全数字矿井提升机隔爆兼本安四象限变频调速电控系统

1、目录一、 公司简介2-2二、 引言3-4三、 使用四象限驱动的好处4-4四、 型号及含义5-5五、 系统概述5-8六、 ZJT型隔爆兼本安智能变频调速装置介绍8-10七、 控制系统技术特征10-12八、 使用单位绞车基本情况说明12-12九、 各种隔爆绞车电控性价比13-13十、 相关产品业绩表.1516十一、 服务承诺.1717一、公司简介唐山开诚电器有限责任公司总部位于唐山市高新技术开发区，在唐山 丰南区设有一万多平米的“唐山开诚自动化产品有限责任公司”，在深圳罗湖区设有“深圳开诚电子有限责任公司”。是河北省高新技术企业，河北省十强高新位于唐山高新技术开发区的开诚公司总部技术企业，河北省软

2、件企业，煤炭成套设备定点企业，1999年通过了ISO9001质量体系认证和英国NQA质量体系认证。开诚公司是集设计、开发、制造、服务为一体的规模企业，我国煤炭自动化领域的知名生产厂家。专业制造隔爆兼本安智能变频调速装置、隔爆高压软起动装置、全数字矿井提升机隔爆兼本安四象限变频调速电控系统等三十二种具有自主知识产权的矿山自动化产品。其中，三项产品被列入“国家级火炬计划推广项目”多次荣获国家、省、部、市级科技成果奖和优秀产品奖。“全数字矿井提升机隔爆兼本安四象限变频调速电控系统” 和“隔爆高压软起动装置”两项产品经省、部级专家委员会鉴定，评定为“国内首创，技术上达到国际先进水平”开诚公司以客户为关

3、注焦点，提高质量意识、产品意识、服务意识的理念是公司每位员工工作的基本准则。开诚公司已成长为一个高速发展的，能为煤位于深圳罗湖区深圳开诚公司位于唐山丰南区开诚集团位于唐山高新区公司科研基地炭现代化提供更好服务的现代化企业。隔爆兼本安四象限变频调速电控系统方案介绍一、引言 煤矿井下运输绞车担负着运输人员、材料和矸石的任务，是煤矿生产的重要设备。煤矿井下运输较车的驱动电动机一般采用三相绕线式异步电动机，其调速方法是采用在电动机转子回路内串接金属电阻，用鼓形控制器逐段切除电阻来达到加速和调速的目的。电阻调速控制装置的缺点有：（1）由于该调速控制装置中有大量金属电阻的存在，所以使该装置很难做成防爆型电

4、气设备，即使已形成的防爆绞车，由于在运行中电阻散发出大量热量，而隔爆箱内散热问题又不易解决，所以造成电气事故不断，成为煤矿安全生产的一大隐患。（2）大量的金属电阻占有了极大面积，增加了井下绞车房电控峒室的面积，大大增加了开拓费用。（3）电阻调速属有级调速，开环控制，调速范围小，调速精度低，爬行速度不易控制，尤其是重物下放操作时，需动力制动与转子电阻配合操作，司机不易控制，安全性能差。（4）在减速和重物下放时，需投入动力制动，不仅消耗外加直流电源，还将电动机的再生能量消耗在转子电阻上，浪费了大量的电能。鉴于以上原因，目前煤矿井下运输绞车采用的电阻调速装置不仅不能确保煤矿井下的安全生产，还浪费了大

5、量的电能，严重地制约了煤矿生产的发展。水城矿业集团公司大河边煤矿井下2m延伸绞车原采用JTB2×1.830型防爆绞车，2001年初由于电气故障使绞车在正常运行时未能切除全部电阻，结果造成带电阻运行，将电阻烧毁，电阻发出的高温使隔爆箱箱体变形，被迫停止生产，险些酿成生产安全事故。煤矿安全生产的需要，节约电能的需要，急切需要生产厂家能提供出一种安全、可靠、性能好又节电的新型调速装置。随着电力电子技术和计算机控制技术的发展，尤其是四象限变频技术的发展，出现了一种新型的高性能又安全的防爆变频调速装置全数字矿井提升机隔爆兼本安四象限变频调速电控系统。二、使用四象限驱动的好处：1、采用先进的无速

6、度传感器矢量控制技术，实现绞车运行全过程无级调速，调速精度高、调速性能好，司机操作灵活方便，安全可靠。2、采用先进的IPM功率模块，功率损耗小。3、转子电阻不需要了，因此启动过程中的所有热损耗能量被节省了。4、四象限驱动将通过电气控制来停止提升机，因此机械制动闸只在提升机停止后才使用。这意味着对机械制动闸几乎没有磨损，因此节省了昂贵的维护费用。5、在机械制动闸上以热能形式损耗的能量（老系统），现在被反馈到了交流电网，因此能量直接被利用了。6、运行更加平滑，因此由于机械部件和维护带来的麻烦更少了。7、由于运行更加平滑和具有很好的可控性，使得在现有设备基础上，平稳提速和提高运行效率成为现实。8、通

7、过四象限驱动节省的总能量可以达到20-35%。三、型号及含义Z J J B II - / 11为1140V，6 为660V，4为380V 功率设计序号采用ZJT型隔爆兼本安智能变频调速装置全数字绞车电控隔爆兼本安组合设备四、系统概述1、设备组成1）ZJT型隔爆兼本安智能变频调速装置防爆合格证号：1002098（660V）安全标志准用证号：2000276（660V）作为该系统的传动部分，包括输入电抗器、输出电抗器2）矿用隔爆兼本质安全型绞车控制箱防爆合格证号：1032723安全标志准用证号：20040897（1） 隔爆控制箱主要包含两套PLC、继电器、控制板件、开关电源等。两套PLC的作用为：一

8、套作为主控PLC，完成提升控制系统功能；另一套作为数字监控器，完成数字监控系统功能。两者互为备用，符合煤矿安全规程双线制的要求。继电器、控制板件、开关电源的作用为：A、构成控制电路和保护电路；B、实现控制信号与故障信号的隔离与转换；C、形成硬件安全电路，与软件安全电路相互冗余与闭锁；D、完成工作闸、安全闸控制；E构成应急操作回路；F二级制动控制（2）本安操作台主要由两套操作显示系统组成：一套为液晶触摸操作显示系统，可方便进行故障的查询、分析，并具有网络通讯功能，可直接与矿信息网络进行通讯；另一套为电子操作系统。其中，操作系统包含显示仪表、操作手柄、转换开关、按钮、指示灯、语音报警、数字式深度指

9、示（包含粗指示、精指示），可对绞车的运行状态、故障监测、绞车过程控制等。3）本安型计数传感器防爆合格证号：1034727安全标志准用证号：200408962、系统基本特点（1） 采用先进的无速度传感器矢量控制技术，将直流控制中的双闭环（速度环、电流环）调节控制通过一系列矢量交换后用于交流三相电机的控制，使交流三相异步电机的调速性能可以做得和直流电机一样好，使得绞车调速精度高，调速性好。（2） 采用先进的IPM功率模块，功率损耗小，解决了功率器件在防爆箱体内的散热问题。（3） 采用AFE自动换向变频技术，将变频器网侧的不可控整流桥换成可控整流桥，对网侧交流电流的大小和相位进行检测，并实行PWM控

10、制，这样使交流输入电流接近正弦波，消除了高次谐波，并使输入电流与电源电压同相位，使系统的功率因数总是接近等于1。当电动机减速制动时，从逆变器返回的再生功率使变频器内直流母线电压升高，变频器内计算机发出指令，使输入电流相位与电源电压相位相反将电动机再生能量反馈到电网中去，实现电动机运行的能量再生制动。（4）全数字控制系统采用双PLC系统，构成“双线制”控制和安全保护。关键电路如安全电路，减速回路等均采用硬软件冗余设计和多样化设计。重大故障如等速超速、减速超速、过卷等故障均采用硬软件冗余设计、并具有二重或三重保护。（5）系统设计按照安全可靠、技术先进、使用维护方便、经济实用等原则进行方案设计和评审

11、。（6）系统设计符合煤矿安全规程（2001年版）有关矿井绞车电控系统设计的规定和用户的特殊要求。特别是在为保证该系统的防爆性能方面，采用隔爆控制箱与本安显示操作台（24VDC，总工作电流小于200mA）相结合，并且外围传感器及行程开关、磁性开关均采用本安型（均为24VDC，工作电流小于20mA）。（7）系统的电磁兼容性符合国家标准。五、ZJT型隔爆兼本安智能变频调速装置1、主要技术参数 1）输入电源电压AC 660V，频率50Hz；电压允许波动范围-15%+10%；频率允许波动范围±2.5%； 2）输出频率范围050Hz连续可调； 3）最大控制电动机功率:660V：315KW1140

12、V：500KW 4）过载能力1.5IN二分钟，2 IN一分钟； 5）有较高的功率因数COS0.98； 6）低频运转时，有自动转矩提升功能，能保证100%的额定转矩； 7）变频器设有过压、欠压、过流、过载，功率元件过热和电机缺相等保护，设有故障记忆功能，能保留最近10次故障的功能号码和最后一次故障的参数；8）总谐波含量5。3、变频器内部结构ZJT型变频调速装置的主电路由充电接触器，进线电抗器，充电电阻、平波电容组和6组SKIIP模块组成。由六个SKIIP模块组成二组三相桥式变流电路，其中一组为变频器输出逆变器，另一组为向电网发电反馈的逆变桥。4、主要技术原理1）采用全数字无速度传感器矢量控制，使

13、系统调速范围宽，调速精度高，变频器在低频运行时，也保证有100%额定力矩输出。最大转矩为额定转矩的2倍，0.5HZ即可达到1.7倍以上的起动转矩。2）采用AFE自换向变频新技术，使绞车在减速段或重物下放操作时系统能自动转入发电反馈状态，使制动更平稳，操作更简单，大大提高了安全可靠性能。3）网侧变频器采用PWM斩波调制，使输入电流波形为正弦波，大大减小对电网的谐波污染，总谐波电流含量<5%。4）网侧变频器采用单独的CPU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，使系统的功率因数总是接近于1。当绞车进入发电状态时能量从逆变器返回到直流母线，系统立即控制交流输入电流的相位与

14、电源电压相位相反，能量回馈至电网。5）操作简便可靠，司机只用主令控制手把就可以实现绞车的起动、等速、减速、爬行和重物下放时司机操作简便，大大减轻了司机的操作强度。6）发电反馈，节省电能，当绞车作重物下放操作时，电动机变为发电机状态运行，此时系统能自动将电动机发出的再生能量反馈至供电电网，与原电阻调速系统相比，可节省电能明显。同时，制动力矩增大，保证了绞车下放时的安全性。7）双加减速时间可根据提人和提物选择改变变频器内的加速度、减速度的不同值8）采用热管散热技术，导热率高，散热效果好。六、控制系统技术特征1、提升控制系统* 完成提升机自动、手动、检修等运行方式的控制。* 完成提升机逻辑控制与中间

15、闭锁。* 完成传动系统的运行控制与速度给定。* 完成与提升信号系统的控制与相互闭锁。* 完成提升机机械、液压、电气等方面的故障检测、报警、保护功能。对如过卷、等速超速、减速超速等重大故障实行硬软件多重保护。* 完成轴编码器之间的相互监控与断线保护。* 形成硬件安全电路与软件安全电路，两者相互冗余，相互闭锁。* 实现提升机液压制动系统中工作闸与安全闸的控制。* 能对提升机的位置进行测量和数字指示。* 按照故障性质、提升系统故障分为三类：1）立即安全制动故障：该类故障综合在硬软件安全电路中。安全电路正常时吸合，有急停故障时释放。一旦安全电路释放，就会立即封锁变频器，跳制动油泵，并控制液压系统电磁阀

16、实施安全制动，抱安全闸。主要的安全制动故障有：a、传动系统故障：如主回路和控制回路电源故障；主电机过温、堵转；变频器故障等。b、过卷故障。c、超速故障：如等速超速；减速段定点超速和连续超速等。d、手动紧停故障。e、液压制动系统故障：如制动油泵跳；系统油压高等。f、错向。g、测速机、轴编码器断线。h、松绳故障。2）先电气制动、后安全制动故障：这类故障发生后，传动系统会自动进行减速，当速度降到爬行速度时会立即转为紧急制动。这类故障主要有：事故停车，闸瓦磨损。3）完成本次开车后、不允许再次开车故障：开车前若出现这类故障，则开不起车；若在运行过程中出现，则允许本次开车完成，但不允许下次开车，除非故障解

17、除后。这类故障主要有主电机过温报警；液压站油温过高等。2、数字监控系统由PLC2构成，其位置检测用的轴编码器采用单独的一台。该设备可完全替代传统的机械式监控器，具有可靠性高、功能强、调试方便等特点。其主要功能如下：* 实现对调速系统以行程为自变量的速度给定，完成绞车位置控制。* 自动生成位置速度包络线曲线，完成绞车速度监控。* 能生成多个软开关点，参与控制和保护。* 与提升控制系统PLC1输出的位置信号和速度信号分别进行比较，当两者偏差过大时立即安全制动。* 形成软件安全电路，并与其他安全电路相互冗余与闭锁。* 在提升控制系统PLC1故障时，能完成有关提升控制。3、应急操作回路在PLC1故障时

18、，PLC2可投入应急工作状态；当PLC2故障时，PLC1可投入应急工作状态。七、使用单位绞车基本情况说明（由用户提供）（一）绞车基本参数1、 运行长度：2、 滚筒直径：3、 滚筒宽度：4、 减速箱：5、 电机动：6、 提升最大速度：7、 提升水平：（二）运行环境条件1、 具有瓦斯和煤尘爆炸危险的煤矿井下；2、 环境温度：-5ºC-+40ºC；3、 周围空气相对湿度：90%；4、 运转方式：连续运转。八、各种隔爆绞车电控性价比性价比四象限变频调速液压绞车电阻调速绞车节能效果35%以上无无传动功率（功率因数）达到0.95以上达到0.7以下达到0.6以下双线制保护有无无控制方式变

19、频调速液压传动逐段切除电阻调速方式无级调速液压传动有级调速散热方式国家专利，热管散热油箱散热需加润湿站防爆电阻箱散热闸瓦磨损较小很大很大峒室的面积较小较大很大司机控制难度操作简单操作复杂操作复杂安全回路三条安全电路，一条硬件，两条软件它们相互冗余，相互连锁硬件电路硬件电路系统维护费基本免维护较高较高谐波含量<0.5%无无系统保护该装置内部设有过压、欠压、过流、过载，功率元件过热和电机缺相等保护功能无无初期投资211投资回报期两年无无ZJJBII220/6系统原理图（660V）九、相关产品业绩表（ 2002年2004年业绩表）使 用 单 位规 格 型 号数量贵州水城矿务局大河边矿660V

20、/160KW1晋城局古书院矿660V /185KW1枣庄集团付村矿660V /280KW1峰峰局九龙口矿660V/200KW1新汶集团翟镇矿660V/185KW1峰峰局九龙口矿660V/160KW1峰峰局九龙口矿380V/110KW1龙口局北皂矿660V/220KW1焦作金科尔集团方庄矿660V/220KW1东岳能源扬庄矿380V/210KW1东岳能源查庄矿660V/160KW1新汶集团翟镇矿660V/160KW1河南禹州中锋集团660V/132KW1峰峰局新三矿380V/95KW1义马局新安矿660V/110KW1峰峰集团薛村矿660V/132KW1北京昊华木城涧矿380V/95KW1平顶山四矿660V/160KW1淮南孔李矿660V/220KW2淮南潘一矿660V/280KW2淮北袁庄矿660V/200KW1淮北芦岭矿、朱仙庄矿660V/160KW/75KW6淮南新庄孜矿660V/280KW1使 用 单 位规 格 型 号数量淮南张集矿660V/160KW2江苏大屯姚桥矿660V/250KW1山西大同四老沟矿660V/132KW1峰峰矿