安阳大众煤业有限责任公司新副井主提升电控系统

1、 安阳大众煤业有限责任公司新副井提升机电控系统技术协议安阳大众煤业有限责任公司新副井主提升电控系统技术协议需方：安阳大众煤业有限责任公司供方：徐州中矿大传动与自动化有限公司设计单位：煤炭工业郑州设计研究院有限公司总则1、本技术条件的使用范围仅限于安阳大众煤业有限责任公司副井提升机变频电控系统。2、本技术条件提出的是最低限度的技术要求，并未对一切技术细节作出规定，也未充分引述有关标准和规范的条文。供方应保证提供符合本技术条件和工业标准的优质产品。3、如果供方没有以书面形式对本技术条件的条文提出异议，则认为供方可以提供完全满足技术条件的产品。4、本技术条件作为定货合同的附件。一、 合同设备技术条款

2、明细：1设备名称全数字交流变频调速提升机电控系统2型号ASCS83规格满足1200KW双绕组同步电机的控制要求4 数量1套二、 主要技术数据井筒直径：6.5m提升高度：720m (井口标高+170m，井底标高-550m)提升类别：矸石、人员、材料、设备等提升系统：一对1t矿车双层四车多绳罐笼(宽、窄各一)提升机：JKMD-3.54P()型落地式四绳摩擦轮提升机最大提升速度10.629m/s，提人时7m/s检修速度：0.30.5m/s加、减速度：0.65m/s2加、减速度变化率：0.4m/s3摩擦轮直径：3500mm天轮直径：3500mm最大静张力：525kN最大静张力差：140kN提升钢丝绳直

3、径：38mm绳间距：300mm提升仰角：5070电动机：TDBS型交流同步电动机，双绕组，功率1200kW，电压1140V，转数58r/min，=2，强迫风冷。绕组：双绕组、不错相，两绕组可串联运行。电动机的定子绕组中埋置铂电阻测温元件PT100不少于6点。电源：矿井变电所提供两回6kV高压电源和两回380V低压电源。励磁电压：由电机厂确定后提供给供方励磁电流：由电机厂确定后提供给供方极 数：16绝 缘：F级电动机过载能力：2三、 合同设备供货范围明细表序号设备名称型号规格/技术参数单位数量备 注1高压开关柜KYN-28A,含综保，UPS台7厂家配套2励磁整流变压器SG10-315KVA,干式

4、变压器台1与电机配套，满足需方要求3定子整流变压器SG10-1000KVA,干式变压器台2与电机配套4辅助变压器SG10-200KVA,干式变压器台1厂家配套5双绕组同步机变频器ASCS-8-VF-1200,含电抗器套1变频器必须大于电动机容量的20%6低压电源控制柜ASCS-8-CN台1中矿传动7单/双绕组切换柜ASCS-8-ZHL台1中矿传动8PLC控制柜ASCS-8-CS,内含两台PLC(S7-300)、UPS台1中矿传动9励磁整流柜ASCS-8-CF台1中矿传动10操作台ASCS-8-FPA,含S7-300一套，含主电机测温仪表套1中矿传动11风机变频柜30KW,380V-480V(暂

5、定)台1中矿传动12上位机P4CPU,22寸LED，2G内存，500G硬盘，含软件台1研华13打印机激光彩色打印机，A3台1Epson14轴编码器2048转台2厂家配套15传动专用编码器HUBNER台1德国HUBNER16井筒开关KG1010G，磁钢个12厂家配套17编程器THINKPAD含编程软件、编程电缆台2厂家配套18主电机测温仪表装于操作台内个2厂家配套19UPS2KVA台1厂家配套20专业传动工具套1厂家配套21控制电缆包含PLC通讯电缆、上位机通讯电缆等相关电器间连接导线套1厂家配套随机备件1IGBT个2英飞凌2IGBT驱动板个2CONCEPT3井筒开关个10配套厂家424V继电器

6、个20配套厂家5灯箱指示灯个10配套厂家6旋钮个10配套厂家7可控硅个3配套厂家8快熔个3配套厂家9空气开关个8配套厂家四、总体设计：提升机电控系统采用ASCS-8电控系统，是基于数字化，自动化，网络化，和信息化等先进技术，采用“交流同步电机大功率同步电机三电平变频调速+多PLC冗余控制+上位机监控”全数字电控系统。其动态性能满足提升机四象限运行要求，并满足提升工艺要求的过载能力和安全系数。41电控系统设计原则(1) 以高可靠性，安全性及技术先进性为前提，采用安全、可靠、先进、合理的新技术，完成提升机系统的控制及运行。(2) 从适应性、普遍性、通用性和成熟性上考虑，选择所需设备。(3) 在保证

7、系统功能的前提下，尽可能简化系统，尽量减少投资。(4) 采用经过实践检验的电工行业先进技术，使用维护方便。(5) 元器件进行严格筛选，关键环节一律采用可靠性高的部件(6) 电控系统设计，产品图样及制造，符合国家标准，设计原则参照煤矿安全规程、煤矿工业矿井设计规范、供配电设计规范、低压配电设计规范等规程规范和技术要求。42电控系统总的技术要求1) 要求副井提升机的主传动采用高性能的交直交变频同步电动机传动系统，采用大功率同步电机三电平变频调速系统变频电控系统，整体功能与技术水平达到国际先进水平；2) 电控系统设计按1200KW双绕组同步电机配套，可实现电机全载全速和全载半速运行；3) 驱动装置能

8、够适应提升系统各种工况，按照预定的速度图和提升要求实现四个象限内的启动运行，加速、等速、减速、低速爬行、停车、制动和换向等功能。4) 装置的过载能力与电机的过载能力相当。变频装置的额定容量不应当小于主电机的过载能力，且还应当留有一定余量。不允许用变频器的过载能力去抵消电机的过载。5) 负载变化为-120%0+120%额定负载时，装置满足四象限运行要求。6) 全数字变频矢量控制器可实现：速度闭环控制、功率因数控制、矢量控制、定子电流闭环控制、转子励磁电流闭环控制等功能；7) 系统具有行程控制、故障监视、过程和故障处理等功能，建立安全可靠的保护系统；8) 生成各种生产报表及统计、故障信息等画面，反

9、映提升机所有的运行参数和运行状态，以及故障类型，故障发生时间和位置，能及时通知维修人员排除故障，从而缩短排除故障时间，提高劳动生产率；9) 对电网的无功冲击和高次谐波干扰为最小。变频装置输出正弦的电压和电流波形，整个调速范围内谐波畸变(包括电压和电流) THD 小于2%，满足IEEE519-1992 及 GB/T14549-1993 的谐波抑制标准，不影响同一电网上其他设备的正常运行，变频器对电网谐波影响减至最小，变频器对本体控制系统就地控制柜无谐波影响。变频器本体额定效率98%，系统额定效率(从进线开关到电机之间的所有设备)95%。为避免无故跳闸，提供无熔丝保护结构的变频器。变频器在整个调速

10、范围的功率因数不低于0.95，在国家电力行业和当地电力部门的允许范围内。10) 整流柜及各类电子控制柜保证良好的通风和冷却，并具有防尘措施。43电控设备执行标准和使用条件431电控设备符合下列规定和基本要求：(1) 煤矿安全规程2010版；(2) 煤矿地面多绳摩擦式提升系统设计规范 (MT50211997)；(3) 交流传动矿井提升机电控设备技术条件（JB426386）;(4) 工业过程测量和控制装置的电磁兼容性（GB/T1392692）;(5) 低压配电设计规范（GB5005495）;(6) 进口电气设备遵守国际电工委员会IEC标准；(7) 电控装置的静动态性能指标完全满足提升机四象限运行的

11、要求;(8) 电控装置能承受提升机运行时的地坪振动;(9) 安全回路等关键电路采用冗余结构设计;(10)传动装置设置散热风机,并设置通风监视; (11)井筒中和井下采用防爆设备,其标准满足于GB3836-83/1-4要求.432电气控制系统使用条件（1）电气控制系统安装在户内场合;（2）海拔高度不超过2000米;（3）周围介质温度不高于+43,不低于-14;（4）空气相对湿度:最强日的日平均最大相对湿度不超过95%;但应该注意到由于温度变化可能会偶然地产生凝露;（5）无显著振动,无冲击振动的场合;（6）耐震能力：按度震区设防;（7）周围介质无爆炸危险,且不足以腐蚀金属,无破坏绝缘的气体和沉埃(

12、包括导电沉埃);（8）电网质量:波形为50HZ正弦曲线,电压幅值波动不超过+10%(短时允许+15%的电压波动).五、电控系统设备成套范围及技术特点51高压供电部分配备7台高压开关柜：两台6kV进线柜、一台PT计量保护柜、两台出线柜，分别供给两台定子变压器，一台出线柜，供给励磁变压器，一台出线柜，供给低压供电的辅助变压器。选用具有双电源进线兼馈电功能的高压真空开关柜，采用下进线，两进线必须有电器闭锁。具有电度、电压、电流测量，失压、过流、进线联锁以及电动操作机构，具有“五防”功能，具备欠压延时保护、漏电保护、短路保护、缺相保护等。 (1)高压开关柜额定电压6kV，额定短路开断电流31.5kA。

13、(2)断路器采用常州森源VS1,综保采用上海南自。(3)高压柜采用微机保护，柜内设置所要求的各种显示和保护，设置就地和远程操作。(4) 高压柜配备具有数字显示和RS485变送功能的电力仪表，能监测三相U、I、P、Q、S、COS、f、Ep、Eq、1-31次谐波等综合电力参数。各个断路器的辅助触点都引进主控PLC并传输至上位机以监视其工作状态。52变压器采用环氧树脂浇注干式整流变压器 (带测温装置)，初级和次级绕组间加一层静电屏蔽层，且该屏蔽层应接地，高压侧22.5%，五档，无载调压，容量合理配备。定子回路变压器采用干式变压器，1000KVA，6KV/1KV；辅助变压器为200KVA，6KV/38

14、0V；励磁变压器为315KVA。53低压配电部分低压电源的同时工作容量按“冷却风机容量（需与供货厂家核实）+电控设备本身需要容量 +50kW”考虑。低压电源提供以下电源回路： 1、双回路进线开关。进线回路，配具有数字显示和变送功能的电力仪表XD-345(带RS485通信接口)。2、电控设备本身需要的电源。3、提升机辅助设备的电源。4、起重机电源。5、照明电源，采用双回路自动切换开关， 380V，63A6、提升信号设备电源（380V,20A）。7、备用电源，380V，60A，不少于四个回路。此外低压配电设备还提供稳定可靠的24V直流电源和稳压电源，还配备UPS对提升机的重要控制单元 (如PLC、

15、监控计算机等)供电，以便当主电源故障时，能确保提升机安全停车。54定子变流柜 系统设计采用两台变流柜组成定子变频主回路，采用背靠背的三电平模式设计，整流逆变柜均采用进口IGBT作为功率单元，整流及逆变采用相同的设计，在电动和发电状态时，分别实现整流和逆变功能，实现能量的双向馈入和馈出。55励磁整流柜采用三相可控硅整流桥四象限直流功率控制系统，主要完成励磁电流调节功能。同时可以通过电压表、电流表，以显示输入交流电压、输出励磁电压和励磁电流值。56全数字调节柜全数字转子变频矢量控制器采用DSP+FPGA结构，以32位数字信号处理器为核心，实现：速度闭环控制、单位功率因数控制、转子变频矢量控制、电流

16、闭环控制，故障诊断等功能。所有电路均采用标准电气模块插件结构，系统主要包括： 高速中央处理单元(可多处理器并行工作) 输入输出单元： A/D采样和D/A变送单元： 脉冲触发单元： 总线架构：调节控制采用全数字调速控制系统。调节系统为数字闭环控制系统，具有优良的动、静态品质指标。调节控制应具有以下功能：预先设定手动和自动操作的速度值。限制加、减速过程的冲击，速度应当平滑变化。起动时对负载，加速度和绳重的力矩预置转矩和电流基准，包括最大值限制。定子电流调节。励磁电流调节。装置本身自监控与自诊断并有告警功能。变频器调节系统可减少对提升机电气和机械设备的不良影响。在整个提升周期的所有点上均可实现加/减

17、速度的平滑变化，对钢丝绳和其他机械设备不会产生不必要的负载。在控制方式上，通过高性能矢量控制算法，将功率变换装置和电机作为整体考虑，在实现高性能调速的前提下，对网侧功率因数、网侧谐波、电机定子侧、网侧功率因数等系统关键指标进行调控，满足系统运行在较低的开关频率、较小的进线电抗实现能量双向流动、单位功率因数以及正弦的网侧电流，使变频器对电网无污染，做到真正的“绿色变频”。57控制柜提升机工艺控制，整个调节、控制、监控和安全系统采用全数字化，选用高性能的可编程控制器，完成调节、主控、行程监控、制动等更能。可编程控制器的I/O输出模块留有不少于20%的备用。可编程控制器完成的功能如下：在控制装置的设

18、置上要求能满足安全提升的要求。提升机的控制系统应与提升信号和装、卸载自动化相互闭锁。井筒控制和信号系统与主控制系统采用通讯方式进行信息交换。所有与安全回路有关的信号应采用硬接线方式直接接入安全回路中。应提供现代化的操作台，操作方便，功能齐全，显示应包括20”液晶彩显和用于显示重要操作信号和报警信号的信号板显示。打印机能记录所有的报警信号和操作信号以及生产报表，并具备硬拷贝功能。显示打印应采用中文。为进行故障和误操作分析，应提供专用信号记录仪，储存的信息可随时打印。所有电路均采用标准电气模块插件结构。变频装置采用防护等级IP2X，提升机房控制室的控制柜采用防护等级IP4X。它具有以下主要功能：速

19、度和位置传感器的输入；速度手柄的输入；对两个提升容器的位置检测；井筒计算包含同步；提升目标，速度，爬行距离的参数确定；爬行速度，加速度，减速度，冲击等的确定；带冲击限幅的关于位置，速度，加速度的参考值发生器，并相应的输出；在整个提升周期中的位置控制。速度控制；摩擦轮直径的补偿（绳衬的磨损）；对负载，加速度和绳重的力矩预置；与驱动控制的通讯（主要是力矩给定）；根据提升容器在井筒中的起始位置，自动生成“S”运行曲线并调节控制(在自动方式)；监测钢丝绳滑动，自动校正同步；过卷复位功能。系统采用三套PLC，并配备2台笔记本电脑编程器。当一套PLC故障时，系统能满足操作、运行和安全保护、后备保护功能。当

20、PLC故障时，系统能实现继电器应急操作，并须具有现行煤矿安全规程规定的各项保护功能，且指示事故状态。控制系统具有以下功能：根据提升种类进行最高速度限制；提升机工艺控制与必要的闭锁；安全回路有PLC控制软件与继电器冗余，当PLC故障时，提升机能低速运行；PLC安全回路采用计算机双重软保护回路，在软硬件上独立运行互为独立，并且结果是相互监控的；安全制动过程实现恒制动力控制，使安全制动过程的减速度不超过防滑极限速度，确保提升机安全运行；具有提升位置闭环控制功能，准确停车，井口停车误差不超过20mm；具有完善的保护功能，如：超速、过卷、钢绳滑动、闸瓦磨损、闸盘偏摆、弹簧疲劳、过流、过压、变流装置故障等

21、保护，确保提升机的安全运行。编码器与编码器之间相互监视互为备份，确保速度、深度指示及控制万无一失。启动过程中，控制器油压与电机电流进行合理自动配合，使提升机进行软启动，避免启动电流冲击或提升容器下坠。571数字行程监控器和运行监控器数字行程监控器和运行监控器是在监测提升容器在井筒中的准确位置的基础上，自动跟踪生成提升包络线。主要完成滑绳、过卷和超速等判断，实现提升全过程的位置、速度监控。提升机每一侧提升容器位置的测量、计算、同步以及显示等均为独立回路，当采用非直接方法测量提升容器位置时，必须在井筒中设同步位置开关进行位置校正。数字行程监控器和运行监控器的定位精度2cm。监控功能必须包括但不限于

22、：连续速度监控，包络线监控，井筒开关监控，软件逐点监控，突变监控，不同编码器检测值之间的相互监控，不同监控系统之间的编码器测量值之间的相互监控，不同监控系统之间的包络线的相互监控等。监控功能主要有：连续速度监控;减速段的软件和硬件速度监控;软件逐点速度监控;井筒开关监控;速度编码器的相互监控;突变监控;位置编码器的相互监控;两个监控系统中速度包络线的相互监控;紧急停车监控;重载下放监控;重载上提监控;错向保护.所有编码器安装点的信号均为双路，以便进入不同的PLC系统进行计算，并进行互相比较，以达到高安全性和可靠性。编码器为整个控制系统中最为关键的设备，因此，供货商在选择编码器的时候应当充分考虑

23、编码器的坚固性，抗击性，和抗扰性。同一安装位置的编码器应当有电气上完全相互独立的两路编码器信号输出给控制系统。572安全保护回路由操作保护PLC、闸控PLC与继电器构成双线制提升机安全保护回路。来自提升机各部分的保护信号分为立即施闸、井口施闸、电气制动和报警4类。其中井口施闸、电气制动和报警类事故信号直接引入到PLC中，PLC将其处理后送监视器显示故障类型并控制声光报警系统报警并施闸，而立即施闸类事故信号除引入到PLC中处理、显示、报警外，还直接引入到安全直动回路，动作施闸系统施闸。系统的安全回路有两套，一套由PLC构成，另一套为继电器直动回路。安全保护说明：电控设备具有现行煤矿安全规程、煤矿

24、多绳提升设计技术规定等规定的各种保护及后备保护功能。提升机过卷保护、过速保护、限速保护、减速保护，具有相互独立的双线型式：（1）位置和行程检测：提升机的井筒中，设置有双重开关，在提升机上设置检测速度的2个测速发电机、3个轴编码器、天轮轴上安装1个轴编码器；（2）显示：具有操作台双重指示和监控计算机显示；（3）保护：安全回路具有相互独立的两套系统，继电器硬接点回路和双PLC软接点回路。 下列各类故障必须保证安全制动，并发出声光报警。高、低压电源断电故障；定子、转子回路故障；提升容器过卷；调节、监测、控制回路故障；主电机超温；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%； 提升容

25、器达到终端时的速度超过2m/s；提升信号系统的紧急停车；钢丝绳滑动超限；错向操作；按下安全制动钮；矿方认为需增加的故障。 系统自动降低到1m/s，然后再施闸停车，这类故障有：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。 允许一次提升循环结束后再停车，这类故障有：定子、转子及变流器发生局部故障；主机轴承过热；变压器温度偏高；主电机温度偏高；运行过程中(主电机冷却用)通风机故障；闸瓦磨损、闸盘偏摆、弹簧疲劳；其它供货厂商补充的轻故障573提升机运行控制模式 手动操作：在提升机房设司机操作台对提升机实施手动操作。司机通过速度给定手把控制绞车的运行速度。加、减速度受设定的最大加、减速度限

26、制。用于运送人员、材料、维修和检查钢丝绳等工作，司机用操作手柄控制提升速度。提人运行速度7m/s。 半自动控制：半自动控制操作方式即绞车司机通过起车按钮操作，绞车司机按下起车按钮后绞车按设定的速度图自动完成一次提升循环。容器停靠水平和提升机房的操作台间应有闭锁，不得同时操作，半自动方式只用于提升煤炭及矸石。要求半自动操作，既有自动选择水平、确定运行速度图的功能。速度在0.05m/s10.629m/s，连续可调。 低速检查井筒及钢丝绳：只允许手动操作，速度0.30.5m/s。 紧急控制方式：如果供电主回路、计算机控制及监测系统出现局部故障时，提升系统可实现全载半速运行。在任何运行方式下，司机通过

27、急停按钮或脚踏开关可实施急停操作。 人为过卷功能：如在检修时，能用转换开关实现人为过卷、速度限定在0.3m/s以下。如若正常提升时，人为过卷不复位不能开车。 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 其它运行方式：矿方需要补充的运行方式。供货厂商需要补充的运行方式。58操作台操作（控制）台能满足操作方式选择、信号显示、运行状况显示及报警功能等要求，确保安全运行。操作台采用操作方便的分体式结构，共由左操作台、右操作台和指示台三部分构成。左操作台上有制动手柄，定、转子高压送电按钮，安全复位按钮、紧停按钮、灯试验按钮、闸试验按钮、过卷旁通按钮等。右操作台上有主令操作

28、手柄、工作方式选择开关、控制方式选择开关、自动控制按钮和信号联络按钮等。指示台左侧为打印机，右侧为工业控制计算机，中间指示台上有运行参数显示仪表、重要操作信号和故障信号指示灯.仪表显示的主要内容：双提升容器位置数字深度指示器及柱式模拟深度指示、提升速度、电枢电流、励磁电流、制动油压、可调闸电流、高压电源电压、电枢电压等.重要的操作信号和故障指示灯有：控制手柄零位指示；制动手柄松闸位指示；快开合闸指示；磁场合闸指示；高压合闸指示；控制电源合闸指示；安全回路正常指示；过卷故障指示；调平信号指示等。选择开关及按钮包括：运行方式选择开关、过卷复位开关、脚踏紧急制动开关、自锁式紧急制动按钮、半自动开车按

29、钮、实验按钮(或开关)等。59上位机监控电控设备具有监控功能，具有提升信号显示、提升保护、综合后备保护、故障自诊断、行程、速度图、开车准备状态，控制系统状态、高低压电源回路、主回路、安全回路等连续实时显示及报表（提升机产量报表、记录等）打印功能，便于事故的预测和分析处理，保证提升机安全可靠的运行。此外，监控计算机能通过EtherNet/IP协议，RJ45接口，与矿井调度中心计算机联网，上传提升监控参数，并能支持远程编程和远程诊断。上位监控计算机采用高性能工控机（不低于研华P4_3G/2G内存/220G/光驱/鼠标/键盘/音响等、22“液晶彩显）及A3幅面彩色打印机，并配置监控软件，完成以下功能

30、：1）、提升系统动静态画面生成。（如设备概况、供电系统工作状态、提升过程动态、显示速度动态曲线、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）。2）、故障自检显示、报警，能显示和打印故障发生位置、时间、原因，故障解除时间等。3）、各类报表生成（班报、日报、月报、年报）历史记录、煤炭提升产量报表、记录等。4）、应提供带有首次报警特征的装置。5）、具有与PLC通讯功能及矿井管理系统联网的功能，并能支持远程诊断。注：重要的操作信号和成组报警信号应在操纵台上的信号板上显示出来，保证在没有图形显示系统的情况下，仍然可以操作。图形显示的主要内容有：1) 提升系统全貌及介绍2)

31、高、低压供电系统图3) 主回路及励磁回路4) 液压制动系统图5) 安全回路图6) 速度图及力图（至少保留三副最新画面）7) 计算机硬件监测及通讯监视图8) 生产报表并能打印输出9) 提升信号显示10) 故障信息（列表及打印输出）11) 帮助文件12) 其它功能。上述所有画面都是动态画面，它们反映了提升机所有的运行参数和运行状态以及故障类型和故障发生时间，工业控制计算机能使司机对提升机的运行状况一目了然，若发生故障，司机能及时从上位计算机上了解到故障类型及位置，能及时通知维修人员排除故障，从而缩短排除故障时间，提高劳动生产率。打印机能打印出显示器上显示的各种画面和故障信息。510外围传感器5.1

32、0.1井筒开关选用磁性非接触开关，用于完成控制与保护功能，包括：过卷开关、减速开关、停车开关。设置：正、反向同步开关、正、反向减速开关、正、反向定点限速开关、正、反向停车开关、正、反向过卷开关等，共12个检测点。每1检测点为双重开关，分别对应两套PLC。5.10.2轴编码器（1）主轴传动装置上的轴编码器信号分别进入主控PLC、辅控PLC。（2）数字监控器的位置信号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。（3）数字监控器的位置误差由装于井筒中的磁性开关进行同步校正，确保控制及显示精度达到2cm以内。（4）PLC插件必须有备品，机械厂家预留。511风机变频柜在主电机冷却风机回路，设置有变频调速装置，现场可根据主电动机发热情况、环境温度、季节变化等因素，自动或手动调节冷却风量，避免机械调风方式对风机设备的冲