低压380V660绞车变频电控系统电气方案.doc

湖南盛和电子自控科技有限公司 变频电空设备控制方案 低压变频电控 电气控制方案 湖南盛和电子自控科技有限公司 我公司为矿井提升机控制系统的专业生产厂家 特别是在矿井提升机变频调速系统上已经有几十家用户 在应用 目前运行状态良好 PLCPLC 控制的优点在于处理速度更快捷 使用更为方便灵活 保护功能更完善更控制的优点在于处理速度更快捷 使用更为方便灵活 保护功能更完善更 齐全 齐全 除先进的调速性能外 变频器的良好的节能效果 使许多用户已经从节省的电费上收回了投资 同时 我们拥有一批优秀的工程技术人员 在变频器的安装 调试 维修方面有很深的造诣 能够保证用户系统的 安全运行 根据用户对提升机电控设备提出的相关要求 我公司针对该提升机的电气控制方案如下 1 1 执行标准执行标准 本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 2 煤炭工业矿井设计规范 GB50215 2005 3 矿山电力设计规范 GB50070 94 4 交流传动矿井提升机电控设备技术条件 JB4263 2000 5 低压开关设备和控制设备总则 GB T14048 1 2000 6 电控设备 第二部分 装有电子元器件的电控设备 GB 12668 1990 7 3 5KV 交流金属封闭开关设备 GB3906 91 8 高压开关通用技术条件 GB11022 9 交流电机半导体变频调速装置总技术条件 GB12668 1990 10 电能质量公用电网谐波 GB T14549 1993 11 煤矿在用缠绕式提升机系统检测检验规范 AQ1015 2005 12 进口电气设备遵守国际电工技术委员会 IEC 标准 13 现行国家电工委员会及其他有关标准 14 快速瞬变实验 IEC61000 4 4 15 浪涌抗扰性试验 IEC61000 4 5 16 工业无线电干扰基本测量方法 GB3907 8 17 井筒中井下安装的电气设备使用防爆型或本质安全型满足国家标准 GB3836 1 2000 必须是安全标志在有 效期内产品 2 2 系统工作条件系统工作条件 1 海拔高度不高于 1000 米 超过 1000 米需特殊设计 2 环境温度不超过 40 C 并且 24 小时内平均温度不超过 35 C 最低环境温度不得低 湖南盛和电子自控科技有限公司 变频电空设备控制方案 于 10 C 3 空气的污染程度不超过国家环境卫生的有关规定 不含有过量的尘埃 酸 碱 腐蚀性 及爆炸性微粒和气体 4 电控设备安装倾斜度不得超过 5 5 安装基础允许的振动条件 振动频率范围为 10 150HZ 最大振动加速度不应超过 5m s 6 尽量避免高温潮湿 潮度小于 90 RH 7 设备防护等级 IP40 对于使用环境有不满足以上规定的情况 请在订货时提出 以便协商解决 3 3 技术方案说明技术方案说明 电控型号 如电控型号 如 SH ZTK BP 220T6 型号含义 SH 为具有完全知识产权的出产企业 湖南盛和电子自控科技有限公司 代号 ZTK 为产品名称 提升机 绞车 电控设备 代号 BP 为 变频电控 代号 132 指拖动电机 功率为 220KW T6 为产品额定电压为 660V 2 1 总体技术方案总体技术方案 本电控系统不仅集成了近年来国内外网络及提升领域的最新技术 而且加以改进 在性能方面不仅替代 了原装进口的同类产品 更具国内外同类产品更高的性能价格比 本方案完全满足实际工况的技术要求 并 具有更高的性能 2 1 1 主要设备技术说明主要设备技术说明 矿井提升机变频电控系统由变频器柜 电源柜 制动电阻柜 操作控制台四个主要部分组成 见变频电 控系统示意图 2 1 2 智能型主控台智能型主控台 操作台是该变频电控系统的控制中心 该设备采用操作台式结构 除位置 速度 温度 压力 电流等 必要的信号采集传感器和终端执行设备外 所有控制回路装到操作台中 司机可控制主控台上的操纵杆及按 钮来控制提升机运行 此人机界面采用工业触摸液晶彩色显示屏工业触摸液晶彩色显示屏 显示提升机的运行位置 速度 方向 液 压站油压 运行参数 故障报警及各种控制元器件的工作情况 具有上位监控功能 操作控制台配以我公司研制生产的多种检测控制组件 按安全回路双线制的设计原理按安全回路双线制的设计原理 完成了提升机运 行过程中应有的逻辑控制 时间和速度控制 具有按行程的速度给定 PID 速度闭环控制以及上述各种情况 下的安全保护 具有逻辑编程简单 安全保护可靠 状态显示齐全 警音报警等功能 并可实现调度室计算并可实现调度室计算 机的联网 提高了矿井管理的现代化 机的联网 提高了矿井管理的现代化 湖南盛和电子自控科技有限公司 变频电空设备控制方案 操作台 货到现场实物为准 操作台 货到现场实物为准 2 1 3 变频调速柜变频调速柜 变频调速柜是该系统的调速设备 由全数字 矢量控制型变频调速装置及其它必要的电器组成 用于交流 电机供电 构成高性能 数字化的变频调速系统 它将 50HZ 工频变成 0 50HZ 连续可调的变频电流 以满 足矿井提升机工艺要求 同时完成提升机运行参数的调节 湖南盛和电子自控科技有限公司 变频电空设备控制方案 变频器柜 变频器大小根据功率大小而定 变频器柜 变频器大小根据功率大小而定 变频调速柜的设置与保护为 2 1 3 1 启动防冲击控制 S 型给定曲线 2 1 3 2 能进行无功率补偿 2 1 3 3 控制系统对电网可以有任意的扰动 即有一个最佳的综合功率因素 2 1 3 4 在电网电压骤降或故障时有防止传动系统颠覆功能 2 1 3 5 故障自诊功能 如过压 过电流 欠相 过负载等 变频电控系统示意图 湖南盛和电子自控科技有限公司 变频电空设备控制方案 2 1 4 电源柜电源柜 电源柜用来分配电能和保护线路及电源设备免受过载 短路 欠电压等故障的损坏 电源柜 货到现场为准 电源柜 货到现场为准 2 1 5 电阻柜电阻柜 对再生能量通过本系统的制动单元把能量消耗在电阻上 电阻柜 货到现场为准 电阻柜 货到现场为准 湖南盛和电子自控科技有限公司 变频电空设备控制方案 3 3 系统主要技术特点及保护 系统主要技术特点及保护 3 1 主设备性能优点主设备性能优点 采用空间电压矢量随机 PWM 控制 真正无速度传感器电流矢量真正无速度传感器电流矢量 方法 快速 准确 与世界最新技术同步 动态性能好 转矩大 噪音低 功率因素高 低频下能输出大转矩 零速起 动 0 5HZ 可以稳定驱动 160 负载 尤其对于起重机 提升机能轻松应付 方便的多段速调节 加减速时间可在 0 1 3000S 范围内设置 整流单元 逆变单元完全可控 内置 PID 调节器 实现软启动 软制动功能 6 操作更简便 轻巧 不用任何传感器可以保证控制精度 7 数字汉化显示 观测简洁明了 8 系统采用 RS485 串行通讯的现场总线技术 实现了控制的智能化 在提高系统 可靠性的同时 省去了大量的控制连线 具有安装调试简单 维护方便等系列优点 9 本系统运用软件化设计 可编程输入上百种结合控制方式 提高了系统的稳 定性 大大减少了系统的硬件故障 尤其拥有独有的动能扑捉控制方法 在瞬间 停电时可以保证设备不中断运行 有精确的力矩计算功能 可以精确监视负载是 否有异常 能自动测量电动机能自动测量电动机 20 多项参数 可以把任何一台交流电动机效能发挥多项参数 可以把任何一台交流电动机效能发挥 到最大 到最大 3 23 2 过卷保护 过卷保护 当上下过卷时深度指示器行程开关动作或提升容器越过系统设置的过卷点时 上 下过卷继电器分别断开 安全回路断电 过卷指示灯亮 同时故障报警器报警 给定打点信号 开动 提升机 或绞车 进入安全制 动 显示屏上显示过卷故障 解决方法 按下过卷复位开关 过卷指示灯灭 提升机 或绞车 反向运转到 正常位置 然后再按过卷复位开关和故障复位按钮 手柄上 显示屏上显示运行方向方可 3 23 2 超速保护 超速保护 当安装在主轴装置上的速度传感器感应速度超过最高速度的 15 时 线速表输出信号 使超速继电器动 作 断开安全回路 故障报警器报警 显示屏显示过速故障 同时提升机 绞车 安全制动 解决办法 操 作手柄回至零位 按手柄复位按钮 将故障复位然后按给定方向方可正常开车 3 33 3 上 下减速保护 上 下减速保护 当提升机做上行下行运行至减速位置时 深度指示器上的传感器得电 上减速 1 下减速 1 继电器动作 绞车进入一级减速 而后上减速 2 下减速 2 继电器动作 绞车进入二级减速 同时减速报警器报警 3 43 4 上 下停车保护 上 下停车保护 当提升机 绞车 运行至井口 井底 位置时 深度指示器上的传感器得电 上停车 下停车 继电器动 作 提升机 绞车 自动停车 3 53 5 上 下限速保护 上 下限速保护 根据现场具体情况需要进行限时 可设置限速保护 3 63 6 过负荷和欠电压保护 过负荷和欠电压保护 过负荷时 变频器故障回路保护 安全回路断电 欠电压时 显示屏显示故障并报警 交流接触器跳闸断 电 3 73 7 深度指示器失效保护 深度指示器失效保护 安装在主轴上的速度传感器与深度指示器上的速度传感器将所处位置的速度变化信号同时输入系统 经对 比后 认定变化不一致时 显示屏显示深度失效故障 同时声光报警 3 83 8 闸间隙保护 弹簧失效保护 闸间隙保护 弹簧失效保护 湖南盛和电子自控科技有限公司 变频电空设备控制方案 当闸间隙超过规定值 1 2mm 左右时 行程开关 LX 动作 闸间隙继电器动作 安全回路断电 系统自 动显示故障内容并报警 在调整闸间隙或更换失效弹簧后故障复位方可继续运行 3 93 9 松绳保护 松绳保护 松绳时 由保护装置 用户自备 触动松绳行程开关 LX 松绳开关 LX 动作 松绳继电器动作 断开安 全回路并报警 行程开关的安装位置根据现场情况选定 松绳现象发生后松绳指示灯亮 按下松绳复位开关 绞车只能往上慢速提升 当把提升机 绞车 进入正常状态时 再按下松绳复位开关方可 3 103 10 满仓保护 满仓保护 本系统可根据用户要求 装设满仓保护 3 113 11 运行信号保护 一停 二上 三下 四慢上 五慢下 六取消 运行信号保护 一停 二上 三下 四慢上 五慢下 六取消 5 11 1 绞车没有接到开车信号时 不能启动 5 11 2 绞车的开车信号与操作要求的提升方向不一致时 不能启动 错向保护 同时显示屏上运行方 向显示异常 3 123 12 系统必要保护 系统必要保护 3 12 1 零位保护 当需开动提升机 绞车 时操纵手柄不在零位时 安全回路不能接通 绞车无法启动 3 12 2 正反转互锁 正反转只能单向操作 从正转转换到反转或从反转转换到正转时 必须经过停车位置后 才能按给定方 向信号改变运行方向 以免产生错误操纵 3 12 3 制动液压站的油压 油堵 油温保护 当系统油压超过某一设定位 P0时 压力表输出超压信号 安全回路断开 显示屏显示油压故障并声光报 警 绞车进行安全制动 当系统压力低于某一设定值时 液压站给出故障信号 安全回路断开 此时绞车安 全制动 当压力油温超过设定值时 或油泵过滤器发生堵塞时 液压站上的油温油堵继电器发出信号 安全回路 断电 绞车安全制动 显示屏显示故障并报警 故障排除后方可正常开车 3 133 13 油泵电机保护 油泵电机保护 由热继电器执行在过负荷下热继电器动作保护 5 13 1 润滑保护 润滑站启动后 提升机才能按给定信号正常开车 当润滑油压过高 超过设定值时 油压继电器动作 切断安全回路 显示屏显示故障并报警 3 143 14 电控系统自我保护 电控系统自我保护 运行过程中发生过流 欠压 过负荷 缺相电机过热 变频器过热 系统失速 跳速等故障时系统将自 动进行自我保护 同时操纵台上显示屏显示故障内容并报警 3 153 15 启动时的电气联锁保护 启动时的电气联锁保护 接通主电机电源后 主电机在没有进入零速制动状态时 盘形闸不能松开 盘形闸没有完全松开时 主 电机仍然不能起动 3 3 16 16 停止时互锁保护 停止时互锁保护 操作手柄回到零位时主电机停止运行 主电机将首先进入零速制动状态 经过延时 秒后 液压闸 完全制动闸紧 3 3 1717 井口二级制动解除功能井口二级制动解除功能 当提升容器到达井口设定位置 据现场实际设定 时 电控系统通过控制电 磁阀 G8 G9 解除二级制动 实现一级制动 当提升容器下降到井口设定位置后 电控系统恢复二级制动功 能 3 3 1818 电网断电时二级制动保持功能电网断电时二级制动保持功能 当电网断电后 UPS 为控制电路供电 UPS 为在线式供电 即电网有 湖南盛和电子自控科技有限公司 变频电空设备控制方案 电时 电网可对 UPS 充电并通过 UPS 对系统供电 而当电网断电时 UPS 可直接供电 当提升容器在井中时 电控系统控制电磁阀 G9 G20 延时通断 实现断电后二级制动功能 当提升容器在井口时电控系统控制电磁 阀 G8 G9 解除二级制动 实现断电后一级制动 3 3 1919 双路电磁阀控制双路电磁阀控制 硬件安全回路控制 G8 G9 回路 主控 PLC 与监控 PLC 分别通过 KA15 KA17 KA66 KA68 控制电磁阀 G8 G9 G20 如硬件安全回路断开 提升容器到达井口设定位置时 实现一级 制动 提升容器在井中时 G8 直接断电 主控 PLC 的 Y31 和监控 PLC 的 1Y07 控制 G9 延迟断电 主控 PLC 的 Y32 和监控 PLC 的 1Y12 控制 G20 延迟得电 从而控制装置保持二级制动功能 如主控 PLC 与监控 PLC 通信正常 主控 PLC 控制电磁阀 G8 G9 G20 当出现一个 PLC 不能工作时 另一个 PLC 会投入控制电磁阀 G8 G9 G20 装置实施安全制动 4 方便的人机接口界面方便的人机接口界面 本系统采用组态软件 由上位机进行参数设置 所有参数均由软件设置 无须硬件调整 大大方便了用 户的使用 同时生成监视画面 对提升机的运行参数和故障参数进行监视调整 使操作人员时时对运行状况 了如指掌 4 1 造型美观大方造型美观大方 采用标准尺寸柜 配盛和第五代标准色 内层门隔离带电与操作指示部件 指示 仪表 操作一目了然 4 2 全中文化标识全中文化标识 所有指示 操作 执行等元件标识全部中文化 使操作维护人员无须查看图纸 任意元件的控制作用一目了然 4 3 出厂前连柜调试出厂前连柜调试 出厂前将成套控制设备 柜与柜 柜与操作台之间进行模拟现场使用工矿联机调 试 在常规检验 试验的基础上又多了一道性能试验 确保产品质量 5 显著的节电效果显著的节电效果 由于矿井提升机采用变频调速后 在负力下方时可以工作在发电状态 回馈电网 在轻载提升时 自动由于矿井提升机采用变频调速后 在负力下方时可以工作在发电状态 回馈电网 在轻载提升时 自动 降低电压电流变频调速 较之传统拖动方式 节电效果在降低电压电流变频调速 较之传统拖动方式 节电效果在 25 30 节电产生的经济效益 十分明显 一般 节电产生的经济效益 十分明显 一般 不到二年即可收回投资 不到二年即可收回投资 6 6 矿井提升机专用变频器的特点矿井提升机专用变频器的特点 6 1 矿用电网波动较大 变频器在 380V 10KV 20 能正常工作 6 2 运行平稳 加减速平滑 运行速度曲线加速段 减速段为 S 型 在加减速过程中可做到加速度连 续 无撞击感 6 3 对回馈能量的处理方法 回馈制动 可带有能量回馈单元 将制动时产生的再生能量回馈到电网 6 4 变频器在整个工作过程中提供所需要的力矩特性 启动力矩大于 2 倍额定转矩 尤其是当矿车停在井筒中间时 启动转矩比额定转矩大得多 低频转矩在 3HZ 时大于 1 6 倍额定转矩 6 5 有足够的加速力矩 适应重车提升时的加速过程 6 6 运行过程中由于道轨不平整或滚筒偶尔出现钢丝绳绞绳 会引起电机力矩的 跳变 变频器能承 受这种跳变 6 7 运行过程中若出现偶然事件 要求快速停车时能给出大于额定转矩的制动力矩 这时会有较大的 能量馈送给变频器 湖南盛和电子自控科技有限公司 变频电空设备控制方案 6 8 停车状态下 能给出大于额定转矩的制动力矩 防止重车下滑 7 7 几种特殊功能的实现 几种特殊功能的实现 1 对再生能量的处理对再生能量的处理 变频器的主回路采用双向逆变方案 对再生能量通过本系统的制动单元把能量消耗在电阻上 2 直流制动的作用直流制动的作用 提升机配用变频器 直流制动功能对系统的安全运行起重要作用 当重车在井筒中间停车时 变频器由高速 平滑地降到低速 随之施加一直流制动信号使绞车停止 当机械制动起作用后方可去掉直流制动信号 使重 车靠机械抱闸的作用停在中间 启动时 先对电机施加一直流制动信号 当检测到机械抱闸打开时 方可去 掉直流制动信号 加上启动电压 绞车转动 机械抱闸抱紧状态一直在变频器检测下 一旦机械抱闸打开 马上给电机施加直流制动信号 确保重车不可能下滑 要绝对避免 溜勾 现象 3 S 形速度曲线 为了尽量减小运行过程中的机械冲击 在变频器启动与停止过程中 最好做到加速度是连续的 即运行 和速度曲线是平滑的 即通常所说的 S 形 在加速段 减速段速度曲线 加 减速曲线 当井下及井口停车倾角很小时 约 30 这时要求绞车运行速度很低 否则会出现 松绳 现象 另 外根据井筒中轨道情况 要求变频器能以不同的频率工作 根据现场情况 变频器可设置 5 个频率段 例如 设置 6HZ 15HZ 25HZ 35HZ 50HZ 5 个不同的速度 主令控制器的不同位置 对应不同的直流控制电压 也即对应不同的运行频率 4 自动限速保护 当运行接近终点时 给出一个减速信号 接到减速信号后 若主令控制器已经操作减速 则变频器按照 主令控制器的操作改变运行速度 若收到减速信号后 主令控制器没有正常操作 则自动启动机内的自动减 速程序 将变频器的工作频率按预定要求逐步变为低速运行 这对预防 过卷 是十分必要的 此外 绞车 带有测速发电机 当测速发电机给出超速信号时 变频器也能自动减速 5 连锁开机功能 绞车开机必须按照给出的命令操作 当给出 上行 或 下行 命令时 若操作人员的操作与命令不符 连 锁功能对此操作不响应 变频器不启动 连锁功能是