礦井提升機(jī)交流拖動(dòng)電控系統(tǒng)技術(shù)改造

1、礦井TKD式電控提升機(jī)交流拖動(dòng)技術(shù)改造L.S.H 2010年12月26日Saturday前言針對(duì)國(guó)內(nèi)礦山生產(chǎn)開發(fā)使用的一些工程設(shè)備，基本采用礦山礦井提升機(jī)的模式。我國(guó)礦山的特色之一是中小型礦山占絕大多數(shù)。礦井提升機(jī)交流拖動(dòng)采用繞線式交流電動(dòng)機(jī)通用轉(zhuǎn)子外加金屬電阻進(jìn)行調(diào)速。具有方法簡(jiǎn)單、產(chǎn)品價(jià)格低、現(xiàn)場(chǎng)工人和技術(shù)人員容易掌握等優(yōu)點(diǎn)。所以這種提升機(jī)電控還要在我國(guó)使用相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。這種電控形式的提升機(jī)占90%左右。進(jìn)一步改造這種交流提升機(jī)電控是十分必要的。我們就如下使用較為廣泛的電控系統(tǒng)做闡述。一、示例就目前使用比較多的電控系統(tǒng)TRD-A2-1286系統(tǒng)說(shuō)明如下：1、主回路。如圖：電動(dòng)機(jī)定子回路和主

2、回路2、轉(zhuǎn)子回路。如圖：3、安全回路。如圖：4、測(cè)速發(fā)電機(jī)回路。如圖： 5、控制回路。如圖：6、輔助回路。如圖：7、轉(zhuǎn)子接觸器延時(shí)繼電器回路。如圖：控制線路的運(yùn)行簡(jiǎn)述：各種提升系統(tǒng)的運(yùn)行一般可分為起動(dòng)、加速、等速、減速、爬行、停車等幾個(gè)階段。在運(yùn)行的各個(gè)階段中，根據(jù)負(fù)載和運(yùn)行方向的不同以及力圖和速度圖的計(jì)算，一般有以下幾種基本運(yùn)行方式：1. 正力加速-等速運(yùn)轉(zhuǎn)-負(fù)力減速；2. 正力加速-等速運(yùn)轉(zhuǎn)-正力減速；3. 正力加速-發(fā)電制動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)-負(fù)力減速；4. 腳踏動(dòng)力制動(dòng)；5. 低速電動(dòng)運(yùn)動(dòng)（驗(yàn)繩）。帶動(dòng)力制動(dòng)裝置的提升機(jī)電控系統(tǒng)，可以滿足上述幾種運(yùn)行方式，減速階段正力和負(fù)力減速的轉(zhuǎn)換由開關(guān)2HK實(shí)現(xiàn)

3、，其他運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換，由控制線路的動(dòng)作完成。二、當(dāng)前這種控制系統(tǒng)存在的優(yōu)缺點(diǎn)：這類拖動(dòng)也就是我們常說(shuō)的交流拖動(dòng)。它是在轉(zhuǎn)子回路內(nèi)接入一定的電阻，達(dá)起動(dòng)（分8級(jí)和5級(jí)）及配合機(jī)械閘調(diào)速目的。這種拖動(dòng)方式投資小、技術(shù)簡(jiǎn)單、用戶易于掌握。目前還有廣大的市場(chǎng)，但這種拖動(dòng)方式技術(shù)落后、效率低、可靠性差需要技術(shù)改造。三、具體對(duì)這種電控系統(tǒng)技術(shù)的改造方案就我們國(guó)家的情況來(lái)說(shuō)，交流拖動(dòng)提升機(jī)電控還有廣大的市場(chǎng)。在我國(guó)部分礦山，尤其是中小型礦井技術(shù)經(jīng)濟(jì)力量不足。雖然近幾年礦井提升機(jī)晶閘管供電直流拖動(dòng)方式有了很快的發(fā)展、運(yùn)行可靠性有了很大的提高。但與容量相同的交流傳動(dòng)電控相比，直流拖動(dòng)在價(jià)格上要貴上4-5倍。所以

4、交流傳動(dòng)電控設(shè)備在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期還將與直流系統(tǒng)共存。因此有必要對(duì)交流電控系統(tǒng)進(jìn)行如下技術(shù)改造：1、基本控制單元電子模塊化就電控設(shè)備發(fā)展而言，把復(fù)雜的控制系統(tǒng)按功能劃分為若干子系統(tǒng)、環(huán)節(jié)，把這些子系統(tǒng)、環(huán)節(jié)制成部件，使系統(tǒng)硬件簡(jiǎn)化，從而提高通用化、部件化、系統(tǒng)化，這就是發(fā)展方向。提升機(jī)電控是由若干功能環(huán)節(jié)回路組成，可調(diào)閘、限速、動(dòng)力（低頻）制動(dòng)的閉環(huán)控制、測(cè)速回路、延時(shí)繼電器回路等，原來(lái)這些回路主要由磁力放大器、電磁繼電器及管型電阻、磁盤電位等分元件組成，靜動(dòng)態(tài)性能差、維護(hù)使用不便。根據(jù)功能環(huán)節(jié)研制相應(yīng)的專用電子模塊或裝置，可以替代上述回路的作用，并且電控集成化提高、硬件配件簡(jiǎn)潔、電氣性能優(yōu)良、使用

5、可靠、維護(hù)工作量小?？刂祁惸K有：KTXS可調(diào)速閘限速模塊，可以代替原磁放大器CF1、CF2環(huán)節(jié)；KTDL（P）動(dòng)力（低頻）制動(dòng)控制模塊，替代原磁放大器CF3環(huán)節(jié)等等。另外還有一些保護(hù)模塊，這些模塊組成的提升機(jī)控制設(shè)備，可供高壓、低壓帶動(dòng)動(dòng)力制動(dòng)或低頻制動(dòng)，8級(jí)起動(dòng)，單電動(dòng)機(jī)、雙電動(dòng)機(jī)控制使用。2、主回路改造2-1主回路真空化提升機(jī)主回路包括高壓開關(guān)柜、高壓換向器、轉(zhuǎn)子接觸器等幾部分。將真空器件應(yīng)用到上述幾部分完全取代過(guò)去空氣式接觸器、少油斷路器，是新一代礦井提升機(jī)專用設(shè)備。采用真空器件，具有設(shè)備體積小、噪聲小、維護(hù)量小、節(jié)能增效、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。2-2轉(zhuǎn)子晶閘管控制轉(zhuǎn)子晶閘管控制柜用于繞線轉(zhuǎn)

6、子異步電動(dòng)機(jī)加轉(zhuǎn)子外接金屬電阻的情況下對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子外接電阻的多少進(jìn)行無(wú)觸點(diǎn)控制，從而達(dá)到對(duì)電動(dòng)機(jī)加速、等速、減速進(jìn)行控制即調(diào)速的目的，被控電動(dòng)機(jī)功率可以大于1000kW，既可與新安裝的設(shè)備配套，也適合了對(duì)原空氣接觸器或真空接觸器電控進(jìn)行技術(shù)改造。兩只反并聯(lián)晶閘管代替接觸器的主觸點(diǎn)具有以下優(yōu)點(diǎn)：具有足夠的電壓、電流余量，完全滿足轉(zhuǎn)子外接電阻在切換過(guò)程中的電壓、電流容量的要求；沒(méi)有必要的過(guò)電壓、過(guò)電流保護(hù)措施，確保晶閘管長(zhǎng)期可靠地穩(wěn)定運(yùn)行；無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)噪聲、長(zhǎng)壽命、無(wú)需維護(hù)；在切換電阻過(guò)程中，連續(xù)平穩(wěn)，不會(huì)造成電動(dòng)機(jī)電流的沖擊，有利于延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)及主機(jī)設(shè)備的壽命；對(duì)老式空氣接觸器的改造過(guò)程中，不需重新

7、布置轉(zhuǎn)子電阻，也不必要換動(dòng)力電纜。3、采用PLC數(shù)字化技術(shù)、改造交流提升機(jī)電控控制方式就計(jì)算機(jī)技術(shù)在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況而言，可編程控制器PLC是目前作為工業(yè)控制最理想的機(jī)型，它采用計(jì)算機(jī)技術(shù)、安照事先編好并存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)部一段程序來(lái)完成提升機(jī)的操作控制，采用PLC控制，硬件簡(jiǎn)潔、軟件靈活性強(qiáng)、調(diào)試方便、維護(hù)量小，PLC技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種提升機(jī)控制，配合一些提升機(jī)專用電子模塊組成的提升機(jī)控制設(shè)備，可供控制高壓帶動(dòng)力制動(dòng)或低頻制動(dòng)，單、雙機(jī)拖動(dòng)等。全數(shù)字動(dòng)力制動(dòng)電源裝置采用原裝進(jìn)口全數(shù)字直流調(diào)試器作為核心部件具有以下優(yōu)點(diǎn)：硬件配置簡(jiǎn)單、調(diào)速簡(jiǎn)單、維護(hù)量?。恢骰芈窞槿嗳貥?，速度、電流雙閉環(huán)；電

8、流脈動(dòng)小、調(diào)節(jié)平滑、制動(dòng)力強(qiáng)、制動(dòng)平穩(wěn)；帶模擬凸輪板速度給定信號(hào)，速度閉環(huán)不需要靠深度指示器上的限速凸輪板機(jī)構(gòu)完成；帶3只速度繼電器1VJ、2VJ、3VJ，用于在制動(dòng)過(guò)程中切換轉(zhuǎn)子電阻以獲得最佳的制動(dòng)效果；有自診斷功能，能隨時(shí)咨詢對(duì)報(bào)警、運(yùn)行狀態(tài)、參數(shù)的綜合診斷及監(jiān)視信息；全數(shù)字動(dòng)力制動(dòng)電源自能與6kV和10kV，高壓電動(dòng)機(jī)配套使用。全數(shù)字低頻裝置采用全數(shù)字變頻器和邏輯無(wú)環(huán)流技術(shù)，省去有環(huán)流系統(tǒng)的3個(gè)環(huán)流電抗器，具有體積小、噪聲低、空載損耗小等特點(diǎn)。減速段速度條件采用低頻發(fā)電制動(dòng)方式，將系統(tǒng)的動(dòng)能反饋給電網(wǎng)，與動(dòng)力制動(dòng)減速相比，不僅調(diào)速性能好、減速與爬行自然過(guò)渡，而且節(jié)能效果顯著。采用現(xiàn)代智能

9、控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)速度電流閉環(huán)調(diào)節(jié)，負(fù)力減速階段在各種負(fù)載條件下均可嚴(yán)格按照給定的速度圖運(yùn)行，使交流拖動(dòng)系統(tǒng)在減速段達(dá)到直流拖動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)速性能，減速段到爬升段過(guò)渡平滑。由于裝置優(yōu)良的調(diào)節(jié)性能和發(fā)電狀態(tài)的自然過(guò)渡，在提升系統(tǒng)的最大靜張力差允許范圍內(nèi)均能實(shí)現(xiàn)正力減速與爬行、負(fù)力減速與爬行及驗(yàn)繩等多種工作方式，能滿足主、副井提升的所有控制要求。系統(tǒng)具有完善的自診斷功能，通過(guò)液晶顯示器可以指示各種故障信息（70余種）、速度圖和系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)等，提高了系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性，三相低頻電源裝置調(diào)節(jié)參數(shù)都可以通過(guò)操作面板按鍵完成，并通過(guò)液晶顯示屏進(jìn)行機(jī)或編碼器的情況下，零速起動(dòng)轉(zhuǎn)矩達(dá)150%，確保低速爬行時(shí)的起動(dòng)與

10、運(yùn)行特性。技術(shù)參數(shù)如下：輸入電壓380V（AC）、輸出電壓0660V、輸出頻率14Hz，減速段頻率從大到小連續(xù)變化，輸出頻率緊緊跟隨給定頻率，并且頻率與電流值可以準(zhǔn)確指示出來(lái)。4、配用安全可靠的監(jiān)控裝置為了提高系統(tǒng)的可靠性，必須對(duì)提升機(jī)各種物理量進(jìn)行監(jiān)控，例如速度。還要對(duì)有關(guān)的控制單元的工作情況進(jìn)行監(jiān)視，一臺(tái)可靠的監(jiān)控裝置是必不可少的。4-1 KTJC-S礦井提升機(jī)上位監(jiān)控系統(tǒng)該裝置作為提升機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，以IPC工業(yè)計(jì)算機(jī)為主機(jī)，配高分辨率彩顯及打印機(jī)，可實(shí)現(xiàn)圖表、漢字顯示及打印，實(shí)時(shí)報(bào)警。具有提升信號(hào)顯示系統(tǒng)，綜合后備保護(hù)。重輕故障自診斷，深度、速度、壓力等實(shí)時(shí)顯示，提升機(jī)運(yùn)行過(guò)程各類關(guān)鍵數(shù)據(jù)

11、及施工過(guò)程記錄、初步管理系統(tǒng)等方面功能，作為PLC的上位機(jī)，通過(guò)通信方式實(shí)現(xiàn)監(jiān)控目的，可與PLC系列電控配套使用。4-2 KTMN全數(shù)字監(jiān)控器KTMN全數(shù)字監(jiān)控器是利用先進(jìn)的電子技術(shù)和元件，按照提升機(jī)運(yùn)行的控制工藝，精心設(shè)計(jì)制造的全數(shù)字監(jiān)控器，以取代原機(jī)械式監(jiān)控器。選用高性能的PLC作為全數(shù)字監(jiān)控器的控制核心部件，行程開關(guān)的動(dòng)作位置可按實(shí)際需要任意設(shè)定。速度給定曲線設(shè)定后自動(dòng)生成。具有穩(wěn)壓濾波功能的UPS電源保證了監(jiān)控器的外部停電情況下，能夠真實(shí)檢測(cè)提升機(jī)的位置。配套使用的數(shù)字式深度指示器同時(shí)具有模擬粗針指示和數(shù)碼指針功能。全數(shù)字監(jiān)控器采用模塊化結(jié)構(gòu)，控制參數(shù)設(shè)置方便靈活，適用于單繩、多繩、單水平、多水平的提升機(jī)系統(tǒng)。4-3 KTJC型智能監(jiān)控裝置本裝置以STD工業(yè)控制機(jī)為主機(jī)，配高分辨率彩顯及打印機(jī)，可實(shí)現(xiàn)圖標(biāo)、漢字顯示及打印，實(shí)時(shí)報(bào)警。取代原機(jī)械式監(jiān)控器、機(jī)械式深度指示器及速度表等功能?？捎糜诮涣?、直流提升機(jī)系統(tǒng)監(jiān)控。DPV型數(shù)字深度指示器是礦井提升機(jī)機(jī)電一體化專用電子部件，具有標(biāo)準(zhǔn)電平的并行接口電路和標(biāo)準(zhǔn)RS232C串行接口電路，可以方便的與可編程序控制器（PLC）或工業(yè)控制計(jì)算機(jī)等具有相應(yīng)接口的控制裝置配套使用，安裝在操作臺(tái)上作為提升器的粗度指示和精度指示。五、小結(jié)：近幾年來(lái)，國(guó)外