礦用全數(shù)字提升絞車(chē)變頻電控系統(tǒng)

1                   概述

煤礦主副井絞車(chē)，擔(dān)負(fù)著整礦提人、提煤、運(yùn)料的繁重工作，一旦出現(xiàn)故障，就將影響整礦的生產(chǎn)。因此設(shè)備的正常運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。老式絞車(chē)電控采用380V繞線(xiàn)電機(jī)串電阻調(diào)速，用交流接觸器實(shí)現(xiàn)速度段切換。形成了低速降壓?jiǎn)��?dòng)、檔位切換加速、全速運(yùn)行、檔位切換減速、低速降壓停車(chē)的工作過(guò)程。
　　但是，在運(yùn)行中存在明顯的缺點(diǎn)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
       (1)大量的電能消耗在轉(zhuǎn)差電阻上，造成了嚴(yán)重的能源浪費(fèi)，同時(shí)電阻器的安裝需要占用很大的空間。
       (2)控制系統(tǒng)復(fù)雜，導(dǎo)致系統(tǒng)的故障率高，接觸器、電阻器、繞線(xiàn)電機(jī)碳刷容易損壞，維護(hù)工作量很大，直接影響了生產(chǎn)效率。
　　   (3)低速和爬行階段需要依靠制動(dòng)閘皮摩擦滾筒實(shí)現(xiàn)速度控制，特別是在負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，很難實(shí)現(xiàn)恒減速控制，導(dǎo)致調(diào)速不連續(xù)、速度控制性能較差。
       (4)啟動(dòng)和換檔沖擊電流大，造成了很大的機(jī)械沖擊，導(dǎo)致電機(jī)的使用壽命大大降低，而且極容易出現(xiàn)“掉道”現(xiàn)象。
　　   (5)自動(dòng)化程度不高，增加了開(kāi)采成本，影響了產(chǎn)量。
　   　(6)低電壓和低速段的啟動(dòng)力矩小，機(jī)械特性比較軟，帶負(fù)載能力差，無(wú)法實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩提升。
　　針對(duì)以上這些問(wèn)題，煤礦需要對(duì)原系統(tǒng)進(jìn)行改造。根據(jù)當(dāng)今科技的發(fā)展，采用技術(shù)含量較高的變頻調(diào)速，替代原來(lái)的繞線(xiàn)電機(jī)串電阻調(diào)速，是較理想的方案。變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的軟啟動(dòng)、軟停車(chē)，連續(xù)平滑調(diào)速，降低了無(wú)功能耗，可節(jié)約大量的電能。安全性也得到大幅提升。

2                   電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

◆安全性：采用PLC控制系統(tǒng)，除實(shí)現(xiàn)《煤礦安全規(guī)程》（2007年版），《金屬非金屬地下礦山安全規(guī)程》和《礦山電力設(shè)計(jì)規(guī)范》所規(guī)定的保護(hù)功能外，根據(jù)提升機(jī)運(yùn)行工況配置相應(yīng)的保護(hù)功能。

◆可靠性：選擇高性能的進(jìn)口或國(guó)產(chǎn)電氣傳動(dòng)裝置和電氣元件，使用軟件和硬件雙線(xiàn)制實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)，可用軟件實(shí)現(xiàn)的功能不增加硬件，使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單合理。

◆先進(jìn)性：采用當(dāng)前先進(jìn)的技術(shù)，確保完善的軟硬件保護(hù)環(huán)節(jié)。符合提升機(jī)控制的各種要求，滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)情況，預(yù)留功能擴(kuò)展的接口，具備遠(yuǎn)程診斷/通信功能。

全數(shù)字變頻調(diào)速系統(tǒng)總體技術(shù)方案

1)    全數(shù)字變頻調(diào)速系統(tǒng)選用瑞典ABB公司ACS80系列變頻調(diào)速控制器（配提升機(jī)專(zhuān)用軟件）。變頻調(diào)速柜設(shè)有強(qiáng)迫通風(fēng)裝置；配置相應(yīng)裝置有效抑制變頻器產(chǎn)生的高頻諧波，改善變頻器輸入/輸出的電流波形。

2)    PLC選用日本三菱FX2N系列可編程控制器。對(duì)提升機(jī)運(yùn)行的關(guān)鍵信號(hào)（如速度、容器位置、安全保護(hù)、減速、過(guò)卷、限速等均采用雙線(xiàn)保護(hù)、互為監(jiān)視。

3）主控PLC操作系統(tǒng)能完成提升機(jī)半自動(dòng)、手動(dòng)、檢修及故障應(yīng)急開(kāi)車(chē)等運(yùn)行方式的控制要求以及特殊工況的處理。

4）半自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，司機(jī)可通過(guò)選擇開(kāi)關(guān)開(kāi)車(chē)，系統(tǒng)具有開(kāi)車(chē)聯(lián)鎖、自動(dòng)選擇去向、自動(dòng)減速、自動(dòng)精確停車(chē)等功能，司機(jī)可選擇不同的開(kāi)車(chē)速度。

5）手動(dòng)操作時(shí)，司機(jī)可控制油壓在0~最大壓力連續(xù)可調(diào)，提升速度在0~額定速度范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。

6）檢修運(yùn)行時(shí)，最大速度為0.5m/s，司機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)0~0.5m/s速度的連續(xù)可調(diào)，或者通過(guò)按鈕使提升機(jī)以0.5m/s的恒定速度運(yùn)行。

7）在PLC、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)出現(xiàn)局部故障時(shí)，提升機(jī)能實(shí)現(xiàn)低速應(yīng)急運(yùn)行，運(yùn)行速度〈2m/s。

8）監(jiān)控系統(tǒng)選用工控機(jī)，實(shí)現(xiàn)多畫(huà)面實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)狀態(tài)、故障做到準(zhǔn)確顯示和實(shí)時(shí)報(bào)警；可以在windows系統(tǒng)環(huán)境下編程，全漢化顯示。

9）整個(gè)電控系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)化、人性化設(shè)計(jì)，充分考慮現(xiàn)場(chǎng)安裝和運(yùn)行，   簡(jiǎn)化安裝和維護(hù)。

10）采取必要的硬件、軟件抗干擾措施，確保整個(gè)系統(tǒng)不受外界電磁、內(nèi)部供電電源干擾，    保證電網(wǎng)電壓波形達(dá)到GB/T14549-93標(biāo)15)  準(zhǔn)的要求。