焦家金矿竖井提升系统改造方案.doc

焦家金矿竖井提升系统改造方案 山东黄金集团焦家金矿原有竖井提升系统为两套提升系统，分别为箕斗加平衡锤提升系统（下面简称提升系统1）和罐笼加平衡锤提升系统（下面简称提升系统2），均为交流提升电控，其中提升系统1经99年改为交流自动控制，但其低频电源控制部分在低频运行时有时控制不稳定，给矿山安全生产带来了隐患，特别是减速机部分，原生产厂家已经不再生产，如连接轴出现问题，势必影响整个矿山的生产，为此，山东黄金集团焦家金矿委托烟台金建设计研究工程有限公司对焦家金矿提升系统1进行改造，使其满足整个矿山生产的需要，为矿山减低成本，增加效益。经过烟台金建设计研究工程有限公司对焦家金矿提升系统1的现场考察和对焦家金矿技术人员的共同探讨，以及目前国内外提升机控制系统的现状，做出以下几种可型性方案与矿方共同探讨：提升系统1改造后要达到的目标：全自动直流控制系统，整个控制系统达到20世纪90年代末的国际水平。方案1：将原来的交流电机和减速机全部换掉，直接换一台满足提升要求的直流电机：优点：减少了减速机等中间环节，减少了维护成本，提高了工作效率。缺点：一次性投资太高。问题：由于原提升系统1的交流电机（4.116T）和减速机（11.7T），总重才15.816T，但换上的直流电机重17.2T，势必增加井塔承重梁的负荷，由于原承重梁已经经过加固，所以，必须对承重梁进行再次验算，才能决定此方案是否可行。方案2：更换减速机和电机优点：电机体积小，不增加承重梁载荷（电机自重3.96吨）。问题：由于减速机基础不能改变，必须定制与原减速机基础完全相同的减速机。方案3：只更换电机，减速机备用一个优点：成本低，安装简便缺点：减速机需向厂家定做电控设计说明一、 概述根据焦家金矿竖井提升系统改造方案的要求，我们做出了提升系统电控装置的设计方案及说明。（1） 我公司提供的所有电控装置绝对能够满足焦家金矿竖井提升系统改造方案要求，并留有一定的安全富裕系数和扩充能力。动态静态性能指标完全满足主电机四象限运行的要求。（2） 电控装置以全数字控制制为核心。其中主控PLC与监控PLC采用原装进口西门子公司TI545控制器，控制软件编制以安全为第一因素，保证系统安全可靠运行。（3） 直流电动机驱动采用西门子6RA70-860 A一台，六脉动可逆方式，实现四象限运行,平滑加减速。（4） 所设电子监控器实现对错向、主控计算机位置、速度和变流器输出速度全范围保护。安全回路、电子监控器等关键控制采用硬件电路与软件冗余结构设计。（5） 提供所有的程序、程序文档及支持软件。（6） 电控设计安全可靠，傻瓜式操作，故障点可在微机中快速查出，维护简便。（7） 上位机监视系统采用标准工控机，软件采用西门子WINCC编制，能对系统运行状态、故障信息、生产数据进行实时采集，产生日、月、年度生产报表，并能够与组网微机通讯，实现远程监控、故障查看。（8） 我公司电控装置符合下列文件的规定和要求：（A） 国家有关电气设备质量标准。（B） 冶金矿山安全规程（C） 进口电器满足国际电工委员会IEC标准国际现行的电气制图标准二、 原始技术参数提升方式：箕斗和平衡锤互为平衡。1提升机技术参数提升高度： 提升速度： 最大 m/s最大加速度： al=a3=0.7m/s2装载站2个 卸载站1个2电动机参数型号 容量365 KW 电压500V 电流760 A 转速n= 转/分。3电源条件主电源：3相，6.3KV，50Hz，电压波动10%。辅助电源：3相，380V/220V，50Hz,电压波动10%。三、 电控系统主要技术方案1、 计算机柜柜内主要装有一台TI545 和一台TI505系列PLC分别作为主控和电子监控器。该PLC由CPU模板、通讯模块、电源模块、高速记数模板、模拟量输入输出模板、数字量输入输出模板等硬件组成。主控PLC主要完成以下功能：（1） 与提升机高度集成的高可靠性信号系统，该系统操作简单，（包括要罐、去目的地、截罐等操作）软件自动判别提升机去向、目的地减速点、停车中段。信号系统误操作为零。（2） 程序编制分块控制，共分为主程序、装矿1子程序、装矿2子程序，使CPU运行效率最优。（3） 可以达到运行时卸矿站及装矿站不设人要求。（4） 提升机工作在自动、手动、检修、过卷回收四种运行方式自动开车：运行方式开关拨到自动方式A ：提升机转为箕斗提矿方式后，在装矿站发出允许开车（矿在箕斗内、计量斗空、计量斗关闭、无紧停、无报警等条件满足）后，提升机自动提矿上升开往卸矿站，自动减速到0.15米/秒速度进入曲轨卸矿。卸矿后，0.15米/秒速度退出曲轨，检测箕斗可靠关闭后，加速到设定速度下行到装矿站装矿，往复循环。B、自动方式按照国外无人值守标准设计，可以实现全自动运行箕斗运行时，机房操作台、卸矿站及装矿站在自动方式，都不需要人工操作。（司机只进行监视，不参与任何操作。）手动开车：运行方式开关拨到手动方式自动开车所需条件必须满足，司机依照操作台显示，将上升或下降显示拨动开关至爬行（0.15米/秒）、手动给定（0-设计速度任意调整）或全速。提升机会按选定目的地自动减速，自动停车，中间不需要人工参与。停车后，将开关拨回。如此循环开车。检修开车：运行方式开关拨到检修方式在条件（无紧停、无报警、解除锁罐）满足时，可无去向信号，按司机开车方向运行（爬行0.15m/s、手动给定0-1m/s任意调整或全速1m/s）。司机可随意停车，开车，满足提升系统检修需要。过卷回收：运行方式开关拨到回收方式此方式是为提升机过卷后复位用，在此方式下提升机只能向非过卷方向开车（0.15m/s），到达正常位置后，取消该操作。提升机共设四道过卷（罐笼、箕斗均有）。（5） 通过主轮编码器采集提升机位置、速度信息，并与监控器 位 置、速度和变流器速度比较，实现测速元件的相互监视保证所采集数据可靠。（6） 两头独立的减速校核（电子、机械开关）两套，对减速过程相互核对，确保减速无误。（7） 软件与硬件的冗余设计，包括各种复杂的逻辑控制与连锁，几 十种报警与急停检测，确保提升机安全可靠运行。（8） 每中段位置同步，有效消除运行中产生的误差。位置采用数字（数码管，精确到1cm）和模拟（深度表）两套独立显示，停车精度2cm。（9） 减速过程由电控实现，中间不需要闸系统参与。计算机控制闸的开启，不管闸系统出现任何故障，计算机均可将提升机停车到安全可靠处。（10） 系统故障停车方式有三种：一级制动、二级制动、完成本次提升后不再开车。（11） 与电子监控器数据相互比较，无误后运行。电子监控器：电子监控器有独立的编码器，可采集来自导向轮的提升机位置、速度，对过卷、错向、包络线、减速点、与主控计算机位置、速度对比和变流器输出速度对比，在全范围内保护。电子监控器硬件电路独立设计，即使主PLC发生故障，监控器也可完成提升机停车保护。2 变流器柜（1） 柜由一台6RA70-860 A Siemens 全数字直流调速装置和直流电抗器、主电源开关一个（合资产品）、继电器、开关、指示灯端子等组成。（2） 电控装置以全数字控制为核心。直流电动机驱动采用西门子6RA70-860 A一体化产品，六脉动可逆方式，实现四象限运行,平滑加减速。（3） 电流、速度双闭环控制。启动平滑“S”型曲线。（4） 具备过载、欠压等多重保护。电抗每路设计电流1000A平滑滤波。（5） 变流器进线、出线端均设专用过电压吸收装置。3励磁具备长时间不开车自动将电流降低为30，有效降低电机温升，节省电能。具备多种故障保护功能，电流提供稳定。4继电器柜主要由欧姆龙和西门子继电器、电阻、端子组成。（1） 强/弱电气隔离转换（2） 控制电路和保护电路（3） 硬件与软件安全回路相互冗余联锁5操作台（1） ET200子站结构，减少电缆数，降低故障率。（2） 台面适用于数字化操作。上设高压柜、直流快开、风机、辅助设备的集中开合控制，人工紧急停车装置，装矿1-装矿2转换开关，运行方式选择开关，手动开车开关，故障复位按钮组成。（3） 指示仪表有电枢电流、励磁电流、液压站压力、速度、数字和模拟深度指示。（4） 设备工作状态光字牌，显示有要罐去向信号、设备状态、急停故障信号等，司机可随时观察提升机状态。（5） 台内由PLC子站、电源模块、端子、电铃、电子音响等组成。在开车、经过减速点或出现故障时，发出不同声音信号，提醒司机注意。（6） 整台设计综合考虑各种误操作，软件编有各种保护，将误操作几率降至最低。6低压配电柜（1） 电源引自6.3kV/380V 100KVA变压器。（2） 由总开关（250A）、各分项开关、端子组成。（3） 柜内装由一台2KVA 380V/220V和一台3KVA 380V/110V带静电隔离层变压器。8装矿站控制设备（1） 装矿站控制设备由远程I/O子站柜、电控柜组成。（2） 子站完成称重信号采集、装矿站设备（计量斗、皮带、振动放矿机等）连锁控制、矿/废石仓料位指示等功能。（3） 电控柜完成装矿站电源配置，各强电设备（电动机）开启。（4） 计量斗开关选用TURCK产品，共八个。（5） 称重装置采用飞利浦原装进口，计重范围0-40吨。该称重系统是一种先进的过程处理称重系统，在恶劣的环境中，能够实现准确连续的在线测量，为装载控制提供重量信号。（6） 装矿站保护功能可靠，可对计量斗故障、箕斗重装等重大隐患有效保护。（7） 装矿站附属设备有振动放矿机控制箱4个、皮带控制箱2个。该控制箱可完成就地点动和集中控制功能。9井筒开关（1） 停车开关（光电或磁控）3个（2） 尾绳保护装置（感应开关）1个（3） 以上开关全部选用德国TURCK产品，保证在恶劣条件下可靠工作。10卸矿站设备（1） 由分配小车控制箱、超声波料位计（2台），控制箱1个、挂钩开关、分配小车位置检测开关（独立双套）组成。（2） 挂钩开关感应开关，一旦箕斗斗箱挂钩不到位，箕斗将停止下放运行。（3） 超声波料位计监视料仓料位，设定值一般为25%-80%，保证料仓不致放空或溢出。（4） 软件中具备检测带矿下降保护，防止由于机械原因不能卸矿造成二次重装。11各局部控制箱（1） 电机温控箱设三套专用温检仪表，检测电机轴承、电枢绕组温度编程设定温度上限。（2） 电机通风机控制箱（3） 液压站控制箱（4） 第（2）、（3）项均可完成集中/就地控制以及相应设备工作转换与确认。12其它设备（1） 变压器SC-800KVA 6.3KV10%/750V D，Yn11SC-100KVA 6.3KV/380V D，Y0（2） 高压开关柜手车式真空开关，国产，控制电源交流供电，具备远程控制分合闸功能。（3） 上位机a. 标准工控机，P4，40G，256M ，PHILIP 21彩显，EPSON LQ-1600K打印机b. 显示、记录提升机工作状态。对速度、电流、位置、压力等过程变量显示或打印其变化曲线，并存储数据。c. 显示、打印故障源及故障状态，为维修人员提供详细的故障发生时间、地点、原因和当时运行的数据。d. 统计产量，显示并打印日、月、年提升量。13文件资料1电气原理图 3份2设备接线图 3份3设备外型尺寸、安装及布置图 3份4操作使用说明书 3份5用户软件 1套 货物数量、价格表项目名称：焦家金矿竖井提升系统改造方案序号 产品名称 主要规格单位数量 产品厂名价格（万元）1高压开关柜KYN-10型 真空断路器，手车柜，弹簧储能，交流操作，“五防”装置。台2国产2整流变压器干式变压器：一次侧电压6kV、二次侧电压500V、D，Yn11型一台，开启式结构，带温度报警保护。短时过载1.5倍。800KVA。台1天津泰达特种变压器有限公司3控制变压器干式变压器：一次侧电压6.3kV、二次侧电压400V、D，Yn11型一台，开启式结构，100KVA。台1天津泰达特种变压器有限公司4全数字电枢变流器柜西门子变流器6RA70-575V/850A 1台，6脉动，四象限。包括电抗器、接触器、继电器、端子、开关及信号灯等。台2SIEMENS5低压配电柜柜国产。接触器、热继电器、开关及信号灯等。满足用户的要求台16主控计算机柜柜国产。西门子TI545系列 (监控器TI505)、继电器、开关及端子等。台1西门子7上位机等奔4、256M、40G微机、21彩显、打印机及满足开放型上网功能等套1进口8软件PLC编程软件、上位机软件（中文显示，满足用户的要求）套19通讯网关套110操作台台国产。ET200子站，按钮、开关、光子牌、端子、显示用表、数字位置指示器、转换开关及电铃等台111继电器柜柜国产，继电器、端子、信号灯、时间继电器、电阻及电容等。继电器安全保护回路台112液压站控制箱箱国产。继电器、按钮、开关、信号灯、端子及转换开关等台113主电机风机控制箱箱国产。按钮、开关、信号灯及端子等台114主电机温度控制箱箱国产。端子，模数转换表等台115过电压吸收控制箱（励磁回路直流侧）箱国产。端子，吸收器等。台116过电压吸收箱（主变二次交流侧）箱国产。端子，吸收器等。台117超声波料位计德国。满足工程要求,防爆型套2