絞車設(shè)計計算

1、運河煤礦暗斜井絞車提升電控改造設(shè)計計算書天津民益電氣有限公司2009年3月2日暗斜井絞車提升電控改造設(shè)計計算一、設(shè)計依據(jù)提升傾角：20度矸石的散體容重：r=18KN/m3一次提升重量：Q矸=108000N Q煤=80000N 提升容器自重：QZ=37800N Q人行車=22000N提升機型號：JK2.5/20E最大靜張力【Fjm】=90000N最大靜張力差【Fjc】=90000N提升機變位重量（包括減速箱）：Gj=132000N減速機型號及速比：XL-30 i=20鋼絲繩每米重量：p=32.14 N/m鋼絲繩全廠：Lp=900m4、電動機型號：YRKS450-10額定功率Pe: 355kw 額

2、定轉(zhuǎn)速ne: 585r/min過載系數(shù)m：2.2 電動機轉(zhuǎn)子的變位重量：158720N定子額定電壓：Ve:6000V定子額定電流：Ie:46.7A轉(zhuǎn)子額定電壓：V2e: 809V轉(zhuǎn)子額定電流：I2e:270.3A絕緣等級F 接法：Y/Y生產(chǎn)廠上海電機廠二、設(shè)備選擇：1、變頻裝置容量：Uout=480V P= 1.732Uout IA=1.732*480*456=379.1KW查西門子6SE70傳動手冊，可選P=500KW、UOUT=480V的4象限全數(shù)字變頻傳動裝置6SE7036-0T560-0可以滿足要求。2、整流回饋裝置由以上變頻裝置容量, 可選與之匹配的整流回饋裝置P=500KW、USE

3、T=480V的4象限全數(shù)字整流回饋裝置6SE7038-2EH85-0可以滿足要求。3、整流變壓器整流變壓器為單獨變壓器向整流回饋裝置供電，容量為ST。ST=1.4P=1.4x355KW=497KVA實際可取S=500KVAU2= 480V變壓器的組別為：D/d0阻抗壓降為6%，有利于整流系統(tǒng)的保護。變壓器采用干式樹脂，強風(fēng)冷結(jié)構(gòu)，有利于維護。4、 整流回饋自耦變壓器整流回饋自耦變壓器向整流回饋裝置供電，容量為ST。ST=1.1P=1.1x355KW=390KVA實際可取S=400KVAU2= 480/580V與整流回饋裝置匹配變壓器采用干式，自冷結(jié)構(gòu)，有利于維護。5、 自耦變壓器自耦變壓器向電

4、機供電，容量為ST。ST=1.1P=1.4x355KW=390KVA實際可取S=450KVAU2= 480/810V與電動機匹配變壓器采用干式，自冷結(jié)構(gòu)，有利于維護。三、提升系統(tǒng)運動學(xué)計算見下表：提升系統(tǒng)運動學(xué)計算序號名 稱單位計算公式計算結(jié)果1加速時間st1V max/a1112加速距離mh1a1t12/213.13減速時間st3（V maxV 4）/a3104減速距離mh3（V max+V 4）t3/2205次減速時間st4h4/V4117次減速速度m/sVr0.78等速距離mh2Ht- h1- h3- h4- h55349等速時間st2h2/Vmax178休止時間s2510一次運行時間s

5、T0410注：選取參數(shù) 加、減速度 a10.21m/s2a3 =0.21m/s2 最大速度Vmax3m/s 一、產(chǎn)品概述1、產(chǎn)品簡述礦井提升機礦用一般型(KY)轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，是我公司針對目前礦井提升機大多使用高壓繞線電機的現(xiàn)狀，結(jié)合先進的變頻調(diào)速技術(shù)，突破性的采用轉(zhuǎn)子變頻供電、定子短封的控制方式，開發(fā)研制的一項新型的專利技術(shù)（ZL 2006 20027468.0）。轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速部分采用交-直-交無反饋矢量變頻調(diào)速技術(shù)，具有調(diào)速性能好，使用方便，適應(yīng)范圍廣等特點?？刂撇糠植捎梦鏖T子S7-300型PLC，結(jié)合我公司最新開發(fā)的全數(shù)字可調(diào)閘閉環(huán)保護系統(tǒng)，雙PLC雙線制保護控制系統(tǒng)等我公司的專有

6、、專利技術(shù)。全套系統(tǒng)性能可靠、安全保護功能完善、系統(tǒng)設(shè)計先進，突破了傳統(tǒng)的高壓定子變頻調(diào)速的思維模式，是高壓繞線電機拖動的礦井提升機電控系統(tǒng)全新的調(diào)速方式。為了適應(yīng)更廣泛的礦井使用條件，降低系統(tǒng)成本，提高系統(tǒng)的可靠性，本系統(tǒng)針對不同的使用環(huán)境，分別選用二象限變頻器和四象限變頻器兩種方案。二象限變頻調(diào)速系統(tǒng)具有成本低廉，使用可靠等特點，多用于主井、矸石井等正力負(fù)荷運轉(zhuǎn)的提升機使用，此時的變頻調(diào)速性能、節(jié)電性能與能量反饋四象限變頻器不相上下。能量反饋四象限變頻器技術(shù)先進，節(jié)能效果顯著，更適合在副井和大功率提升機上使用。四象限變頻器在負(fù)力提升的狀態(tài)下，電機再生發(fā)電產(chǎn)生的能量，通過整流回饋單元反饋電網(wǎng)

7、，在保證了負(fù)力下放調(diào)速性能的同時，節(jié)電效果更加顯著。2、轉(zhuǎn)子變頻系統(tǒng)技術(shù)特點：高壓繞線電機轉(zhuǎn)子變頻技術(shù)，采用低壓通用變頻器，通過高壓繞線電機轉(zhuǎn)子供電，而將電機定子短封，實現(xiàn)高壓繞線電機的變頻調(diào)速，使交流提升機實現(xiàn)無級調(diào)速，達到理想的運行速度圖。本系統(tǒng)具有的優(yōu)點和積極效果是：由于高壓繞線電機轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速控制系統(tǒng)采用上述結(jié)構(gòu)，利用目前成熟的低壓通用型矢量控制變頻器技術(shù)，對高壓繞線電機的定子短封后，可以實現(xiàn)高壓交流繞線電機的變頻調(diào)速，因為高壓繞線電機的轉(zhuǎn)子電壓較低，轉(zhuǎn)子變頻器的電壓等級只要與電機轉(zhuǎn)子電壓匹配即可，這樣僅僅使用低壓變頻器就能解決高壓繞線電機的變頻調(diào)速問題。與高壓定子變頻調(diào)速控制設(shè)備相比

8、，設(shè)備簡單、通用性強、可靠性高。系統(tǒng)框圖如下：3、適用范圍1）海拔高度不高于1000米，（高于1000米時，變頻器功率按具體情況選擇）2）周圍環(huán)境溫度不高于+40C，不低于-10C3）相對濕度不超過85%4）沒有導(dǎo)電塵埃以及對金屬和絕緣有破壞作用的氣體5）沒有劇烈的震動和顛簸的場所注：用戶如有特殊要求，可以與制造廠協(xié)調(diào)解決二、產(chǎn)品型號規(guī)格1、產(chǎn)品型號：1) 型號：TKD(M)B(ZB) / 1 D2（Y2） 2 / 3 2) 名稱：高壓交流繞線電機礦井提升機轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速電控系統(tǒng)3) 型號含義：1 TKD（M）D：單繩提升機電控、M：多繩摩擦輪提升機電控2 B（ZB）B：變頻調(diào)速控制、ZB：轉(zhuǎn)子

9、變頻調(diào)速控制3 1 （2、4）2：兩象限變頻器、4：四象限變頻器4 D2（Y2）D2：電延時二級制動、Y2：液壓延時二級制動5 2 變頻器功率6 3 （4、6）4：400V級變頻器、6：660V級變頻器2、外形及安裝尺寸：（下圖僅為示意圖，實際尺寸以項目所附圖紙為準(zhǔn)）3、主要技術(shù)參數(shù)：1) 輸入電源電壓AC6kV，頻率50HZ電壓允許波動范圍-15%+10%頻率允許波動范圍-2.5%+2.5%3) 輸出頻率范圍050HZ4) 輸出頻率范圍0400HZ（變頻器輸出）5) 控制電機單機功率不大于1200kW6) 可以多臺（2臺以上）電機（1200kW以下）并聯(lián)使用7) 功率因數(shù)COS0.98) 低

10、頻運轉(zhuǎn)時頻率小于2HZ時，即可輸出150%額定力矩9) 變頻輸出載波頻率2-8KHZ10) 變頻器內(nèi)部設(shè)有過壓、欠壓、過流、過載、電機過熱、缺相等等30多項保護三、操作臺儀表開關(guān)布置及用途1、操作臺面板圖注：以單繩提升機電控為例說明，與現(xiàn)場圖紙如有不同，以現(xiàn)場圖紙為準(zhǔn)2、操作臺正面面板儀表：1) WDX：溫度巡檢數(shù)字顯示儀表，由溫度巡檢儀測量信號輸出顯示。2) AM：變頻器輸出電流指示，由變頻器模擬量輸出信號標(biāo)注指示。3) FM：變頻器輸出頻率指示，由變頻器模擬量輸出信號標(biāo)注指示。4) DY1(10MPa數(shù)字油壓表)：指示液壓站制動油壓，設(shè)有超壓保護接點，可通過面板調(diào)整。5) 數(shù)字深度、速度指

11、示：數(shù)字指示儀表，顯示數(shù)字由PLC輸出，必須通過程序調(diào)整。6) 液晶顯示屏：與上位監(jiān)控機連接，顯示各類工況，并能作編程器修改程序。7) MA：可調(diào)閘電液調(diào)解器毫安表（電壓表），顯示可調(diào)閘電液調(diào)節(jié)器電流（電壓）。8) A1：電流表，指示主回路電流，信號采自電流互感器。9) V1：轉(zhuǎn)子變頻高壓電源電壓表。10) DY2(0.6MPa數(shù)字油壓表)：潤滑油壓數(shù)字指示表，設(shè)有欠壓保護接點，可通過面板調(diào)整。11) 數(shù)位狀態(tài)指示燈：十六位發(fā)光二極管指示燈，指示絞車各類信號及安全回路動作狀態(tài)。3、操作臺正面面板指示燈：1) BYD：控制電源指示燈2) BJL：報警蜂鳴器（溫度、閘磨等故障報警）3) JSLD：

12、減速聲光4) AC1D：主控PLC安全回路指示燈，帶復(fù)位按鈕5) AC2D：后備保護PLC安全回路指示燈，帶復(fù)位按鈕6) BPRD：變頻電源指示燈7) BPGD：變頻器故障指示8) ZXCD：正向提升信號燈9) FXCD：反向提升信號燈10) ZKD：轉(zhuǎn)子變頻電源空氣開關(guān)指示燈11) JC1D：制動油泵指示燈12) JC2D：潤滑油泵指示燈13) WDBJ：溫度報警蜂鳴器14) ZMD1-4：閘瓦磨損開關(guān)指示燈，共有4個，可分別接入4組閘瓦磨損開關(guān)15) 備用：備用指示燈4、操作臺面板開關(guān)：1) TR：水平選擇2) FW：過卷解除開關(guān)，同時限制提升方向3) 4AK：安全閥G4控制開關(guān)，可用于人

13、為鎖車4) 3AK：安全閥G3控制開關(guān)，可用于人為鎖車5) DSK：半速開車方式選擇開關(guān)，允許慢速半速開車6) K：方向解除開關(guān)允許慢速（0.5米/秒）開車7) ZA、FA：按鈕8) 8AK：控制電源開關(guān)9) 9AK：整流/回饋開關(guān),啟動/停止裝置的開關(guān)10) 2QA、2TA：制動油泵起、停按鈕11) 3QA、3TA：潤滑油泵起、停按鈕12) BJJK：報警解除開關(guān)，可以解除閘瓦磨損報警，（斷軸保護）13) JTJ：急停按鈕5、急停開關(guān)和主令手柄：1) 急停開關(guān)：操作臺上設(shè)有急停開關(guān)，急停開關(guān)可以關(guān)斷變頻器輸入電源。2) 主令手柄：操作臺右手主令手柄可以給出變頻器頻率指令，結(jié)合操作臺速度選擇開

14、關(guān)，可以控制半速和爬行速度運行。并且在半速和慢速方式運行時，主令手柄也是全行程控制，即推到或拉到最大位置，才能達到半速或者慢速速度。3) 閘手柄：操作臺左手閘手柄可以手動控制可調(diào)閘輸出，在正常運行狀態(tài)下，盡可能減少閘手柄的操作，而是由變頻調(diào)速控制提升速度。在特殊情況下（重載啟動、調(diào)繩等操作），也可以半敞閘控制一下啟動速度，待變頻調(diào)速穩(wěn)定后及時敞開，否則會增加變頻器負(fù)荷，造成運行速度不穩(wěn)和電流沖擊。四、控制電源柜元件布置及用途1、控制電源柜布置圖：2、控制電源柜內(nèi)主要元件及功能：1） V2：轉(zhuǎn)子變頻器主回路電源電壓表，根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備的不同，分為380V和660V兩種。2） A2：轉(zhuǎn)子變頻器主回路電

15、流表3) 2ZK：變頻電源主回路空氣開關(guān)4) 1ZK：控制電源主回路空氣開關(guān)5) 3K：制動油泵轉(zhuǎn)換開關(guān)，用于轉(zhuǎn)換2臺制動油泵6) 4K：潤滑油泵轉(zhuǎn)換開關(guān)，用于轉(zhuǎn)換2臺潤滑油泵7) 其他開關(guān)：見原理圖四、操作方法1、開車前的準(zhǔn)備工作:1) 合上系統(tǒng)高壓開關(guān)柜進線電電源開關(guān)，此時，操作臺系統(tǒng)電源電壓表指示電源電壓，標(biāo)準(zhǔn)電壓為6000V。2) 合上變頻器電源空氣開關(guān)2ZK，變頻器送電，操作臺變頻器電源指示燈亮。3) 合上控制電源開關(guān)進線電電源開關(guān)、閉合空氣斷路器1ZK，控制電源送電，同時閉合其他空氣斷路器，操作臺控制電源操作開關(guān)8AK關(guān)合（右打90），操作電源送電，操作臺指示燈、儀表顯示。4) 操

16、作臺整流電源操作開關(guān)9AK關(guān)合（右打90），變頻電源送電，畫面整流運行顯示。5) 啟動制動油泵、潤滑油泵，觀察潤滑油泵油壓，達到設(shè)定油壓后，可以打點開車。6) 根據(jù)現(xiàn)場需要，開車前選擇快車、慢車開關(guān)，DSK 0為快車，絞車速度可以達到等速；DSK 90位置為慢車位置，速度只能達到等速的半速。K 90位置為慢車位置，速度只能達到0.5M/S7) 正常情況下，過卷開關(guān)置于0位，如有過卷情況發(fā)生，可以根據(jù)過卷情況左、右（45）選擇過卷解除，一旦選擇了過卷解除開關(guān)，絞車不能再同方向送電開車，只能反向開車。8) 閉合3AK、4AK開關(guān)，安全閥G3、G4送電。9) 主令、閘手柄置于零位，觀察安全回路指示燈

17、，指示燈亮為安全回路正常，可以開車。2、開車操作要領(lǐng):1) 開車時，首先推出閘柄，調(diào)速柜未運行時，工作閘不會送電。如果是需要慢速啟動時， 可 以把閘柄推至80%位置，待速度穩(wěn)定后再全敞閘2) 運行中使用主令手柄控制車速，推（拉）出行程越大，給定速度越高。不可以施閘控制車速，否則，會造成電機電流振蕩、絞車速度振蕩。3) 正常提升時，到減速點時自動減速，減速后轉(zhuǎn)入爬行速度約0.4米/秒，直至停車。3、行程校準(zhǔn)操作臺顯示的提升行程，是由測速發(fā)電機端編碼器和滾筒側(cè)絕對值編碼器計數(shù)值計算得出，如果絞車進行車?yán)K槽或者換繩檢修會導(dǎo)致深度顯示變化，此時需要人為校準(zhǔn)行程。具體操作辦法是：絞車運行到正向停車位置，

18、將方向解除K和低速開關(guān)DSK旋轉(zhuǎn)90度，同時按下ZA、FA按鈕效行程零點。（手動效零點）（觀察畫面兩行程是否正常）絞車運行一個行程，絞車運行正常，可以正常開車。五、系統(tǒng)的聯(lián)鎖保護1、安全制動接觸器AC線圈回路具有下述聯(lián)鎖保護接點：1) 當(dāng)主令手柄在零位時，制動手柄在全抱閘位置DZK-1接點閉合，同時安全回路所有接點均在正常情況下才允許AC接觸器帶電，同時自鎖解除安全制動。隨后，安全制動與手柄的位置無關(guān)。2) 當(dāng)測速回路斷線或測速發(fā)電機故障不發(fā)電時，PLC檢測不到測速信號或者測速信號過低，測速斷線繼電器JSJ便斷開AC回路緊急制動。3) 超速保護:當(dāng)運行速度超過給定信號10%GSJ1動作；當(dāng)絕對

19、速度超速15%時GSJ2動作，緊急制動。4) JXK1、JXK2為過卷開關(guān)，裝于裝在深指上,進行過卷保護。過卷后的恢復(fù)是靠過卷解除開關(guān)FW，開關(guān)的FW1-2、 FW3-4分別進行左、右過卷的恢復(fù)安全回路。5) 當(dāng)電源2ZK失電或過流時，司機腳踏事故開關(guān)JTK時，2ZK接點斷開，進行緊急制動。6) 測速斷線保護：用減速箱快軸側(cè)軸編碼器作為測速傳感器，即時計算速度，與由測速發(fā)電機來的速度相比，構(gòu)成斷線保護。7) 當(dāng)制動油壓過高5.8時，DY1動作，斷開AC回路。8) 在安全回路每個保護接點都并一個事故顯示燈，以便于維修查找事故點,AC1R按鈕為復(fù)位按鈕。2、輔助保護1) 閘瓦磨損保護。ZMK1-8

20、閘瓦磨損傳感器，當(dāng)閘瓦磨損超過一定值時，BJ報警。2) 當(dāng)潤滑油壓欠壓，DY2動作，使下一次提升過程不能進行，但不阻止本次已開始的提升過程完成。3) 到位、信號閉鎖：到位時，開車方向自動反向閉鎖，正向只能開正向，反之亦然；停點絞車不能啟動。六、常見故障以及處理方法：1、PLC硬件故障：PLC電控系統(tǒng)出現(xiàn)故障一般以外圍設(shè)備設(shè)備居多，在處理問題時應(yīng)及時分清是否為PLC硬件故障，PLC軟件出現(xiàn)故障的可能性極小，可不予考慮。1) CPU模塊（CPU型號：6ES7 314-6CG03-0AB0）：CPU模塊集成了高速計數(shù)器、模擬量輸入 輸出接口、直流24V開關(guān)量輸入輸出接口、PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)通訊接口。CPU設(shè)有紅色故障指示燈：SF燈指示系統(tǒng)硬件、軟件故障；BF燈指示通訊故障。如果發(fā)現(xiàn)故障紅燈亮，可以對CPU進行復(fù)位操作或重新送電，并及時與廠家技術(shù)服務(wù)人員聯(lián)系