低壓380V660絞車變頻電控系統(tǒng)電氣方案

1、低壓變頻電控電氣控制方案湖南盛和電子自控科技有限公司 我公司為礦井提升機(jī)控制系統(tǒng)的專業(yè)生產(chǎn)廠家，特別是在礦井提升機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)上已經(jīng)有幾十家用戶在應(yīng)用，目前運行狀態(tài)良好。PLC控制的優(yōu)點在于處理速度更快捷，使用更為方便靈活，保護(hù)功能更完善更齊全，除先進(jìn)的調(diào)速性能外，變頻器的良好的節(jié)能效果，使許多用戶已經(jīng)從節(jié)省的電費上收回了投資。同時，我們擁有一批優(yōu)秀的工程技術(shù)人員，在變頻器的安裝、調(diào)試、維修方面有很深的造詣，能夠保證用戶系統(tǒng)的安全運行。根據(jù)用戶對提升機(jī)電控設(shè)備提出的相關(guān)要求，我公司針對該提升機(jī)的電氣控制方案如下：1、 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) 本電控系統(tǒng)符合下列文件的規(guī)定和基本要求：1、煤礦安全規(guī)程2、煤炭工

2、業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范GB5021520053、礦山電力設(shè)計規(guī)范GB50070944、交流傳動礦井提升機(jī)電控設(shè)備技術(shù)條件JB426320005、 低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備總則GB/T14048.1/-20006、 電控設(shè)備 第二部分，裝有電子元器件的電控設(shè)備GB 12668-19907、35KV交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備GB3906918、高壓開關(guān)通用技術(shù)條件GB110229、交流電機(jī)半導(dǎo)體變頻調(diào)速裝置總技術(shù)條件GB12668199010、電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波GB/T14549-199311、煤礦在用纏繞式提升機(jī)系統(tǒng)檢測檢驗規(guī)范AQ1015200512、進(jìn)口電氣設(shè)備遵守國際電工技術(shù)委員會IEC標(biāo)準(zhǔn)13、現(xiàn)行國

3、家電工委員會及其他有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)14、快速瞬變實驗IEC610004415、浪涌抗擾性試驗IEC610004516、工業(yè)無線電干擾基本測量方法GB3907817、井筒中井下安裝的電氣設(shè)備使用防爆型或本質(zhì)安全型滿足國家標(biāo)準(zhǔn)GB3836.12000必須是安全標(biāo)志在有效期內(nèi)產(chǎn)品。2、 系統(tǒng)工作條件1. 海拔高度不高于1000米，超過1000米需特殊設(shè)計；2. 環(huán)境溫度不超過+40°C，并且24小時內(nèi)平均溫度不超過+35°C，最低環(huán)境溫度不得低于-10°C；3. 空氣的污染程度不超過國家環(huán)境衛(wèi)生的有關(guān)規(guī)定，不含有過量的塵埃、酸、堿、腐蝕性及爆炸性微粒和氣體；4 電控設(shè)備安裝傾斜

4、度不得超過5°；5. 安裝基礎(chǔ)允許的振動條件：振動頻率范圍為10150HZ，最大振動加速度不應(yīng)超過5m/s；6. 盡量避免高溫潮濕，潮度小于90%RH；7. 設(shè)備防護(hù)等級：IP40 對于使用環(huán)境有不滿足以上規(guī)定的情況，請在訂貨時提出，以便協(xié)商解決。3、 技術(shù)方案說明電控型號：如“SH-ZTK-BP-220T6”；（型號含義：“SH”為具有完全知識產(chǎn)權(quán)的出產(chǎn)企業(yè)“湖南盛和電子自控科技有限公司”代號；“ZTK”為產(chǎn)品名稱“提升機(jī)（絞車）電控設(shè)備”代號；“BP”為“變頻電控”代號；“132”指拖動電機(jī)功率為“220KW”“T6”為產(chǎn)品額定電壓為“660V”）； 2.1 總體技術(shù)方案本電控系

5、統(tǒng)不僅集成了近年來國內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)及提升領(lǐng)域的最新技術(shù)，而且加以改進(jìn)，在性能方面不僅替代了原裝進(jìn)口的同類產(chǎn)品，更具國內(nèi)外同類產(chǎn)品更高的性能價格比。本方案完全滿足實際工況的技術(shù)要求，并具有更高的性能。2.1.1 主要設(shè)備技術(shù)說明礦井提升機(jī)變頻電控系統(tǒng)由變頻器柜、電源柜、制動電阻柜、操作控制臺四個主要部分組成（見變頻電控系統(tǒng)示意圖）：2.1.2 智能型主控臺操作臺是該變頻電控系統(tǒng)的控制中心。該設(shè)備采用操作臺式結(jié)構(gòu)，除位置、速度、溫度、壓力、電流等必要的信號采集傳感器和終端執(zhí)行設(shè)備外，所有控制回路裝到操作臺中。司機(jī)可控制主控臺上的操縱桿及按鈕來控制提升機(jī)運行，此人機(jī)界面采用工業(yè)觸摸液晶彩色顯示屏，顯示提升

6、機(jī)的運行位置、速度、方向、液壓站油壓、運行參數(shù)、故障報警及各種控制元器件的工作情況，具有上位監(jiān)控功能。操作控制臺配以我公司研制生產(chǎn)的多種檢測控制組件，按安全回路雙線制的設(shè)計原理，完成了提升機(jī)運行過程中應(yīng)有的邏輯控制，時間和速度控制。具有按行程的速度給定，PID速度閉環(huán)控制以及上述各種情況下的安全保護(hù)。具有邏輯編程簡單、安全保護(hù)可靠，狀態(tài)顯示齊全、警音報警等功能。并可實現(xiàn)調(diào)度室計算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)，提高了礦井管理的現(xiàn)代化。 操作臺（貨到現(xiàn)場實物為準(zhǔn)）2.1.3 變頻調(diào)速柜變頻調(diào)速柜是該系統(tǒng)的調(diào)速設(shè)備。由全數(shù)字、矢量控制型變頻調(diào)速裝置及其它必要的電器組成。用于交流電機(jī)供電，構(gòu)成高性能、數(shù)字化的變頻調(diào)速系統(tǒng)

7、。它將50HZ工頻變成050HZ連續(xù)可調(diào)的變頻電流，以滿足礦井提升機(jī)工藝要求，同時完成提升機(jī)運行參數(shù)的調(diào)節(jié)。變頻器柜（變頻器大小根據(jù)功率大小而定）變頻電控系統(tǒng)示意圖變頻調(diào)速柜的設(shè)置與保護(hù)為：2.1.3.1啟動防沖擊控制(“S”)型給定曲線；2.1.3.2 能進(jìn)行無功率補(bǔ)償；2.1.3.3 控制系統(tǒng)對電網(wǎng)可以有任意的擾動，即有一個最佳的綜合功率因素；2.1.3.4 在電網(wǎng)電壓驟降或故障時有防止傳動系統(tǒng)顛覆功能；2.1.3.5 故障自診功能，如過壓、過電流、欠相、過負(fù)載等。2.1.4 電源柜電源柜用來分配電能和保護(hù)線路及電源設(shè)備免受過載、短路、欠電壓等故障的損壞。電源柜（貨到現(xiàn)場為準(zhǔn)）2.1.5

8、電阻柜對再生能量通過本系統(tǒng)的制動單元把能量消耗在電阻上。電阻柜（貨到現(xiàn)場為準(zhǔn)）3、系統(tǒng)主要技術(shù)特點及保護(hù)31主設(shè)備性能優(yōu)點 采用空間電壓矢量隨機(jī)PWM控制（真正無速度傳感器電流矢量）方法，快速準(zhǔn)確，與世界最新技術(shù)同步； 動態(tài)性能好，轉(zhuǎn)矩大，噪音低，功率因素高，低頻下能輸出大轉(zhuǎn)矩；零速起動，0.5HZ可以穩(wěn)定驅(qū)動160%負(fù)載，尤其對于起重機(jī)、提升機(jī)能輕松應(yīng)付； 方便的多段速調(diào)節(jié)，加減速時間可在0.13000S范圍內(nèi)設(shè)置； 整流單元、逆變單元完全可控；內(nèi)置PID調(diào)節(jié)器，實現(xiàn)軟啟動，軟制動功能；(6) 操作更簡便、輕巧，不用任何傳感器可以保證控制精度；(7) 數(shù)字漢化顯示、觀測簡潔明了。(8) 系統(tǒng)

9、采用RS485串行通訊的現(xiàn)場總線技術(shù)，實現(xiàn)了控制的智能化。在提高系統(tǒng)可靠性的同時，省去了大量的控制連線，具有安裝調(diào)試簡單、維護(hù)方便等系列優(yōu)點；(9) 本系統(tǒng)運用軟件化設(shè)計，可編程輸入上百種結(jié)合控制方式，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，大大減少了系統(tǒng)的硬件故障；尤其擁有獨有的動能撲捉控制方法，在瞬間停電時可以保證設(shè)備不中斷運行；有精確的力矩計算功能，可以精確監(jiān)視負(fù)載是否有異常，能自動測量電動機(jī)20多項參數(shù)，可以把任何一臺交流電動機(jī)效能發(fā)揮到最大。3.2過卷保護(hù)：當(dāng)上下過卷時深度指示器行程開關(guān)動作或提升容器越過系統(tǒng)設(shè)置的過卷點時，上、下過卷繼電器分別斷開，安全回路斷電，過卷指示燈亮，同時故障報警器報警。給定打

10、點信號、開動，提升機(jī)（或絞車）進(jìn)入安全制動，顯示屏上顯示過卷故障，解決方法：按下過卷復(fù)位開關(guān)，過卷指示燈滅，提升機(jī)（或絞車）反向運轉(zhuǎn)到正常位置，然后再按過卷復(fù)位開關(guān)和故障復(fù)位按鈕，（手柄上），顯示屏上顯示運行方向方可。3.2 超速保護(hù)：當(dāng)安裝在主軸裝置上的速度傳感器感應(yīng)速度超過最高速度的15時，線速表輸出信號。使超速繼電器動作，斷開安全回路，故障報警器報警，顯示屏顯示過速故障，同時提升機(jī)（絞車）安全制動，解決辦法：操作手柄回至零位，按手柄復(fù)位按鈕，將故障復(fù)位然后按給定方向方可正常開車。3.3上、下減速保護(hù)：當(dāng)提升機(jī)做上行下行運行至減速位置時，深度指示器上的傳感器得電，上減速1（下減速1）繼電器

11、動作，絞車進(jìn)入一級減速，而后上減速2（下減速2）繼電器動作，絞車進(jìn)入二級減速，同時減速報警器報警。3.4上、下停車保護(hù)：當(dāng)提升機(jī)（絞車）運行至井口（井底）位置時，深度指示器上的傳感器得電，上停車（下停車）繼電器動作，提升機(jī)（絞車）自動停車。3.5上、下限速保護(hù)：根據(jù)現(xiàn)場具體情況需要進(jìn)行限時，可設(shè)置限速保護(hù)。3.6過負(fù)荷和欠電壓保護(hù)：過負(fù)荷時，變頻器故障回路保護(hù)，安全回路斷電，欠電壓時，顯示屏顯示故障并報警，交流接觸器跳閘斷電；3.7深度指示器失效保護(hù)：安裝在主軸上的速度傳感器與深度指示器上的速度傳感器將所處位置的速度變化信號同時輸入系統(tǒng)，經(jīng)對比后，認(rèn)定變化不一致時，顯示屏顯示深度失效故障，同時

12、聲光報警；3.8閘間隙保護(hù)（彈簧失效保護(hù)）：當(dāng)閘間隙超過規(guī)定值（1.2mm）左右時，行程開關(guān)LX動作，閘間隙繼電器動作，安全回路斷電，系統(tǒng)自動顯示故障內(nèi)容并報警；在調(diào)整閘間隙或更換失效彈簧后故障復(fù)位方可繼續(xù)運行；3.9松繩保護(hù)：松繩時，由保護(hù)裝置（用戶自備）觸動松繩行程開關(guān)LX，松繩開關(guān)LX動作，松繩繼電器動作，斷開安全回路并報警；行程開關(guān)的安裝位置根據(jù)現(xiàn)場情況選定。松繩現(xiàn)象發(fā)生后松繩指示燈亮，按下松繩復(fù)位開關(guān)，絞車只能往上慢速提升，當(dāng)把提升機(jī)（絞車）進(jìn)入正常狀態(tài)時，再按下松繩復(fù)位開關(guān)方可；3.10滿倉保護(hù)： 本系統(tǒng)可根據(jù)用戶要求，裝設(shè)滿倉保護(hù)；3.11運行信號保護(hù)（一停、二上、三下、四慢上，

13、五慢下，六取消）：5.11.1 絞車沒有接到開車信號時，不能啟動；絞車的開車信號與操作要求的提升方向不一致時，不能啟動（錯向保護(hù)），同時顯示屏上運行方向顯示異常；3.12系統(tǒng)必要保護(hù)：3.12.1 零位保護(hù)：當(dāng)需開動提升機(jī)（絞車）時操縱手柄不在零位時，安全回路不能接通，絞車無法啟動；3.12.2 正反轉(zhuǎn)互鎖：正反轉(zhuǎn)只能單向操作。從正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換到反轉(zhuǎn)或從反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換到正轉(zhuǎn)時，必須經(jīng)過停車位置后，才能按給定方向信號改變運行方向，以免產(chǎn)生錯誤操縱。3.12.3 制動液壓站的油壓、油堵、油溫保護(hù)：當(dāng)系統(tǒng)油壓超過某一設(shè)定位P0時，壓力表輸出超壓信號，安全回路斷開，顯示屏顯示油壓故障并聲光報警，絞車進(jìn)行安全制動；

14、當(dāng)系統(tǒng)壓力低于某一設(shè)定值時，液壓站給出故障信號，安全回路斷開，此時絞車安全制動；當(dāng)壓力油溫超過設(shè)定值時，或油泵過濾器發(fā)生堵塞時，液壓站上的油溫油堵繼電器發(fā)出信號，安全回路斷電，絞車安全制動，顯示屏顯示故障并報警，故障排除后方可正常開車。3.13油泵電機(jī)保護(hù)：由熱繼電器執(zhí)行在過負(fù)荷下熱繼電器動作保護(hù)；5.13.1 潤滑保護(hù)：潤滑站啟動后，提升機(jī)才能按給定信號正常開車；當(dāng)潤滑油壓過高（超過設(shè)定值時）油壓繼電器動作，切斷安全回路，顯示屏顯示故障并報警。3.14電控系統(tǒng)自我保護(hù)：運行過程中發(fā)生過流、欠壓、過負(fù)荷、缺相電機(jī)過熱、變頻器過熱、系統(tǒng)失速、跳速等故障時系統(tǒng)將自動進(jìn)行自我保護(hù)，同時操縱臺上顯示屏

15、顯示故障內(nèi)容并報警。3.15啟動時的電氣聯(lián)鎖保護(hù)：接通主電機(jī)電源后，主電機(jī)在沒有進(jìn)入零速制動狀態(tài)時，盤形閘不能松開，盤形閘沒有完全松開時，主電機(jī)仍然不能起動。3 .16停止時互鎖保護(hù)：操作手柄回到零位時主電機(jī)停止運行，主電機(jī)將首先進(jìn)入零速制動狀態(tài)，經(jīng)過延時秒后，液壓閘完全制動閘緊。 3. 17井口二級制動解除功能：當(dāng)提升容器到達(dá)井口設(shè)定位置（據(jù)現(xiàn)場實際設(shè)定）時，電控系統(tǒng)通過控制電磁閥G8、G9、解除二級制動，實現(xiàn)一級制動。當(dāng)提升容器下降到井口設(shè)定位置后，電控系統(tǒng)恢復(fù)二級制動功能。3. 18電網(wǎng)斷電時二級制動保持功能：當(dāng)電網(wǎng)斷電后，UPS為控制電路供電（UPS為在線式供電，即電網(wǎng)有電時，電網(wǎng)可對

16、UPS充電并通過UPS對系統(tǒng)供電，而當(dāng)電網(wǎng)斷電時，UPS可直接供電），當(dāng)提升容器在井中時電控系統(tǒng)控制電磁閥G9、G20延時通斷，實現(xiàn)斷電后二級制動功能；當(dāng)提升容器在井口時電控系統(tǒng)控制電磁閥G8、G9、解除二級制動，實現(xiàn)斷電后一級制動。3. 19 雙路電磁閥控制： 硬件安全回路控制G8、G9、回路，主控PLC與監(jiān)控PLC分別通過KA15-KA17、KA66-KA68控制電磁閥G8、G9、G20。如硬件安全回路斷開，提升容器到達(dá)井口設(shè)定位置時，實現(xiàn)一級制動；提升容器在井中時，G8直接斷電，主控PLC的Y31和監(jiān)控PLC的1Y07控制G9延遲斷電,主控PLC的Y32和監(jiān)控PLC的1Y12控制G20延

17、遲得電,從而控制裝置保持二級制動功能。如主控PLC與監(jiān)控PLC通信正常， 主控PLC控制電磁閥G8、G9、G20。當(dāng)出現(xiàn)一個PLC不能工作時，另一個PLC會投入控制電磁閥G8、G9、G20，裝置實施安全制動。4、 方便的人機(jī)接口界面 本系統(tǒng)采用組態(tài)軟件，由上位機(jī)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，所有參數(shù)均由軟件設(shè)置，無須硬件調(diào)整，大大方便了用戶的使用，同時生成監(jiān)視畫面，對提升機(jī)的運行參數(shù)和故障參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視調(diào)整，使操作人員時時對運行狀況了如指掌。 4.1 造型美觀大方 采用標(biāo)準(zhǔn)尺寸柜，配盛和第五代標(biāo)準(zhǔn)色，內(nèi)層門隔離帶電與操作指示部件，指示、儀表、操作一目了然。4.2 全中文化標(biāo)識 所有指示、操作、執(zhí)行等元件標(biāo)識全部

18、中文化，使操作維護(hù)人員無須查看圖紙，任意元件的控制作用一目了然。4.3 出廠前連柜調(diào)試 出廠前將成套控制設(shè)備，柜與柜、柜與操作臺之間進(jìn)行模擬現(xiàn)場使用工礦聯(lián)機(jī)調(diào)試，在常規(guī)檢驗、試驗的基礎(chǔ)上又多了一道性能試驗，確保產(chǎn)品質(zhì)量。5、 顯著的節(jié)電效果 由于礦井提升機(jī)采用變頻調(diào)速后，在負(fù)力下方時可以工作在發(fā)電狀態(tài)，回饋電網(wǎng)，在輕載提升時，自動降低電壓電流變頻調(diào)速，較之傳統(tǒng)拖動方式，節(jié)電效果在25-30%。節(jié)電產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益，十分明顯，一般不到二年即可收回投資。 6、 礦井提升機(jī)專用變頻器的特點6.1：礦用電網(wǎng)波動較大，變頻器在（380V-10KV）±20% 能正常工作。6.2：運行平穩(wěn)，加減速平

19、滑，運行速度曲線加速段、減速段為S型，在加減速過程中可做到加速度連續(xù)，無撞擊感。6.3：對回饋能量的處理方法：回饋制動，可帶有能量回饋單元。將制動時產(chǎn)生的再生能量回饋到電網(wǎng)。6.4：變頻器在整個工作過程中提供所需要的力矩特性：啟動力矩大于2倍額定轉(zhuǎn)矩，尤其是當(dāng)?shù)V車停在井筒中間時，啟動轉(zhuǎn)矩比額定轉(zhuǎn)矩大得多。低頻轉(zhuǎn)矩在3HZ時大于1.6倍額定轉(zhuǎn)矩。6.5：有足夠的加速力矩，適應(yīng)重車提升時的加速過程。6.6： 運行過程中由于道軌不平整或滾筒偶爾出現(xiàn)鋼絲繩絞繩，會引起電機(jī)力矩的 跳變，變頻器能承受這種跳變。6.7： 運行過程中若出現(xiàn)偶然事件，要求快速停車時能給出大于額定轉(zhuǎn)矩的制動力

20、矩，這時會有較大的能量饋送給變頻器。6.8： 停車狀態(tài)下，能給出大于額定轉(zhuǎn)矩的制動力矩，防止重車下滑。7、幾種特殊功能的實現(xiàn)（1）對再生能量的處理變頻器的主回路采用雙向逆變方案。對再生能量通過本系統(tǒng)的制動單元把能量消耗在電阻上。             （2）直流制動的作用 提升機(jī)配用變頻器，直流制動功能對系統(tǒng)的安全運行起重要作用。當(dāng)重車在井筒中間停車時，變頻器由高速平滑地降到低速，隨之施加一直流制動信號使絞車停止，當(dāng)機(jī)械制動起作用后方可去掉直流制動信號，

21、使重車靠機(jī)械抱閘的作用停在中間。啟動時，先對電機(jī)施加一直流制動信號，當(dāng)檢測到機(jī)械抱閘打開時，方可去掉直流制動信號，加上啟動電壓，絞車轉(zhuǎn)動。機(jī)械抱閘抱緊狀態(tài)一直在變頻器檢測下，一旦機(jī)械抱閘打開，馬上給電機(jī)施加直流制動信號，確保重車不可能下滑，要絕對避免“溜勾”現(xiàn)象。（3）S形速度曲線：為了盡量減小運行過程中的機(jī)械沖擊，在變頻器啟動與停止過程中，最好做到加速度是連續(xù)的，即運行和速度曲線是平滑的，即通常所說的S形（在加速段、減速段速度曲線）加、減速曲線。當(dāng)井下及井口停車傾角很小時（約30），這時要求絞車運行速度很低，否則會出現(xiàn)“松繩”現(xiàn)象。另外根據(jù)井筒中軌道情況，要求變頻器能以不同的頻率工作。根據(jù)現(xiàn)場情況，變頻器可設(shè)置5個頻率段。例如設(shè)置6HZ、15HZ、25HZ、35HZ、50HZ 5個不同的速度。主令控制器的不同位置，對應(yīng)不同的直流控制電壓，也即對應(yīng)不同的運行頻率。（4）自動限速保護(hù)：當(dāng)運行接近終點時，給出一個減速信號，接到減速信號后，若主令控制器已經(jīng)操作減速，則變頻器按照主令控制器的操作改變運行速度。若收到減速信號后，主令控制器沒有正常操作，則自動啟動