提升机低压变频电控系统技术方案

1、全数字双PLC提升机变频电控系统技术方案郑州广众科技发展有限公司技 术 方 案（全数字双PLC提升机变频调速系统）一、总体说明在矿用提升机中，中小功率的提升机多选用低压电机，其传动方式仍是绕线式电动机的电阻调速，即采用继电器、接触器、磁放大器构成的继电器式控制系统，其控制复杂，故障率相对较高，查找故障困难，保护较少，保护精度差，这部分提升机在改造中可选用交直交变频调速传动方式。交直交变频调速和老的TKD切电阻调速相比最大的好处就是将TKD提升机的有级调速变成无级的平滑调速，如果交直交变频传动系统带能量反馈单元，其节能效果比TKD提升机大大提高，TKD提升机消耗在转子电阻上的转差功率能全部回馈电

2、网。如果新建项目选用此种传动方式，电机选型时可直接选用鼠笼电机则更加节约投资。在可靠性、调速性能、节能方面更具有优势。我公司生产的全数字双PLC提升机变频调速系统和原来的TKD提升机控制系统相比在安全性、可靠性、易用性等方面有以下显著特点：1、 可以达到和直流传动相媲美的调速性能，可以连续平滑无级调速；2、 面向安全的主控PLC系统替代原有的继电器控制回路，确保系统具有高度自动化和安全性；3、 监控PLC完成部分控制功能，同时在安全保护方面和主控PLC构成冗余；4、 良好的人机界面，使系统维护变得更方便，操控变得更为简单；5、 全数字深度、速度指示，使深度、速度显示更直接和准确；6、 采用拥有

3、专利技术的国内最先进的手柄，操作更舒适，可靠性更高；7、 高性能矢量控制技术使得系统具有优良的调速性和极宽的调速范围；8、 行程闭环控制，可以准确控制提升容器的减速和停车位置，保护提升机具有最优的运行效率；高性能提升机电气控制系统是传动控制技术、自动控制技术和安全工程技术的完美结合。我们保证提供的系统具有最高的安全性，并使企业获得最大的产能。这一切都是建立在系统采用的最新传动工程技术、优化的传动控制技术以及面向安全的自动化控制技术基础之上的。根据用户的要求和现场的实际情况，提供最适宜的直流或交流传动控制方案。先进的提升机闭环工艺控制系统可以满足各类矿井的特殊要求。二、全数字双PLC提升机变频调

4、速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（2005版）。2、 进口电气设备遵守国际电工委员会IEC标准。3、 现行国家电工委员会及其它有关标准。4、 矿山电力设计规范GB50070-94 5、 JB4263-86交流传动矿井提升机电控设备技术条件6、 煤矿地面多绳摩擦式提升系统设计规范MT5021-19977、 金属非金属地下矿山安全规程GB16424-19968、 低压配电设计规范GB50054-959、 工业过程测量和控制装置的电磁兼容性GB/T13926-9210、 3-35KV交流金属封闭开关设备GB3906-9111、 快速瞬变干扰实验IEC61000-4-412、

5、 浪涌抗扰性实验IEC61000-4-513、 直流传动矿井提升机电控设备 第二部分晶闸管电控设备（JB/T6754.2-93）14、 干式变压器G通用技术条件GB11022-9115、 旋转电机定额和性能ZBC55200016、 高压开关设备通用技术条件GB1102217、 电控装置的静动态性能指标完全满足提升机四象限运行工矿的要求，在电网电压波动+10%范围内，能实现恒转矩提升并满足一定的过载能力和安全系数。18、 电控装置电磁兼容性符合IEC801并能够承受提升机和通风机运行时的地坪振动。19、 安全回路和安全监视等关键电路采用冗余结构设计。20、 井筒电气设备满足防尘、防水、防爆要求。

6、21、 电控系统采用原装进口双PLC（日本三菱FX2N系列）控制，其中交直交变频器、可编程控制器等关键设备为进口产品。三、 主要技术参数（用户填写）（一）提升机技术参数1. 提升方式：满足手动、自动、检修、应急开车方式2. 提升机型号：3. 提升高度：4. 提升最大速度：5. 深度指示器：6. 工作水平数：（二）提升机主传动电机技术参数1 电动机型号：2 工作电源：380V3 电机额定转速：4 电机功率：88KW5 电机额定电流：四、电气控制系统（一）总体控制思路 采用先进的变频器作为驱动装置，完美的矢量控制方式实现高精度的速度控制，节能效果明显，具有完善的软硬件保护环节，各主要保护实现双线制

7、，提升机按照预定的速度图和提升要求实现平稳的起动、运行、减速、制动和停车。（二）系统组成1、操作台 操作台是本系统的核心部件，采用一体式操作台，操作台上装有指示灯、仪表、按钮、旋钮、转换开关、主令控制器、手闸控制器和触摸屏，能实现提升机运行的各种控制工艺的要求。元器件布局合理，箱体结构符合人体工程学。 指示灯主要指示提升机的运行状态、信号指示、安全状态等信号。 仪表主要显示操作台电源电压、KT线圈电流或比例阀电压等数据。 按钮主要控制操作台电源启停、制动泵启停、调节制动油压和变频复位等。 旋钮主要控制速度选择、切除语言报警、切除自动换向、制动泵选择、应急方向等。 转换开关主要控制安全阀、润滑泵

8、、调绳阀。 主令控制器主要控制变频给定的大小。 手闸控制器主要控制液压闸的开度。 触摸屏主要显示提升机的运行参数，包括提升速度、提升位置、电机电流、油压等等，以及显示故障信息。 操作台的内部采用两台性能稳定的三菱FX2N系列PLC作为控制核心，第一台为主控机负责提升机的主程序，第二台为监控机负责信号打点、语音报警和后备保护，两台PLC有主有从，互有分工，相互监视实现了安全回路的双线制。重要的输入输出信号采用继电器隔离后进出PLC，在安全回路中采用软件和硬件相串联的控制方式提高安全性。通过PLC程序可以实现手动、自动、检修等工作方式；结合外围安装的轴编码器，时时监控提升机的运行位置和速度，实现对

9、调速系统速度给定和液压制动的控制；同时检测外围故障作出准确的判断和处理；实现完善的保护功能，包括等速段过速、减速段过速、井口限速、过卷、电机过流、制动油过压、润滑油欠压、闸瓦磨损、煤位超高、松绳、深指失效、轴编失效、绞车反转、变频故障等等；在PLC出现故障无法工作时，可以利用应急提升慢速将滚筒提升至井口或下放至井底。操作台内部还配备有UPS不间断电源，在操作台突然断电时能够确保PLC正常工作和存储数据以及实现安全制动。操作台内部还配备有我公司自行研制的语音报警模块，在系统发生故障时通过语音帮助维护人员迅速查找故障点。在发生意外情况时，司机可以通过急停开关断掉变频器电源，紧急停车。2、变频柜变频

10、柜是本系统的执行部件，采用磁通矢量控制的SPWM正弦波脉宽调制技术，具有调速精度高、调速范围大、起动转矩大、自动转矩补偿功能等特点，并且自身具备了完善的保护功能，省去了若干外围硬件。它通过接收操作台启停的开关量信号以及速度给定的模拟量信号来驱动电机，并且向操作台返回故障信号和电机电流信号。变频器选用日本安川变频器（变频器也可依客户要求更换品牌），具有性能稳定，运行可靠，起动力矩和加速力矩以及制动力矩大等特点。3、制动柜制动柜是在提升机负力运行时，将回馈的能量以电阻发热的形式消耗掉。若选用四象限变频器则不需要制动柜。五、保护功能序号保护类型保护功能参数设置1行程保护外部过卷保护距离0.4m 内部

11、过卷保护距离0.5m 可调反 转反转1m或反转速度大于0.5m/s2速度保护等速段过速超过全速的15%减速段过速超过预定速度的10%接近停车位限速接近井口限速2m编码器失效保护主机监机相差4米 可调4系统附加保护主令零位手闸零位脚踏紧停停车信号保护方向记忆电机过流电流大于额定电流的1.5倍深指失效保护误差大于3m动作制动油超温润滑油超温闸瓦磨损松绳保护有报警二级制动过卷切换保护制动油过压保护6Mpa 可调润滑油欠压保护0.05Mpa可调变频装置故障变频未运行故障六、外围部件（一）TCK系列磁性感应开关为了实现停车、减速、定点检测、保护等功能，外围开关选用非接触式高可靠、高精度的TCK系列磁性感

12、应开关，过卷开关另设一套机械式LX4开关。（二）测速装置为了提高测速精度，选用轴编码器代替测速发电机。七、新型电控系统与老式转子串电阻调速系统的比较名称变频串电阻调速精度高低冲击电流小大加减速平稳波动大节能效果平均节能20%无闸瓦磨损较小严重维护费用低高安全性高低系统结构简单复杂故障率低高发热量小大触头氧化无严重停车位准确不准确机械震动小大控制线路简单复杂转子串电阻调速，用交流接触器或者可控硅进行电阻切除从而达到调速的目的，这样的调速方式在启动、换挡时会产生较大的冲击电流，大量的电能消耗在电阻上，造成能源的极大浪费，并且在减速与低速爬行过程中主要依靠工作闸来控制，对闸瓦的磨损比较严重，需要经常

13、更换，增加了维护费用，同时提升系统的安全性也受到了很大影响。由于变频器具有软启动、软停止功能，对闸瓦的磨损比较小，加减速平稳，安全性高，且四象限运行节能效果显著等优点，符合国家节能政策，因此采用变频调速为最佳方案。说明： 调速精度转子串电阻调速是用交流接触器或者可控硅进行电阻切除从而达到调速的目的，属于有极调速，这种调速方法就决定了它不可能有高的调速精度，而变频调速是通过改变电机的工作频率，从而改变电机的转速，属于无极调速，具有很高的调速精度。 冲击电流 转子串电阻调速在启动、换挡时会产生较大的冲击电流，这种冲击无论是对电机还是对电控设备都会影响其使用寿命，而变频器具有软启动功能，在启动时会遏

14、制电流的冲击，延长设备的使用寿命。 加减速过程 转子串电阻调速属于有机调速，在加减速时是一级一级往上加速或往下减速，就像是上楼梯，而变频调速是无极调速，调速平滑，就像是坐电梯。 节能效果 转子串电阻调速需要将大量的电能消耗在电阻上才能达到减速的目的，造成电能的极大浪费，而变频器可以四象限运行，在电机减速或下放重物时可以将势能转换成电能返回电网，节约电能达20%以上。 维护费用由于转子串电阻调速没有较高的调速精度，从而在减速时需要依靠磨闸皮来减速，对闸皮的磨损非常严重；串电阻调速系统由操作台、换向柜、动力制动柜、加速柜、大量电阻组成，结构复杂导致故障率较高；串电阻调速通过切换电阻来调速，从而导致接触器或可控硅需要频繁动作，触头打火严重，需要经常更换，而换用变频调速这些问题都不再存在。 控制线路 转子串电阻调速需要用到大量的接触器和继电器，硬件环节非常复杂，一旦出现故障，查找故障点很困难，而变频调速应用了先进的变频器，从而减少了大量的硬件环节，控制回路非常简单，故障率很低。八、供货明细表序号型号名称数量备注1KJBP-ZKT操作台1台589922KJBP-BPG变频柜1台1091843KJBP-ZDG制动柜1台129644TCK型磁开关1套21005TS型磁铁1套6006E6B2-CWZ6C编码器2个2960