大型礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)介紹PPT課件.ppt

大型礦井提升機(jī)中壓交直交變頻調(diào)速電控系統(tǒng)中壓交交變頻調(diào)速電控系統(tǒng) 創(chuàng)新 讓煤礦更安全 礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)現(xiàn)狀 工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展很快 曾占據(jù)提升機(jī)電控系統(tǒng)主要地位的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速系統(tǒng)在不到十年時(shí)間里從鼎盛走向了淘汰 礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)普遍進(jìn)入了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化 操作自動(dòng)化 安全多重冗余 高效節(jié)能的時(shí)代 采用PLC 可編程控制器 控制系統(tǒng)和數(shù)字化的傳動(dòng)系統(tǒng) 傳動(dòng)系統(tǒng)包括交流變頻調(diào)速系統(tǒng)和直流調(diào)速系統(tǒng) 交流變頻調(diào)速系統(tǒng)包括交直交變頻調(diào)速系統(tǒng)和交交變頻調(diào)速系統(tǒng) 大型提升機(jī)電控系統(tǒng) 主電機(jī)功率大于2600KW 多采用中壓交流變頻調(diào)速系統(tǒng) 包括 中壓交 直 交變頻調(diào)速電控系統(tǒng)和中壓交 交變頻調(diào)速系統(tǒng) 中壓交直交變頻調(diào)速系統(tǒng) 中壓交 直 交變頻調(diào)速系統(tǒng)以SIEMENS公司SM150為例 主回路采用了中性點(diǎn)鉗位型三電平結(jié)構(gòu) 使用比IGBT損耗更小的IGCT功率器件 以最少的功率器件實(shí)現(xiàn)了大功率提升機(jī)的電氣拖動(dòng)和調(diào)速 調(diào)速性能好 可靠性高 諧波小 功率因數(shù)高 是目前大容量礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)中的高端產(chǎn)品 代表了世界上當(dāng)前礦井提升機(jī)自動(dòng)化領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)水平 中壓交直交變頻調(diào)速系統(tǒng)性能參數(shù) 1 SM150中壓交 直 交變頻傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù) 額定輸出電壓3 3kV最大持續(xù)功率 無過載能力 10 30MVA額定功率 175 過載能力 5 17MVA調(diào)速方式 高壓交 直 交變頻調(diào)速 矢量控制方式 輸出電壓 0 3 3KV連續(xù)變頻器形式 三電平 主功率器件為IGCT 冷卻方式 水冷2 配套提升機(jī)類型 多繩摩擦式礦井提升機(jī) 3 配套主電機(jī) 額定電壓為3 3KV的低速同步電動(dòng)機(jī) 與卷筒直連 SM150中壓交直交變頻系統(tǒng)主回路 SM150中壓交直交變頻系統(tǒng) 6脈動(dòng) 12脈動(dòng)整流諧波幅值 有源前端諧波幅值 變頻器應(yīng)用先進(jìn)的高性能矢量控制原理 帶有源前端 AFE 的交 直 交變頻器 基本沒有諧波畸變和無功功率損耗 有效的解決了電力電子器件耐壓不夠高的問題 開關(guān)器件所承受的關(guān)斷電壓被限制在直流中間回路電壓的一半 三電平逆變器輸出負(fù)載電壓電平數(shù)高于二電平逆變器 輸出波形質(zhì)量有較大改善 減少dv dt對(duì)電動(dòng)機(jī)絕緣的沖擊 使用IGCT具有極低的開關(guān)損耗 電網(wǎng)端帶能量回饋控制使得功率因數(shù)可調(diào) 可保證系統(tǒng)主回路對(duì)電網(wǎng)的功率因數(shù)優(yōu)于0 95 采用水冷卻方式以使整個(gè)結(jié)構(gòu)更加緊湊 由于使用了高阻抗變壓器以對(duì)電流限制 所以變頻器采用了無熔斷絲設(shè)計(jì) SM150交直交變頻器主要特點(diǎn) 中壓交 交變頻調(diào)速系統(tǒng) 中壓交 交變頻調(diào)速系統(tǒng)以SIEMENS公司產(chǎn)品為例 主回路采用了可控硅整流方式 調(diào)速性能好 容易實(shí)現(xiàn)低速大轉(zhuǎn)矩拖動(dòng) 經(jīng)過多年使用證明 該系列產(chǎn)品成熟可靠 是目前大容量礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)中的運(yùn)用最多的產(chǎn)品 中壓交 交變頻調(diào)速系統(tǒng)性能參數(shù) 1 中壓交 交變頻傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù) 額定輸出電壓1000 1650VAC適用主電機(jī)額定功率 175 過載能力 2600KVA以上調(diào)速方式 矢量控制方式輸出電壓 0 1 65KV連續(xù)變頻器形式 可控硅整流冷卻方式 風(fēng)冷2 配套提升機(jī)類型 多繩摩擦式礦井提升機(jī) 3 配套主電機(jī) 額定電壓為1KV 1 65KV的低速同步電動(dòng)機(jī) 與卷筒直連 中壓交 交變頻調(diào)速系統(tǒng)主回路 中壓交 交變頻調(diào)速系統(tǒng) 變頻器應(yīng)用先進(jìn)的高性能矢量控制原理 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)單一 簡潔 系統(tǒng)的主回路功率元器件只有可控硅和熔斷器 對(duì)用戶技術(shù)人員的掌握和維護(hù)方面的要求并不比直流傳動(dòng)系統(tǒng)高出多少來 對(duì)使用者來說 其為維持日常生產(chǎn)而所需配備的備件種類和數(shù)量要比交直交傳動(dòng)系統(tǒng)要少 而且國內(nèi)有一些工程公司和研究單位已經(jīng)能夠掌握系統(tǒng)的維護(hù)工作 交交變頻傳動(dòng)系統(tǒng) 最適合運(yùn)行的場(chǎng)合為 低速 大轉(zhuǎn)矩輸出場(chǎng)合 比如說在0 10Hz 尤其是在0 3Hz 而礦井提升機(jī)恰恰就為低速大轉(zhuǎn)矩的應(yīng)用場(chǎng)合 中壓交 交變頻調(diào)速系統(tǒng)主要特點(diǎn) 6脈動(dòng)運(yùn)行在緊急情況下 如一側(cè) 即一路6脈沖回路的高壓開關(guān)柜 或變壓器 或交交變頻器損壞的情況下 系統(tǒng)可以通過方案中提供的切換開關(guān)將患側(cè)設(shè)備甩掉 使電機(jī)的兩個(gè)繞組串聯(lián)起來 并聯(lián)接至健全側(cè)的設(shè)備 從而使系統(tǒng)以全載半速的方式將罐籠提升到位 在患側(cè)設(shè)備未恢復(fù)之前 系統(tǒng)可以以這種方式長期運(yùn)行而不會(huì)對(duì)設(shè)備造成不利影響 這種功能及配置方式可以極大地提升整個(gè)系統(tǒng)的可用性 中壓交 交變頻調(diào)速系統(tǒng)主要特點(diǎn) 礦井提升機(jī)中壓交 直 交變頻調(diào)速電控系統(tǒng)礦井提升機(jī)中壓交 交變頻調(diào)速電控系統(tǒng)控制系統(tǒng)介紹 PLC控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖 PLC控制系統(tǒng)原理圖 PLC控制系統(tǒng)為兩路 第一路為 提升機(jī)工藝控制 監(jiān)控系統(tǒng) 構(gòu)成方式為 S7400 PLC FM458 1DP ET200 負(fù)責(zé)提升機(jī)控制和監(jiān)控功能 以及與傳動(dòng) 信號(hào)等的連接 第二路為 提升機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) 構(gòu)成方式為 S7400 PLC FM458 1DP ET200 提供獨(dú)立的一套提升機(jī)監(jiān)控功能 PLC控制系統(tǒng)特點(diǎn) PLC主要用來實(shí)現(xiàn)邏輯連鎖控制和保護(hù)功能 S7 400是西門子公司生產(chǎn)的高端PLC系列 其在處理時(shí)間 處理精度 容錯(cuò)能力 故障率 擴(kuò)展能力 通訊能力 易用性等方面均具有很高的優(yōu)越性 FM458是針對(duì)某些行業(yè)對(duì)自動(dòng)化和工藝控制要求比較高的場(chǎng)合下而開發(fā)的64位處理器 高浮點(diǎn)運(yùn)算能力和程序固定時(shí)間處理能力充分滿足了礦山等行業(yè)對(duì)工藝控制的準(zhǔn)確性與實(shí)時(shí)性的要求 FM458主要用來實(shí)現(xiàn)工藝控制 比如位置 井筒開關(guān)信號(hào)檢測(cè) 行程控制 速度控制 工藝控制等 所有遠(yuǎn)程信號(hào)采集和控制均采用Profibus通訊方式進(jìn)行 在遠(yuǎn)程站放置ET200裝置 這種分布式網(wǎng)絡(luò)控制方式布線簡單 拓?fù)鋽U(kuò)展方便 減少了現(xiàn)場(chǎng)接線 維護(hù)方便 故障率低 為設(shè)備生產(chǎn)和故障處理爭取了大量的時(shí)間和人力 PLC控制系統(tǒng)特點(diǎn) 位置 速度 轉(zhuǎn)矩三閉環(huán)控制 1 位置控制 提升控制工藝中位置決定了速度 位置給定值決定了速度給定值 通過軸編碼器反饋回來的實(shí)際位置信號(hào) 實(shí)時(shí)調(diào)整速度給定值 確保提升機(jī)完全按照設(shè)計(jì)曲線運(yùn)行 同時(shí)根據(jù)反饋回來的位置值來判斷何時(shí)停車 實(shí)現(xiàn)精確停車 2 速度控制 西門子提升系統(tǒng)為全數(shù)字控制 閉環(huán)無級(jí)調(diào)速 由于加入了沖力值 加速度的導(dǎo)數(shù) 控制 使得在速度的拐角處實(shí)現(xiàn)了S弧線 減少了對(duì)鋼絲繩和機(jī)械設(shè)備的沖擊和磨損 速度的精確檢測(cè)和閉環(huán)控制 實(shí)現(xiàn)了在速度為0的情況下施工作閘停車 改變了傳統(tǒng)方式下的靠停車開關(guān)停車 靠磨閘瓦停車 3 轉(zhuǎn)矩控制 西門子高性能的傳動(dòng)裝置確保了轉(zhuǎn)矩的靜態(tài)精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng) 力矩預(yù)置功能保證了提升機(jī)啟動(dòng)時(shí)不會(huì)下墜或上躥 啟動(dòng)平滑 力矩保持功能保證了零速停車施閘時(shí)提升機(jī)不會(huì)倒溜 減少了啟動(dòng)和停車時(shí)對(duì)機(jī)械設(shè)備的沖擊和閘瓦的磨損 三閉環(huán)的控制方式使系統(tǒng)能嚴(yán)格按照設(shè)定曲線運(yùn)行 全數(shù)字的閉環(huán)控制方式使停車位置準(zhǔn)確 不依賴停車開關(guān)停車 減少了故障點(diǎn) 自動(dòng)化程度高 減少了系統(tǒng)運(yùn)行過程中人工的參與 PLC控制系統(tǒng)特點(diǎn) 提升機(jī)控制工藝復(fù)雜 設(shè)備之間連鎖較多 對(duì)實(shí)時(shí)性和安全性要求甚高 提升機(jī)控制系統(tǒng)把安全可靠性擺在第一位 所有的與安全有關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備信號(hào)分別進(jìn)入主控 監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行連鎖比較 任意一個(gè)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)故障信號(hào)時(shí)立即采取相應(yīng)措施 有效避免了單PLC系統(tǒng)可能發(fā)生的信號(hào)誤采集 CPU自身運(yùn)算錯(cuò)誤等故障發(fā)生 主控PLC 監(jiān)控PLC系統(tǒng)在工藝控制功能上實(shí)行雙路獨(dú)立信號(hào)采集 狀態(tài)判斷 實(shí)時(shí)運(yùn)算 控制指令生成等 再進(jìn)行互相比較的方式 確保了控制的每一步都是安全的 操作方式 手動(dòng)控制方式 司機(jī)用操作手柄控制提升速度 但受位置限制 半自動(dòng)控制 司機(jī)在提升機(jī)房的操作臺(tái)按鈕操作 提升機(jī)進(jìn)行半自動(dòng)運(yùn)行 自動(dòng)控制 提升機(jī)電控在收到井筒打點(diǎn)信號(hào)后 提升機(jī)進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)行 檢修運(yùn)行 低速檢查井筒及鋼絲繩 只允許手動(dòng)操作 速度0 3 0 5m s 緊急操作 控制及監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)局部故障時(shí) 通過屏蔽某些故障 在安全回路仍能合上的前提下 提升系統(tǒng)應(yīng)能用手動(dòng)應(yīng)急方式 速度限定在1 5m s以內(nèi) 完成本次提升 但在故障未排除之前無法再次啟動(dòng)提升機(jī) 安全回路 制動(dòng)器立即動(dòng)作的安全回路 主要 提升容器過卷 高 低壓電源斷電及缺相故障 主回路過電壓或接地 電樞過電流 勵(lì)磁回路失電源 過電流 磁場(chǎng)失磁 位置控制裝置故障 變頻裝置故障 減速段超速10 及超最高速度15 微機(jī)故障 制動(dòng)油路系統(tǒng)故障 鋼絲繩打滑