變頻電控技術(shù)在煤礦山PLC提升機(jī)上的運(yùn)用

PAGE變頻電控技術(shù)在礦山PLC提升機(jī)上的運(yùn)用摘要：本文主要介紹了在PLC提升絞車上采用變頻電控系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)、系統(tǒng)實(shí)施的過程以及電控系統(tǒng)的運(yùn)行測試。絞車變頻電控技術(shù)在井下斜井提升機(jī)上的綜合應(yīng)用，使設(shè)備的各項(xiàng)保護(hù)得到了完善，提升機(jī)得以安全、高效的提升并滿足《煤礦安全規(guī)程》的要求。該電控系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，具有廣闊的市場前景。關(guān)鍵詞：PLC提升絞車變頻電控優(yōu)點(diǎn)控制原理市場前景0概述礦井提升機(jī)廣泛用于煤炭、有色金屬、黑色金屬、非金屬、化工等礦山的豎井、斜井的提升系統(tǒng)用作提升礦物和物料等，是礦井系統(tǒng)設(shè)備的咽喉，在整個(gè)生產(chǎn)過程中，占有非常重要的地位，礦用生產(chǎn)是24小時(shí)連續(xù)作業(yè)，即使短時(shí)間的停機(jī)維修也會(huì)給生產(chǎn)帶來很大損失。因此，設(shè)備的安全可靠運(yùn)行就顯的特別重要。礦用提升絞車目前大多采用轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速的電控系統(tǒng)，這種系統(tǒng)的制動(dòng)方式為能耗制動(dòng)，制動(dòng)所產(chǎn)生的能量全部消耗在電阻上。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速屬有級(jí)調(diào)速，開環(huán)控制，調(diào)速范圍小，調(diào)速精度低，爬行速度不易控制，尤其是重物下放時(shí)，需要?jiǎng)恿χ苿?dòng)與轉(zhuǎn)子串電阻及制動(dòng)閘配合操作，司機(jī)不易控制，安全性能差。在減速時(shí)和下放重物時(shí)，投入動(dòng)力制動(dòng)，不僅消耗外加直流電能，而且還將電動(dòng)機(jī)上的再生電能消耗在轉(zhuǎn)子串接的電阻上，浪費(fèi)了大量的電能，且運(yùn)行維護(hù)量大，維護(hù)費(fèi)用高。還有一種控制方式是變頻控制，變頻絞車電控系統(tǒng)從根本上解決了原有的防爆電阻調(diào)速控制系統(tǒng)所存在的各種弊端，使井下防爆絞車電控系統(tǒng)邁上了一個(gè)新的臺(tái)階。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和變頻技術(shù)的成熟，國家明文規(guī)定，在提升絞車系統(tǒng)中，使用交流變頻調(diào)速器。1變頻控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)采用變頻調(diào)速技術(shù)，在提升減速及下降過程中，如電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過同步轉(zhuǎn)速而進(jìn)入了發(fā)電狀態(tài)，變頻器會(huì)自動(dòng)進(jìn)行能耗制動(dòng)。在工作過程中，電路中的開關(guān)及接觸器一直處于閉合狀態(tài)，變頻器處于工作狀態(tài)，可頻繁啟動(dòng)。在下降過程中，改變變頻器的輸出頻率，即改變同步轉(zhuǎn)速，下降速度隨之改變。在接到停機(jī)信號(hào)時(shí)，變頻器給電機(jī)提供一直流電流，通過直流制動(dòng)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位。礦用提升絞車變頻調(diào)速技術(shù)試驗(yàn)表明，其各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求和《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，具有價(jià)值。2系統(tǒng)構(gòu)成提升機(jī)電控系統(tǒng)分為以下幾部分：電源柜、變頻器、PLC控制臺(tái)、操作控制臺(tái)和各種傳感器等幾部分組成。1)電源柜電源柜主要通過隔離開關(guān)向變頻器、提升機(jī)供電，同時(shí)為PLC控制臺(tái)、操作控制臺(tái)提工作電源。2)PLC控制臺(tái)本提升機(jī)系統(tǒng)采用PLC進(jìn)行控制,PLC監(jiān)視運(yùn)行狀況，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，啟用故障備用信號(hào),并在操作臺(tái)的觸摸屏上有醒目的故障顯示，提醒維修人員對(duì)其進(jìn)行維護(hù)；維護(hù)中備用信號(hào)啟動(dòng),不影響系統(tǒng)的正常提升。3)變頻器變頻器作為提升專用變頻器它還具有特殊提升機(jī)功能：特殊的應(yīng)用程序，包括標(biāo)準(zhǔn)提升機(jī)系統(tǒng)的功能；轉(zhuǎn)矩記憶，功率優(yōu)化，限幅開關(guān)監(jiān)控，機(jī)械制動(dòng)器控制，轉(zhuǎn)矩驗(yàn)證等。4)控制臺(tái)控制臺(tái)上設(shè)有自動(dòng)、手動(dòng)、檢修轉(zhuǎn)換開關(guān)，前方操作臺(tái)上設(shè)有液晶觸摸屏，左右側(cè)操作臺(tái)設(shè)有操作手柄、潤滑、工作閘液壓站電機(jī)的起停控制開關(guān)。A、在控制臺(tái)上的液晶觸摸屏上采用翻頁的方式做有幾幅組態(tài)界面：監(jiān)控主界面、閘控液壓站界面、后備保護(hù)界面、故障查詢界面、電源監(jiān)控界面、變頻器運(yùn)行界面、提升信號(hào)狀態(tài)。B、每個(gè)界面上均有返回主界面的按鈕，主界面上主要監(jiān)視矸石車的實(shí)際運(yùn)行位置、提升時(shí)每個(gè)時(shí)刻的速度、液壓站的運(yùn)行狀況、較嚴(yán)重的故障報(bào)警。主界面上還有相應(yīng)的提升信號(hào)顯示。C、閘控液壓站界面主要顯示液壓站的油壓、油溫、液位、液壓站的電機(jī)工作狀態(tài)、潤滑油壓力、松閘指示等。D、后備保護(hù)界面主要顯示：深度指示器監(jiān)視、松繩保護(hù)、電機(jī)溫度保護(hù)、減速器溫度保護(hù)、減速點(diǎn)保護(hù)、減速點(diǎn)失效保護(hù)、上2m開關(guān)故障、下2m開關(guān)故障、上同步開關(guān)故障、下同步開關(guān)故障、上過卷、下過卷、上減速開關(guān)故障、下減速開關(guān)故障、錯(cuò)向保護(hù)、減速過速、等速過速、一級(jí)制動(dòng)、二級(jí)制動(dòng)、電流過載等E、故障查詢界面主要用于對(duì)各種故障情況進(jìn)行查詢、追憶，便于對(duì)設(shè)備的維護(hù)和管理F、電源監(jiān)控界面主要顯示系統(tǒng)的電源原理圖及主回路電流和電壓。G、變頻器運(yùn)行界面可以顯示變頻器運(yùn)行時(shí)的各種參數(shù)：散熱器的溫度、電流、頻率、轉(zhuǎn)矩及各種故障。系統(tǒng)中變頻的工作原理6KV絞車變頻調(diào)速電控系統(tǒng)主要有變頻器、操作臺(tái)和傳感器。①以JD-BP37-300T型高壓提升變頻器對(duì)絞車電機(jī)調(diào)速為例闡述：圖1高壓提升變頻器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖JD-BP37-300T高壓提升變頻器主要性能指標(biāo)變頻器功率300KW額定輸出電流36A輸入頻率50Hz±5Hz額定輸入電壓6KV允許電壓波動(dòng)±20%輸入功率因數(shù)≥0.98輸出頻率范圍0～50Hz輸出電壓范圍0～6KV頻率分辨率0.01Hz加速時(shí)間可由用戶生產(chǎn)工藝設(shè)定減速時(shí)間可由用戶生產(chǎn)工藝設(shè)定變頻器效率≥96%操作鍵盤中文彩色液晶觸摸屏界面語言簡體中文過載能力100%連續(xù)160%連續(xù)1min220%允許1.5S可提供直流制動(dòng)、回饋制動(dòng)等多種制動(dòng)方式?？蓾M足電動(dòng)機(jī)的四象限工作要求。②操作臺(tái)操作臺(tái)上設(shè)有各種工況顯示設(shè)備，以彩色液晶顯示屏為主要顯示設(shè)備，可以觀察PLC運(yùn)行情況，各外部接點(diǎn)動(dòng)作狀態(tài)，各模擬量回路狀態(tài)等，更加方便維修工作。同時(shí)還具有必要的開關(guān)量、模擬量的數(shù)字顯示，可以獨(dú)立提供必要的提升數(shù)據(jù)，其中包括：安全回路指示燈，油壓數(shù)字顯示液壓表，減速、故障聲光報(bào)警顯示，高、低壓表,電流表等。③各種傳感器。6KV絞車變頻調(diào)速電控系統(tǒng)電氣保護(hù)實(shí)驗(yàn)該系統(tǒng)具有以下幾種保護(hù)：（1）立即安全自動(dòng)故障：該類故障綜合在硬軟件安全電路中。安全電路正常時(shí)吸合，有緊急故障時(shí)釋放。一旦安全電路釋放，就會(huì)立即變頻器，跳制動(dòng)油泵，并控制油壓系統(tǒng)電磁閥實(shí)施安全制動(dòng)，抱安全閘。主要的安全制動(dòng)故障有：①轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)故障：如主回路和控制回路電源故障,主電機(jī)過溫、堵轉(zhuǎn),變頻器故障等。②過卷故障。③超速故障：如等速、超速,減速段定點(diǎn)超速和連續(xù)超速等。④緊急故障。⑤液壓制動(dòng)系統(tǒng)故障：如制動(dòng)油泵跳,系統(tǒng)油壓高等。⑥錯(cuò)向。⑦測速機(jī)、軸編碼器斷線（深指斷軸）。⑧松繩故障。（2）先電氣制動(dòng)、后安全制動(dòng)故障：這類故障發(fā)生后，轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行減速，當(dāng)速度降到爬行速度時(shí)會(huì)立即轉(zhuǎn)為緊急制動(dòng)。這類故障主要有：事故停車，閘瓦磨損。（3）完成本次開車后、不允許再次開車故障：開車前如出現(xiàn)這類故障，則開不起車；如在運(yùn)行過程現(xiàn)，則允許本次開車完成，但不允許下次開車，除非故障解除后。這類故障主要有指電機(jī)過溫報(bào)譶,液壓站油溫過高等。我們進(jìn)行了過卷、超速、錯(cuò)向、編碼器斷線、松繩、過載、欠壓、缺相、閘瓦磨損等保護(hù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果各項(xiàng)保護(hù)均能可靠動(dòng)作，且顯示靈敏正確，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。4絞車變頻調(diào)速電控系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)鮰錄在電控系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)過程中，絞車的運(yùn)行狀況連續(xù)監(jiān)測記錄，主要有以下幾個(gè)方面。（1）6KV絞車高壓變頻電控系統(tǒng)在環(huán)境潮濕度極大的情況下，連續(xù)安全運(yùn)行。（2）6KV絞車高壓變頻電控系統(tǒng)能夠適應(yīng)絞車頻繁啟動(dòng)停止的工況要求，證明該系統(tǒng)能滿足絞車頻繁啟動(dòng)停止的工況要求。（3）6KV絞車高壓變頻電控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了低速大轉(zhuǎn)矩運(yùn)行，在運(yùn)輸過程中，由于軌道坡條件惡劣，出于安全考慮，需要絞車低速運(yùn)行，變頻絞車電控系統(tǒng)充分發(fā)揮其低速時(shí)可大轉(zhuǎn)矩運(yùn)行的特點(diǎn)，既安全又高效地完成了支架運(yùn)輸任務(wù)。（5）在實(shí)驗(yàn)過程中，絞車啟動(dòng)平穩(wěn)，加速過程正常。絞車運(yùn)行過程中，司機(jī)通過主令手把調(diào)整變頻器的輸出頻率,實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，減速點(diǎn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)減速，停車平穩(wěn)。4結(jié)束語絞車變頻調(diào)速電控系統(tǒng)具有控制性能優(yōu)良、操作簡便、運(yùn)行效率高、維護(hù)工作量小等諸多優(yōu)點(diǎn)，隨著變頻調(diào)速技術(shù)的日益成熟與能源節(jié)約要求的必然趨勢，它正成為礦山提升機(jī)傳動(dòng)的發(fā)展方向。據(jù)