、減速檢測保護。

　　g.速度、深度有完全獨立的兩路，并進行相互比較，比較時間間隔不大于1秒，速度、深度值不正確的情況下，會采取必要的阻止事故擴散的措施。