绞车变频改造方案.doc

十二、低压绞车变频电控技术方案 概况 矿井绞车是煤矿生产过程中的重要设备。绞车的安全、可靠运行，直接关系到企业的生产状况和经济效益。 井下采煤，采好的煤通过斜井用绞车将煤车拖到地面上来。双滚筒绞车在井口，由电机经减速器带动卷筒旋转，钢丝绳在卷筒上缠绕数周，其两端分别挂上一列煤车车厢，在电机的驱动下将装满煤的一列车从斜井拖上来，同时把一列空车从斜井放下去，空车起着平衡负载的作用，任何时候总有一列重车上行，不会出现空行程，电机总是处于电动状态。这种拖动系统要求电机频繁的正、反转起动，减速制动，而且电机的转速有一定规律变化。斜井绞车的机械结构示意如图1所示。斜井绞车的动力由绕线式电机提供，采用转子串电阻调速。 图1 绞车卷筒机械传动系统结构示意图 目前，大多数中、小型矿井采用斜井绞车提升，传统斜井绞车普遍采用交流绕线式电机串电阻调速系统，电阻的投切用继电器—交流接触器控制。这种控制系统缺点如下： 由于调速过程中交流接触器动作频繁，设备运行的时间较长，交流接触器主触头易氧化，引发设备故障。 绞车在减速和爬行阶段的速度控制性能较差，经常会造成停车位置不准确。 绞车频繁的起动﹑调速和制动，在转子外电路所串电阻上产生相当大的功耗。 这种交流绕线式电机串电阻调速系统属于有级调速，调速的平滑性差； 低速时机械特性较软，静差率较大； 电阻上消耗的转差功率大，节能较差； 起动过程和调速换挡过程中电流冲击大； 中高速运行震动大，安全性较差。 自动化程度低。 二、改造方案1、执行技术标准和规定 提升机电控系统符合下列文件的规定和基本要求： 1)《煤矿安全规程》 2)《金属非金属地下矿山安全规程》 3)《矿井提升机和矿用提升绞车 安全要求》 4)《交流传动矿井提升机电控设备技术条件》。 5)《矿用一般型电气设备》 6)《外壳防护等级的分类》 7)《冶金矿山安全规范》。 8)《矿山电力设计规范》。 9)《工程过程测量和控制装置的电磁兼容性》。 10）现行国家电工委员会及其它有关标准，进口电气设备遵守国际电工委员会（IEC）标准。 2、具体实施方案：矿井绞车变频调速方案如图2所示： 图2 矿井绞车变频调速方案 操作台：日本三菱双PLC配进口触摸屏、其它电气元件为西门子,操作手柄为日本思博型，继电器为西门子。 主控台由两台PLC、电源模块、CPU模块数字量I/O模块、模拟量I/O模块、高度计数模块等硬件组成，输入输出口留有一定余量。 低压开关柜：双回路进线，为设备系统供电，并为室内照明及检修等供电，采用西门子系列双PLC双线制控制. 低压变频柜: 核心部件为西门子70系列全数字矢量控制型变频调速装置、外部检测及输入输出控制电器、控制信号及端子组成。变频调速装置本身具有过压、欠压、过流、过负荷、缺相、超温等保护。绞车传统的操作方式为，操作工人坐在煤矿井口操作台前，手握操纵杆控制电机正﹑反转各五档速度。为适应操作工人这种操作方式，变频器采用多段速度设置，S1、S2设为正反转，S3、S4、S5可设多档速度。 制动电阻柜：由制动单元和制动电阻组成。制动柜的作用是电动机处于发电制动状态时，能耗散大部分能量。 液压站：带比例阀调压。 轴编码器：装于主轴传动装置上的轴编码器在提升机运行时发出和行程相一致的脉冲，根据设计速度图，PLC将行程脉冲数学运算得到相应的给定速度曲线。PLC还对编码器的脉冲进行0.1秒的取样，得到提升机的实际运行速度，这样经过PLC的PID调节功能模块，通过数字运算和比较给出工作闸及主令控制的闭环调节数据，再经模拟输出模块将数字量转换成模拟量给以输出，控制液压站电液调节阀及变频器所需要的控制信号。 为显示运行时车厢的位置，使用日本欧姆龙旋转编码器，即电机旋转1圈旋转编码器产生40个脉冲，这样每两个脉冲对应车厢走过的距离为1200。则与实际距离的误差值为4-3.9=0.027mm，卷筒运行一圈误差为0.027，假若钢丝绳长度为120m，如果两个脉冲对应车厢走过的距离用近似值3.9mm计算，120m全程误差为120000。 再考虑到实际检测过程中有一个脉冲的误差，则最大的误差在821mm~829mm之间，对于数十米长的车厢来说误差范围不到1米，精度足够。因此，用PLC和触摸屏实时统计旋转编码器发出的脉冲个数，则可计算出车厢的位置并用显示器显示。另外一个问题是计数过程中有无累计误差存在？实际检测时，在一个提升过程开始前，首先将计数器复位，第一个车厢经过某个位置时，打开计数器计数，车厢在斜井中的位置以此点为基准计算，没有累计误差。 矿用本质安全型语言信号箱、提升信号系统。 多种安全保护设备及配件：转速传感器、温度传感器、深度指示器失效保护装置、二级过卷保护开关、松绳保护装置、闸瓦磨损保护器、闸瓦磨损保护器、弹簧疲劳保护器、闸瓦偏摆装置、压力传感器、UPS