提升机变频器改造论文(百度文库).doc

新型矿井提升机电控系统变频改造的研究与应用摘要介绍一种采用PLC控制的变频调速技术，对矿井提升机控制进行改造、控制，达到使整个系统节能，调速平滑，智能显示，故障点明确直观，检修方便，维护量小等特点，具有很高的应用价值。关键词 绞车 提升机 PLC 变频器 调速1 引言矿井提升机是煤矿生产中的重要环节，矿井开采井下所需物资的运送及人员的上、下井等都是通过提升机来实现的。目前，大部分煤矿的提升机都是采用串级电阻调速，这种调速方式不但精度低落，保护单一，爬行速度不易控制，而且在重物下放操作时，需动力制动与转子电阻配合操作，全凭司机的经验和感觉，很难准确控制，安全性能差。针对上述问题，我们采用可编程序控制器结合变频器对提升机控制进行改造，充分发挥了变频器调速范围大，调速精度高，节能等特点，具有显著的社会效益和经济效益。2 系统的构成及功能2.1变频调速系统的构成及功能变频器是一种静止的频率变换器，可将电网电源的50Hz恒定频率变成可调频率的交流电，作为电动机的电源装置。使用变频器可以节能、提高调速质量和劳动生产率。矢量控制变频器具有以下特点： 主回路选用高度集成化的IPM模块，允许载波频率高，噪声小。控制电路以32位DSP为中心，经ASC串行接口与参数设定单元通信。另有DSP内部的5种选择器可与外部直接通信。 机械特性与VVVF控制的通用变频器相比，不仅增大了调速范围，而且特性硬度也大大提高。 允许再起动，电源瞬停后能自动置0Hz重新起动，可避免过流。 多阶段速度设定，可按要求形成特定的速度图并寄存。 通过通信接口，可与触摸屏连接实时读出运行参数和显示运行情况。 定时运转，定位控制，PID控制。综上所述，新系统采用矢量控制变频器，它特别适合提升机控制。2.2 PLC简介PLC是以微处理器为核心，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术而发展起来的一种新型、通用的自动控制装置，由于其具有许多其他控制器无法相比的特点，近年来在工业自动控制、机电一体化、改造传统产业等方面得到了广泛的应用。1) 可靠性高、抗干扰能力强2) 通用性强、使用方便3) 程序设计简单、易学易懂4) 采用先进的模块化结构，系统组合灵活方便5) 安装简便、调试方便、维护工作量小6) 对生产工艺改变的适应性强、可进行柔性生产2.3电控系统功能和作用如下：1)测速及容器位置指示安装在提升机上的两个轴编码器输出的数字脉冲与主电动机的转速成正比，一个用于提升机速度和行程的显示，另一个用于速度保护，并作为速度闭环控制的反馈量。2)控制功能根据提升机起动、等速运行、减速、停车、验绳、换向以及安全保护的设计要求，改变相应电控系统的工作状态，实现必要的电气联锁和保护功能。3)保护及联锁功能安全制动时，配合液压站安全阀使提升机实现一级或二级制动；同时变频器电源进入发电制动状态，工作闸继电器及制动油泵等控制回路断电，使制动油压降为零。任何情况下，只有当司机接到开车信号后，才能起动提升机使其运行。当提升过程中发生润滑油压力过高、过低，润滑油滤油器堵塞或油温高；液压站滤油器堵塞、或油温高时，点亮一次提升信号灯，告知司机可以完成本次提升工作。当故障解除后才允许司机进行下一次提升工作。当提升机因发生故障在中途停车，而且提升容器位于减速段行程内时，排除故障后允许司机按上次开车方向选择方向开车，并且只能以低速开车；若提升容器不在减段行程内，由井口发出开车信号，允许司机高速开车。全矿停电时，由PLC保证提升机能实现二级制动，并作好提升机的后备保护。盘式制动器的工作制动力矩可调，紧急制动（安全制动）能产生二级制动，避免机械冲击力，活卷筒和死卷筒的制动机构能单独作用。2.4.安全回路安全回路设计的好坏，是衡量对提升机的保护及不发生跑车事故的重要标志。新系统将安全回路设计成PLC双线制安全回路，即系统的安全回路有两套，一套由PLC构成（“软”安全回路），另一套为继电器直动安全回路（“硬”安全回路）。提升机的保护分两种，一种是在发生故障时立即实现一级或二级安全制动；另一种是在发生故障时可以完成本次提升循环，不能进行下一个提升循环的二次不能开车保护。保护电路的原理见图1。安全回路的保护由以下几个部分组成：1)主令控制手柄零位联锁当主令控制手柄处于中间零位时，零位断电器闭合，允许安全回路接通。当安全回路断电后，主令控制手柄必须回到零位，安全回路才通话重新接通。2)工作闸制动手柄联锁当工作闸手柄置全抱闸位置时，限位开关的常开触点闭合，允许安全回路接通。3)制动油超压保护当液压站制动油压过高时（超压），会使机械闸制动力不足，严重时不能制动。新系统对这一现象进行两路保护，一路由油压传感器送PLC内部进行保护，另一路通过电接点压力表上的触点，在超压时触点的动作进行硬保护，从而保证了更高的安全性。4)司机误开车保护司机疲劳时，很容易将开车方向搞错，发生过卷事故。新系统通过终点开关的硬触点及PLC中预设的软触点对开车方向进行闭锁。当司机选错开车方向时，提升机不能起动和开车，只有司机的开车方向选择正确时，才能起动和开车。5)等速超速保护当提升机的运行速度超过最大提升速度的15时，PLC组成的“软”安全回路和由继电器组成的“硬”安全路同时断开，实现双重保护。6)PLC的失效保护当PLC的判断系统发生重大故障时，外置继电器失电，断开安全回路。这时可以通过转换开关，让PLC退出控制系统，启用原来的控制系统进行提升工作，从而实现不影响提升工作的PLC维修。7)减速段过速保护提升机在减速段运行过程中，若提升速度超过设计速度图中速度的10，安全回路断开。减速后，若提升机超速5或接近井口速度不低于2m/s，则提升机机械闸实现贴闸皮，并进行抱闸。8)过卷保护过卷是指提升容器在停车位置没有停止运行，超过了停车位置的现象。发生这种现象时，当提升容器超出正常车位置0.5m时，过卷开关动作，使安全回路断开，提升机实现安全制动。过卷以后，如需继续开车，司机必须根据过卷的方向，扭动过卷复位开关，安全回路才能重新接通。若司机将过卷复位开关位置扭错，则不能开车，以保证开车方向与原开车方向相反。过卷故障解除后，司机应将过卷复位开关重新复位后再开车。9)深度指示器失效保护当提升机的牌坊式深度指示器发生断轴事故时，PLC对应的输出保护触点动作，实现安全制动。10)机械闸瓦磨损保护提升机机械闸装有闸瓦磨损开关，当闸瓦磨损超限时，会使机械闸制动力不足，如果不进行保护很可能发生跑车事故。当闸瓦磨损开关动作时，PLC会输出保护信号，断开安全回路，进行安全制动。待更换新闸瓦后，方能开车。11)松绳保护提升机在运行过程中如发生松绳现象，很容易发生断绳事故，特别是斜井提升机常因提升机加（减）速度与自然加（减）速度不吻合时产生松绳。发生松绳现象时，对于竖井提升可以断开安全回路；而对于斜井提升应视制动时自然减速度的大小进行提升机的制动力调节，以免产生新的松绳现象。12)调绳联锁保护提升机调绳时，需将调绳开关置调绳位，保证提升机在全抱闸状态下进行离合器的打开和合上。3.新系统与原系统的经济技术比较1)技术性能变频调速属无级调速，闭环控制，调速范围大，调速精度高，爬行速度易控制，重物下放操作时易操作，安全性能好。电阻调速属有级调速，开环控制，调速精度低，爬行速度不易控制。重物下放操作时，需动力制动与转子电阻配合操作，全凭司机的经验和感觉，很难准确控制，安全性能差。2)节电性能串电阻调速装置在减速和重物下放时需投入动力制动，消耗外加直流电源功率，并将电动机的再生能量消耗在转子电阻上。而四象限变频调速装置在减速和重物下放操作时，能自动地将电动机的再生能量反馈至供电电网，实现再生反馈制动，节电效果明显。以155KW380V2.5m提升机为例，采用变频调速装置较串电阻调速装置省电63以上，年节约电费8万元左右。网侧变流器实行PID控制，对网侧交流电流的大小和相位进行实时检测并控制，使输入电流与电源电压保持同相位，使系统的功率因数总接近等于1，功率因数COS0.95。这样就提高了功率因数，减少了无功消耗，此项可节约电能15左右。3)绞车保护变频调速装置本身具有过压、欠压、过流、过负荷、缺相、超温等保护，同时可选配数字式深度监视器，可实现绞车过卷、过速、减速、限速等重要保护的双线制保护功能，满足煤矿安全规程要求。转子串电阻调速装置，无电动机过负荷、缺相、超温保护，无限速、自动减速功能，对过卷和超速只有单一保护功能。转子串电阻调速装置内的鼓形控制器、正反向接触器通过电流大，又频繁动作，触点易烧损；电阻发热量大、接头多、易氧化或接触不良而发热，所以维护量极大。