2JK2.5机械电控成套技术协议

12JK-3.01.5/31.5矿 井 提 升 机技术协议书甲方： 乙方：洛阳九亿重工有限公司2矿井提升机技术协议书（机械电控成套）供方：洛阳九亿重工有限公司需方： 甘肃山丹汇昌煤业供需双方经友好协商，就需方所订矿井提升设备2J K-3.01.5/31.5机械及电控部分的有关技术问题，达成如下协议：一、 设备名称及型号1. 设备名称：矿井提升机2. 设备型号：2JK-3.01.5/31.5 壹台/套二、 提升机主要技术参数1.卷筒个数 2 个2.卷筒直径 3000 mm3.卷筒宽度 1500 mm4.最大静张力 135 kN5.最大静张力差 90KN6.钢丝绳直径 36 mm7.最大提升速度 3.0m/s8.提升高度： 272m9.减速器及速比： 行星齿轮减速器 i=31.510.电动机: 400KW/660V 型号：YPT400KW-10 740r/min 11.调速方式： 低压 660V 变频调速三、 技术要求（按照矿方现有基础进行测绘、设计、制造）1.主轴装置：卷筒:采用整体焊接结构，整体退火工艺，消除卷筒的焊接应力；主轴:主要承受着整个主轴装置自重、外载荷和传递全部扭矩，用优质碳钢锻制；主轴承:是承受整个主轴装置自重和钢丝绳上全部载荷的支持部件，采用球面滚子轴3承，油脂润滑。这种轴承调心性能好，能承载较大的径向负荷和抗冲击力，同时也能承受少量的轴向力，使用寿命长、效率高、维护方便。 主轴端：预留编码器接口，包含塑衬。 2. 盘形制动器采用油缸后置式盘形制动器，它具有惯量小、动作快、可调性能高、通用性高、基础简单、维修调整方便，制动安全可靠，解决了漏油问题等优点；在矿井提升机上做工作制动和紧急制动用，其驱动和控制由单独的液压站完成，具有检修制动器的锁定功能，每一付制动器上都装有截止阀，当检修制动器时，可一付一付地进行。3. 行星齿轮减速器配硬齿面行星齿轮减速器，使用寿命长，传动效率高（98%） ，体积小，重量轻，噪音低，维护简单，方便；4.恒力矩液压站恒力矩液压站 TE190，满足煤矿安全规程对提升机加减速度的要求，所有电磁阀采用统一型号，能互换，电压 24V，两台完全独立泵，油路系统互不共用，采用进口比例阀、油泵；5. 牌坊式深度指示器采用牌坊式深度指示器，指示深度直观，易于司机观察；6. 润滑油站配专用润滑油站，对减速器进行强制润滑、保护，采用双机双泵系统，一套工作，一套备用；7. 电动机制动器设电动机制动器，与盘形制动器同步动作，能有效地吸收较大的电动机转子的转动 惯量，减少在启动和停车时对减速机齿轮的冲击，有效保护行星齿轮减速器的齿轮；电气控制操作。8.采用齿轮联轴器和弹性棒销联轴器,电机端联轴器厂内加工并装配；9.电动机：400KW/660V (西玛电机）4四、 主机部分主要供货范围序号 名称 数量 备注1 主轴装置（含塑衬） 1 套 2JK-3.01.5/31.52 行星齿轮减速器 1 台 XL-30/31.5(弗兰徳技术)3 塑衬 1 套4 恒力矩液压站 1 台 TE190（进口比例阀，日本油研泵）5 润滑站 1 台 TE001G6 盘型制动器装置 4 套 TS2157 齿轮联轴器及护罩 1 套 CL14#8 弹性棒销联轴器及护罩 1 套 TS2929 电机制动器 1 套 电气控制10 牌坊式深度指示器及其传动装置 1 套 B13911 测速传动装置及底座 1 套 Z2-2212 地脚螺栓、基础板 1 套13 管路、护罩、附件 1 套14 锁紧器装置 2 套15 变频电机:400KW/660V 型号：YPT400KW-10 595r/min 1 台 西玛电机16 附件（护栏、护罩、管路组件等） 1 套17 低压变频电控系统 1 套18 随机技术文件资料(含光盘) 3 套5附：随机特殊工具和备品、备件清单1随机特殊工具清单序号 工具名称 数量 备注1 勾头扳手 2 个2 套筒扳手 2 个3 专用扳手 2 个4 适配器 1 套2. 随机备品、备件清单序号 名称 数量 备注1 闸瓦 2 块 TS215-42 棒销 4 个 TS292-123 密封圈 5 套 TS215-134 密封圈 5 个 yxd705 密封圈 5 个 Yxd1306 O 型圈 5 个 90*3.17 O 型圈 5 个 12*1.98 O 型圈 5 个 75*5.79 O 型圈 5 个 45*3.110 配备详细的机械电控元器件型号6五、 电控部分技术协议（2J K-3.01.5/31.5）1总体技术方案本电控系统采用低压变频系统，选用西门子 S120 智能型变频器，能量回馈制动，四象限运行。 整个电控系统分为三个部分：低压变频调速系统、双 PLC 网络化操作系统、智能上位监控系统。变频调速系统采用全数字低压变频器（IGBT、DSP 控制） ，带回馈制动，四象限运行，100%能量回馈，200%过载，数字化控制。速度给定控制，可调斜率的加/减速度给定值设定，起动防冲击控制“S”型曲线，以及速度闭环控制，电流闭环控制等等。西门子 S120 变频器是新一代的交流驱动产品集整流和逆变于一体的新型驱动器，既能实现通常的 V/F、矢量控制，又能实现高精度、高性能的伺服控制功能。它不仅能控制普通的三相异步电动机，还能控制同步电机、扭矩电机 及直线电机 。具有优良的性能，能提供单象限（不可逆） 、四象限（可逆）运行控制，最好的运行可靠性和使用价值应用于许多工业领域。该装置具有多变的功能，其输出、输入可重新组态，并有特殊的功能模块，可作传统的调速系统，也可组态为比较复杂的过程控制，给定可用模拟量给定，也可用上位计算机、PLC 或其它数字操作单元 提供数字量给定，反馈可用模拟测速机、也可用光电编码器，从而得到最佳的动态性能和稳态精度。操作系统采用原装进口西门子 S7-300 双 PLC 双线制控制，含数字式电子监控器的功能，配网络化控制的操纵台；监控系统采用工业控制专用一体机；2 系统特点：变频调速系统具有能量回馈功能，在电机处于发电状态时，电能回馈至电网的功率因数可达 100%。2.1、主要保护功能（1）采用完全独立的两套 PLC，实现安全保护回路的双线制和多样化，并按GB/T17626 进行电磁兼容性试验。（2）可实现过卷保护、松绳保护、反转保护、轴编码器失效保护、全行程的限速保护、深度指示器失效保护、制动油润滑油过压欠压保护、高压开关跳闸保护、主机过流保护 、给定方向记忆等安全保护功能。7（3）具有手动、半自动、全自动、检修、验绳及应急开车功能；（4）用软件实现按行程给定、速度闭环程序按 PID 调节过程来控制；（5）全数字、电子脉冲信号的给定和手闸控制，同时具有零位锁定功能；（6）系统关键器件采用进口产品，电子元器件全部进行老化筛选，保证产品质量，使用维护量极少；采用模块式结构，一旦电路出现故障，可快速更改；（7）安全回路及主要控制环节的故障用 20 段报警提示；（8）实现了控制系统的自检、报警、信号记忆及相应的图文、数字显示等。（9）与提升信号系统、操作系统之间相互闭锁。（10）实现提升机液压制动系统控制功能，可完成二级制动（提升运行时投入动力制动，下发货载运行时和提升运行减速后，解除二级制动）功能。实现和润滑站的连锁。（11）实现完善的保护功能，对于全速超速、井筒两端减速段超速、上下过卷等安全保护具有两套独立保护。同时，还能完成定点速度监视、闸瓦磨损等的监控与保护功能。（12）实现连续速度包络线监测保护和逐步速度监测保护功能。（13）实现数字行程给定功能，定位精度|2|CM，并实现数字行程的提升机位置显示。工作闸由 PLC 软件和安全回路控制。手动时可调节制动油压。可以实现液压站、润滑站在双系统中的切换。编码器的安装座由乙方与主机厂协调。2.2. 主要控制功能 设监控 PLC 与主控 PLC，均选用 S7-300 系列 PLC，完成所有保护功能 ,一台操作台可以完全满足双系统的控制要求，操作台选用新型操作台，上装有指示灯、显示仪表、选择开关、操作按钮、数字深度指示器；能实现提升机运行的各种控制要求。指示灯的内容包括：提升机运行状态指示、信号指示和安全状态指示两大类。选择开关及操作按钮包括：运行方式选择开关、过卷复位开关、紧急制动开关、自锁式紧急按钮等。界面显示包括：提升种类、信号监视轻故障信号的显示；重故障的诊断、报警与记录；实时显示深度、速度、模拟量等；井筒开关等位置信号动作情况显示和记忆；设备运行故障报表显示及记录；数字深度指示器、提升速度、频率、电机电流、电机电8压、油压、可调闸电流等。根据提升的特点，采用全数字低压交流变频调速系统，带能量回馈四象限运行。采用了全数字速度、电流、位置闭环控制使提升机在任意速度下运行稳定可靠并保持爬行距离恒定，使提升机具有较高的运行效率。操作和安全保护系统选用两套可编程控制器。主辅 PLC 之间相互通讯及监视，操作过程实现双线控制方式，对提升机运行关键的信号（如速度、容器位置、安全、减速、过卷等等）均采用多重保护（两个软件、一个硬件） ，互为监视。PLC 操作控制系统能完成提升机手动、半自动（副井） 、检修、紧急、人为过卷等各种运行方式的控制要求等。控制系统根据提升容器的位置与去向及提升种类，自动选取最大的运行速度，提高系统的运行效率。手动操作：司机根据信号系统情况，通过速度给定器件控制提升机在额定速度以下任意速度运行，自动减速、自动准确停车，同时要受到行程控制器的限制。半自动操作：在半自动运行逻辑具备条件时，司机根据系统情况通过按钮开车，让提升机完成一个提升循环，并具安全联锁；具有自动选择去向，确定运行速度等功能，自动加速、自动减速、自动准确停车。检修操作：最大速度：2m/s。检修速度：0.30.5m/s。检修时手动开车人为过卷操作：在检修时，能用转换开关实现人为过卷、运行速度限定在 0.3m/s以下。正常提升时，人为过卷开关不复位不能开车。紧急操作：在任何运行方式下，司机通过急停按钮或脚踏开关可实施急停操作。故障操作：在 PLC 出现故障情况下，提升机能通过继电器系统实现低速故障运行，速度2 米/秒，系统仍能满足操作、运行的要求；并且具有煤矿安全规程规定的各项保护。具有三条安全保护回路，其中，软件安全回路两条、硬件安全回路一条，关键环节采用三重或多重保护，比如过卷、超速、2 米定点超速等。多条安全保护回路之间互相冗余，保证矿山设备的高效、安全运转。硬件安全回路包括后备减速、超速、限速、过卷保护。6）轻重故障具有声、光报警或预报警。7）监控系统采用工业控制专用一体机作为上位机，配嵌入式平板显示器，实现多画面实时监控，多参量数码及曲线显示、记录，各种故障的报警及记录，所记录的图表、曲线多达 30 天以上所进行的提升循环。具有与 PLC 通讯功能。各子系统通过网络进行数据和信号交换实现网络化集散控制，使整个系统的外接线大量减少，节省安装工期及9费用。8）系统具有远程诊断功能；9）采取必要的硬件、软件的抗干扰措施（隔离、滤波、合理的结构及布线） ，确保整个系统不受电磁干扰、供电电源的干扰，并对其他设备不产生危害性的干扰；经过优化设计，使设备的性能更加强大，硬件包括接线更加整洁。10）变频器的过载能力大于电动机的过载能力，确保任何负载下，提升机能满足四象限安全运行要求。2.3、变频器与现场外围控制接口1） 变频器需要提供的多路开关量输出：(1) 变频器待机状态指示：节点闭合表示变频器已待命，具备启动条件。(2) 变频器运行状态指示：节点闭合表示变频器正在运行。(3) 变频器控制状态指示：节点闭合表示变频器控制权为现场远程控制；节点断开表示变频器控制权为本地变频器控制。(4) 变频器轻故障指示：节点闭合表示变频器产生报警信号。(5) 变频器重故障指示：节点闭合表示变频器发生重故障，立即关断输出、切断高压。(6) 变频器旁路故障指示：节点闭合表示变频器发生单元旁路故障。以上所有数字量采用无源接点输出，除特别注明外，接点容量均为AC220V、3A/DC24V，1A。2） 变频器需要提供的模拟量 2 路：(1) 变频器输出转速(2) 变频器输出电流3） 需要提供给变频器的模拟量 1 路：变频器转速给定值现场提供 2 路直流 420mA 二线制电流源输出，带载能力必须大于250，420mADC 对应转速低高限，须呈线性关系。4） 需要提供给变频器的开关量输入有 4 路：(1) 正转运行指令：干接点，闭合时有效，变频器正转运行。(2) 反转运行指令：干接点，闭合时有效，变频器反转运行。以上两路开关量矛盾时，以反转运行指令为准。(3) 急停信号：干接点，闭合时变频器紧急停机。102.4、变频装置人机界面设有输出电压、输出电流、输出频率等参数的数据显示。2.5、其它功能说明矢量控制功能，支持有速度传感器模式和无速度传感器模式；电机参数自动检测功能；能量回馈功能，能够驱动电机在四象限运行；单模块旁路功能。2.6、保护输入回路带浪涌吸收保护。变压器允许过负荷能力符合 IEC 干式变压器过负荷导则及相应国标要求。每个功率单元带两相输入熔断器保护。变频装置有过电压，过电流，欠电压，缺相，变频器过载，变频器过热，电机过载等保护功能变频。1）过载保护。电机电流超过设定值，每 10 分钟允许 1 分钟，超过则保护；2）过流保护。电机电流超过设定值立即保护。3）过压保护。检测每个功率模块的直流母线电压，如果超过额定电压的 115%，则变频器保护。此保护实际上包括了对电网电压正向波动的保护。4）欠压保护。检测每个功率模块的直流母线电压，如果低于欠压保护定值，则变频器保护。此保护实际上包括了对电网电压负向波动的保护。5）过热保护。包括两重保护：在变频调速系统柜体内设置温度检测，当环境温度超过预先设置的值时，发报警信号；另外，在主要的发热元件，即整流变压器和电力电子功率器件上放置温度检测，一旦超过极限温度，则保护。6）缺相保护。缺相保护设置在每个功率模块上。当变频器输入侧掉相系统发出报警信号,并保护；功率模块的保险熔芯熔断缺相时，系统会发出报警信号，同时允许模块旁路运行。7）光纤故障保护。当控制器与功率模块之间的连接光纤出现故障时，会发出报警信号并保护。3.单台套供货范围序号 名称 数量 备注 生产厂家1 高压开关柜 1 台 10KV 双回路进线，五防，微机综保，真空断路器 洛阳九亿重工112 整流变压器 1 台 400KVA，10KV/0.66KV 洛阳华明3 变频调速系统 1 套 西门子 S120 变频器 315KW 能量回馈4 低压电源柜 1 台 带 MT-2KVA UPS 电源 洛阳九亿重工5 网络化操作台 1 台 西门子 S7-300 双 PLC 洛阳九亿重工6 上位监控系统 1 套 工控机，WINCC 西门子，九亿7 轴编码器 4 套 日本 欧姆龙 8 测速发电机 1 套 ZYS-JY 洛阳九亿重工9 综合保护装置 1 套 洛阳九亿重工10 信号系统 1 套 国内名牌4.主要电控设备的主要特点4.1 低压变频调速系统变频器采用先进的功率单元叠波技术、直接转矩控制技术、有源逆变能量回馈技术、新颖的全中文操作界面，可靠性高、性能优越、操作简便。可应用于需要四象限运行、需快速制动、动态响应快、低速运行转矩大等高精度场合。矢量控制的革新使其具有更好的运行特性，应用更灵活，通讯更自由，价格更优惠，性能价格比更佳，而且提供能解决全工业领域应用的传动产品。矢量控制是全数字技术的，功率部分采用 IGBT 的电压源型交流变频传动装置。它给传动装置带来快速性，更高的精度，更高的可靠性，同时效率也更高。 4.2 低压电源柜 双回路进线，为电控系统的辅助设备供电。并为机房辅助设施（照明、空调、室内照明及检修等）供电，有多路备用电源，并配有 UPS 不间断电源，以便在主电源故障情况下，能够使提升机实现可靠的安全制动，为计算机提供电源，保证计算机的运行和数据保持。元器件采用国内知名品牌产品。4.3 整流变压器干式， 10KV/660V，组别为：/Y-11，含测温装置，初级和次级间加静电屏蔽层，屏蔽层接地，短路阻抗 6%以上，高压侧22.5%，五挡，无载调压4.4 网络化操作台选用西门子 S7-300 系列可编程控制器。双 PLC 之间既有软件上的联锁，还有硬件上的联锁和看门狗电路，对 PLC 的运行进行监视，防止因为 PLC 死机或其他意外原因造成 PLC 故障时能及时监测并参与安全保护。12主控 PLC 由机架、电源板、CPU 板、通讯板、高速计数板、模拟量 I/O 板、数字量I/O 板、调制解调器等硬件组成，输入输出口留有一定的余量。主控 PLC 应用软件能完成提升机手动、半自动、检修、换层、慢动、紧急控制开车等运行方式的控制要求。控制与监视提升系统各路电源。并且对强迫通风风机实现顺序联锁控制；实现对调速系统行程速度给定的控制，三道以上自动减速保护，停车时自动抱闸停车。与信号系统之间的提升信号闭锁，没有信号不能开车。实现完善的保护功能，对于全程包络线超速、过卷、减速等安全保护具有多重独立保护。同时，还能完成定点速度监视、过负荷、欠电压、减速过速、等速过速、电机油温度检测、闸瓦磨损、弹簧疲劳、信号联锁、快熔检测、摇台联锁、安全门联锁、液压站油压及温度等监控与保护功能，并与安全回路或一次开车回路联锁，报警和自动保护。实现数字行程给定功能，定位精度误差|2|cm，并实现数字行程罐位位置显示，在井筒内设置同步开关对光电编码器进行同步校正。实现 PLC 故障状态下的低速故障开车功能。保护功能按下列三类设置：立即施闸的故障：高、低压电源断电故障、开关跳闸、提升容器过卷、调节及控制回路故障、主电机失磁、制动系统油压故障、提升系统超过最大速度 15%及减速段过速10%、2ms 定点过速、钢丝绳滑动超限、错向操作、按下安全制动钮、电源断电、快开跳闸、主回路过压、过流、主回路失压等。先按设定减速度减速，然后紧急停车的故障：定子变流器发生局部故障、主机轴瓦过热、变压器温度偏高、运行过程中通风机故障、信号电源欠压、液压制动系统油温偏高、液压制动系统油位偏低、闸瓦磨损、闸盘偏摆等。完成本次提升后，不允许再次开车的故障：主电机超温、低压电源漏电、信号电源接地及其它接地故障、室温过高、控制柜温度过高等。实现对提升机滚筒卷径的自动计算，自动校正系统的位置，完成提升机位置闭环控制，实现位置的多重同步监测、校验等功能。主控 PLC 的故障自诊断，具有看门狗和负载能力显示功能。实现 PLC 程序、安全故障及事件的实时打印。软件和硬件冗余的安全回路。现场安全事故信号采用光电隔离后进 PLC，利用 PLC 内部安全回路和外部硬件安全回路共同构成多重（两条软件、一条硬件安全回路）保护。在 PLC 内部也可设置多重保护13回路，以实现对各种故障的综合判断。具有所要求的各种保护。闸控系统 工作闸采用 PLC 计算控制，可自动和手动调节。手动时由闸控手柄调节制动油压；自动时配合传动力矩，由指令给出松闸、预贴闸皮、施闸控制信号。并且在闸控回路中含有与安全回路的硬件和软件的联锁。柜内装有硬接线的安全回路保护继电器，实现与 PLC 软件安全回路的冗余功能，以及PLC 控制输入/输出的接口电路和液压站控制的接口电路。网络化控制、模块化组件、组合柜结构，简化设备与设备之间的连线。辅控 PLC 除了具备电子数字监控器的功能外，操纵台上需要从 PLC 输入、输出口进行接线的，均从辅控 PLC 就近接线，辅控 PLC 安装在操作台台体内，并与主控 PLC 进行网络通讯，各种信号线通过通讯电缆完成，实现网络化控制。 操作台上装有指示灯、仪表、选择开关、按钮、音响设备、数字深度指示器等，能实现提升机运行的各种控制工艺的要求。辅控 PLC 由主机架、电源、CPU、通讯、高速计数、模拟量 I/O、数字量 I/O 板等模板组成。有独立的安全保护环节，与主控 PLC 互相监视，协同工作。仪表主要显示的内容：罐位数字深度指示器及柱式模拟深度指示、提升速度、电枢电流、制动油压、可调闸电流、高压电源电压等。组合指示灯的内容包括：提升机运行状态指示、信号指示和安全状态指示两大类。在操作台的侧台台面上安放上位监控设备。操纵台进行人性化设计，便于操作、观察。4.5 上位监控系统采用工业控制专用一体机。具有与 PLC 通讯及矿井管理系统联网的功能；监控软件实现：提升系统动静态画面生成（ 如提升过程动态，显示速度动态曲线 (给定与实际)， 电枢电流动态曲线，提升容器位置动态显示、可调闸电流、制动力矩的动态显示等） 。具有对提升机系统发生的轻重故障进行诊断和保存，实现了综合后备保护功能；能显示及打印故障发生的位置、时间、原因以及故障前的有关数据参数，对深度、速度实时值、提升种类、信号情况进行实时显示并记录。各类报表生成、历史记录。多幅动态实时画面。主要包括：系统全貌及介绍 / 高压系统图 / 低压供电系统图 / 传动系统图 /液压系统图 / 深度与信号监视 / 安全回路图 / 动态速度图（至少14保留三幅最新画面）/生产报表，显示并打印当日、当月、全年的提升量 / 故障自诊断、故障信息及事件纪录（列表及打印输出）/ 其他（根据需要设计）4.6 轴编码器与测速发电机 主轴传动装置上的轴编码器信号进入主控 PLC 和辅控 PLC，作为两路完全独立的数字行程监控器的位置信号，通过网络通讯，两路数字监控器相互比较、冗余控制，实现速度的包络线保护、位置闭环控制，确保数字监控器的准确、可靠、安全。另外两套编码器安装在户外天轮上，做防冻防滑保护用。主轴传动装置上的测速机用于速度保护，与数字监控器的速度进行比较监视进一步确保数字监控器的可靠性。数字监控器的位置信号参与系统的位置闭环控制，并在操作台上及上位计算机上进行深度及速度显示。位置误差由装于井筒中的磁性开关进行双码同步校正，确保控制及显示精度。4.7 提升信号装置（本安型） 一套具有提升信号的数字显示功能，提升指令的汉字显示功能：全线显示屏均有“检修、急停、提人、提物”等。提升次数的记忆功能。急停报警功能和急停扩展功能；有急停信号与绞车安全回路闭锁的接口。信号之间的闭锁功能，即当其中一个信号发出后，其它信号不能发出。信号与开车回路的闭锁功能，即信号不发到车房，绞车不能启动。水平安全设施与信号的闭锁功能，即井门等井口安全设施不到位，信号不能发出。有与信号显示相同次数的打点音响报警功能。如当信号“2”发出后，有自动的两次打点音响。有 PLC 对本信号系统自动扫描检测功能。有车房直通井口、井口直通井下水平的双功扩音通讯功能。有与防跑车电控系统闭锁的接口功能。本系统分为车房显示箱、上井口信号台、下井口信号台、语言报警装置等部分组成；5. 变频器与 PLC 电控硬连接变频器和 PLC 电控采用硬连接：电控把开关量正向起停、反向起停、紧急停机、模拟量频率给定送给变频器，可以控制变频器运行；变频器把开关量运行、故障、就绪、模拟量输出电流、输出频率给电控系统，即可以正常工作。15六、执行标准（1） 、 煤矿安全规程 （2011 年版） 。（2） 、 金属非金属矿山安全规程 （G