一、概述：

 

    矿井提拔有竖井提拔和斜井提拔，矿井提拔机是矿山消费的要害设置装备摆设，被喻为矿山的“咽喉”。它担负着矿山的矿石、废石、设置装备摆设、质料、职员等的提拔、下听任务。在矿山消费中占据十分紧张的位置。

 

    某团体公司3-2矿体的斜井提拔机，接纳转子绕组串电阻的传统交换调速方法。该调速方法存在以下题目：第一，接纳电磁式继电器较多，妨碍判别扫除工夫长。颠末临时运转后妨碍率高，不但修缮本钱高，并且影响出矿量；第二，提拔控制主动化水平低，运转时噪声大，提拔机房温度高，提拔机司机容易委顿，休息强度大；第三，在一连低速提拔重物时，电阻热严峻，常常烧坏电阻连线，能耗大；第四，调速为有级调速，对钢丝绳、加速机等的机器打击大。   

 

二、改革方案和体系构成：

 

1、改革方案

接纳变频调速安装、可编步伐控制器、能量反应单位、触摸屏等构成交换调速体系，取代原有的串电阻调速体系。

 

2、体系构成

体系构成原理框图，如图1：

 

 

    变频回路包罗：刀开关、断路器、变频器、变频器下真个打仗器、能量反应单位。此中能量反应单位构成一个柜。

 

    控制回路:次要由主PLC控制、辅PLC控制、触摸屏、继电器帮助控制、操纵台组成。此中主PLC控制和辅PLC控制互为主备，继电器帮助控制、主、辅PLC控制安置在统一个控制柜里，触摸屏作为上位机安置在操纵台上。编码器作为地位和速率反应信号，安置在电机和卷筒上。此中安置在电机上的测速编码器信号反应给变频器，构成PG矢量控制。另一编码器信号反应给PLC作出速率和地位运算。测速电机信号、油温油压信号及别的开关量信号进入PLC体系

 

三、事情原理：

 

1、体系中止、手动、主动、下滑四种形态下的功效：

中止：在该形态下体系中止事情，一切操纵均不克不及举行，绞车处于闸瓦制动形态;

手动：在该形态下，当体系满意宁静操纵的条件下，依据仪表及触摸屏表现的参数，经过主令控制器对绞车举行下行、下行正常手动操纵。

主动：在该形态下，由下行、下行按钮主动完成下行、下行的所有历程，当行至中途时，可经过中止按钮人工干涉中止，经过下行、下行按钮可再次启动。

下滑：在体系呈现严峻妨碍不克不及正常举行下行、下行操纵时，应将功效开关转换到该地位，经过主令控制器将绞车下滑到所确定的地位。

 

    经过双PLC数字控制技能，完成了《煤矿宁静规程》中划定的绞车双线制掩护及控制。绞车双线制掩护及控制具有以下特点:

 

(1)调速精度高，调速范畴广，调速精度不低于0.05%.

(2)双线制掩护：接纳一条硬件宁静电路和2条软件宁静电路互相冗余，使得体系愈加宁静牢靠。

(3)双线制控制：正常事情时，由于接纳双PLC体系互相监督，互相冗余。当此中一个PLC体系产生妨碍时，另一个PLC体系仍可投入举行应急开车，进步了绞车体系的运转牢靠性。

 

2、掩护及连锁功效：

 

2.1、宁静制动时，共同液压站宁静阀使提拔机完成一级或二级制动，同时变频器进入回馈制动形态。

2.2、任何状况下，只要司机接到开车信号后才干使提拔机运转。

2.3、当提拔历程中产生光滑油压力过高、过低、光滑油滤油器或液压站滤油器梗塞或油温高时，触摸屏上有响应的妨碍信息表现，点表态应信息灯，见告司机可以完本钱次提拔事情，当妨碍排除后才容许司机举行下一次提拔事情。

2.4、当提拔机因产生妨碍在中途停车，并且提拔容器位于加速段行程内时，扫除妨碍后容许司机按前次开车偏向选择开车，而且只能低速开车：若提拔容器不在加速行程内，由井口收回开车信号，容许司机高速开车。

2.5、全矿停电时，由PLC体系包管提拔性能完成二级制动，并做好提拔机的后备掩护。

2.6、盘式制动器的事情制动力矩可调.告急制动(宁静制动)能发生二级制动，制止机器打击。

 

3、行程控制功效：

 

　　行程控制是由PLC体系完成，次要将提拔机的起落历程分别成差别提拔速率要求的行程区间。依据每一行程区间的实践状况和差别速率要求变更变频器的速率给定值，并构成闭环腻滑地调治提拔机的起落速率:行程控制不但控制提拔机整个起落行程历程的速率，并且控制提拔机的停车和制动历程。行程控制可以很好地避免提拔机过卷、过放、脱轨和翻车等变乱产生，分外合适具有弯道和叉道的特别斜井。

 

4、制动控制功效：

 

　　提拔机的正常制动有回馈制动、抱闸制动等方法、回馈制动的完成是在交不停一交电压型变频器的直流关键引入逆变关键。当提拔机的实践运转速率高于给定运转速率时，电念头相称于一台发电机，直流关键电压降低，给逆变器提供能量并回馈电网，电念头主动运转在制动形态。以到达变频器正确停车的目标，很好地避免机器打击和疾速下滑。抱闸制动一样平常在停车时利用，当运转到停车位时，行程控制器对变频器收回停车信号，同时，对抱闸制动器收回抱闸控制信号，实行抱闸制动。当产生脱轨等变乱时，操纵控制实验告急抱闸制动。

 

　　本体系接纳的回馈制动方法，在制动历程中，提拔机运转安稳，而且将制动能量回馈到网，有肯定的节能结果。6920V制动时序，如下图:

 

 

5、次要器件功效：

 

5.1、可编步伐控制器功效

 

　　体系除告急掩护功效外的一切控制均由可编步伐控制器((PLC完成。体系设置装备摆设的可编步伐控制器，接纳能顺应恶劣产业情况、抗搅扰才能强；具有两个可同时利用的通讯端口(编程器端口和通用端口)，经过与液晶触摸屏的通讯，可直观利便地表现体系运转形态、妨碍形态、运转参数、可表现所有开关元件的形态及种种妨碍、报警信息；吸收体系设置装备摆设的电压变送器、电流变送器、编码器等传来的信号，颠末运算、处置后，对绞车举行控制、监督、掩护。在告急制动时(宁静制动)，由可编步伐控制器控制盘形闸发生二级制动，制止机器打击。简化体系可编步伐控制器控制流程图，如图2。

 

5.2、变频器功效

 

　　变频器吸收旋转编码器传来的速率反应信号，构成PG矢量控制，完成电机的无级调速。本体系设置装备摆设6920V系列变频器及能量回馈单位：

 

1）、一体化方案：接纳电念头驱动与起重逻辑控制无机联合的方法，省去了原体系中的PLC，增加潜伏妨碍点，简化体系接线、调试复杂机动，代表将来起重机控制的开展偏向；

2）、宽电压设计更能满意恶劣的电源情况

3）、起重机专业逻辑设计：集多年起重机行业设计的履历，设计了专家级、普遍使用的起升机构的控制和宁静逻辑，包罗时序共同、防溜钩、等功效，为配套客户提供完善的办理方案；

4）、在采矿、冶金、筑路行业的上料体系有专门的定长设计，使控制更宁静牢靠。准确的力矩控制:失速避免功效、妨碍复位再试功效;加装使用旋转编码器可完成全频域磁通电流矢量控制，在0.5Hz使电机坚持150%输入转矩。

 

变频安装次要技能参数：

 

(1)、输出电源电压AC304-456V，频率50HZ；电压容许动摇范畴 /-20％；频率容许动摇范畴48-65HZ；

(2)、输入频率范畴0～50Hz一连可调；

(3)、额外重载输入功率：160kW。

(4)、过载才能150%，1分钟；180%，20s

(5)、有较高的功率因数cosφ＞0．98；

(6)、低频运转时，有主动转矩提拔功效及转差赔偿功效能，包管150％ 的额外转矩；

(7)、变频器设有过压、欠压、过流、过载，功率元件过热和电机缺相称掩护，设有妨碍影象功效，能保存近来3次妨碍的功效号码和最初一次妨碍的参数；

(8)、总谐波含量THD<5％。

 

次要技能原理：

 

(1)接纳全部字速率传感器闭环矢量控制，使体系调速范畴宽、调速精度高。变频器在低频运转时，也包管有150％以上额外力矩输入。最大转矩为额外转矩的2倍，矢量控制完成的根本原理是经过丈量和控制异步电念头定子电流矢量，依据磁场定向原理辨别对异步电念头的励磁电流和转矩电流举行控制，从而到达控制异步电念头转矩的目标。详细是将异步电念头的定子电流矢量剖析为发生磁场的电流重量(励磁电流)和发生转矩的电流重量(转矩电流)辨别加以控制，并同时控制两重量问的幅值和相位，即控订定子电流矢量，这种控制方法称为矢量控制方法。如许就可以将一台三相异步电机等效为直流电机来控制，因此取得与直流调速体系异样的静、静态功能。

 

PLC控制流程，如图2所示：

 

 

5.3、能量回馈单位

　　次要作用是进步变频器的制动才能，并将绞车下放重物的制动能量回馈电网，到达节能的目标

 

5.4、操纵台的次要功效

　　操纵台装有手动操纵的主令控制器.可手动调解制动力和绞车运转速率.并配有手动和脚踏告急制动开关，当产生告急状况时疾速制动

 

5.5、液晶触摸屏的功效

　　经过与可编步伐控制器的通讯直观表现体系运转形态、妨碍形态、运转参数‘如表现绞车运转速率、提拔容器地位、电念头电流和电压等)，可表现所有开关元件的形态及种种妨碍、报警倍息;可修正可编步伐控制器改外部参数设置(需有响应权阳:具有暗码掩护功效可依据权限设置、修正操纵员暗码.差别宁静品级的操纵员具有差别的操纵权限

 

四、体系设置装备摆设：

 

1、变频器选择

变频器驱动的电念头为:JR 127- 8 115k W

额外电压:380V

硕定电流:227A

依据:变频器额外输入电流≥电念头数定电流×1.1的准绳

227×1.1=249.7A

查AD300系列变频器样本:

容量132kVA的额外输入电流为:250A

容量160k VA的额外输入电流为:300A

综合思索坑下情况和运输条件，终极选择变频器容量为I 60kVA

 

2、可编步伐控制器选择

　　综合思索上过卷、下过卷、手动下行、手动下行、主动下行、主动下行、正常停车、告急停车、宁静回路、液压站控制、盘形闸控制、各事情指示灯、报份指示灯等.以及各工况之间的相互连锁控制.并思索肯定的冗余。

 

3、能量回馈单位选择

 

3.1、制动电压选择

　　制动电压选择过低.当电网电压降低时，会形成制动单位误举措。而制动电压选择过高，对设置装备摆设的宁静运转组成要挟对380V体系，制动电压一样平常选700V。

 

3.2、制动电流选择

制动电流是指制动时流过制动电阻和制动单位的直流电流。

选择根据：制动必需完全吸取电机的再生电能

制动吸取功率(U×I)=电机再生电能(瓦)=1000×P×η

P____电机额外功率(kW)

U____制动单位直流事情点，通常取700V

I____ 制动电流(A)

η____回馈机遇械能的转换服从，通常取η=0.7

盘算得:I=115

 

3.3、功率选择

电机再生电能必需被吸取并回馈电网

PR=P×Kf×η×ε

PR————回馈单位功率(Kw)

η____回馈机遇械能的转换服从，通常取η=0.7

ε____制动功耗宁静系数.取ε =1.4

Kf____制动频率，指再生历程占整个电机事情的工夫比例

查相干材料Kf取60%

盘算得PR =67.62 kW

选取回馈单位功率70 kW

 

　　变频调速体系在井下提拔机体系中的使用，可以很好地办理调速和启动等题目，完成了软启动、软停车，增加了机器打击使运转愈加安稳牢靠；起动及减速换挡时打击电流很小，加重了对电网的打击，简化了操纵、低落了工人的休息强度;运转速率曲线成S形，使加加速腻滑、无撞击感；宁静掩护功效完全.除一样平常的过压、欠压、过载、短路、温升等掩护外，还设有联锁掩护、主动限速掩护等，在坑下斜并绞车推行用变频调速体系取代串电阻调速体系，是进步矿山坑下斜井绞车技能含量，而且开发节能挖潜的一条新途径。