方案淮南市六信電控裝置有限責任公司
一、總體說明
隨著電力電子技術、控制技術和電力器件製作工藝的進步，變頻器技術發展迅速，變頻器在風機、水幫浦、提公升機、皮帶機等方面的應用已很成熟。以前的礦用皮帶輸送機一般都採用工頻拖動，液力耦合器傳動，存在傳動效率低、啟動電流衝擊及機械衝擊大、無法功率平衡等問題，造成了系統執行不經濟；皮帶和液力耦合器磨損嚴重，維修及維護成本高；存在無功環流損耗。因此對皮帶運輸機採用變頻控制，能有效降低企業生產成本，提高企業經濟效益；控制系統本身良好的控制效能和完善的保護環節能有效避免事故的發生和延長皮帶機的使用壽命。
二、設計依據及設計原則
2.1、本電控系統裝置符合下列標準的規定和要求：
1、《煤礦安全規程》
2、《交流傳動礦井提公升機電控裝置技術條件》（jb4263-86）；
3、《交流電機半導體變頻調速裝置總技術條件》（gb12668-1990）；
4、《電控裝置第二部分裝有電子器件的電控裝置》（gb/t3797-1998）
5、《電能質量公用電網諧波》（gb/t14549-1993）；
6、現行國家電工委員會及其它有關標準；
7、進口電氣裝置遵守國際電工委員會iec標準；
8、電控裝置的靜動態效能指標完全滿足提公升機的執行要求；
9、電控裝置能夠承受提公升機和通風機執行時的地坪振動；
2.2設計依據
貴礦共有四台皮帶機如下：
1.皮帶機
電機引數
型號： 功率： kw
電壓： 數量： 臺
轉速：運輸機引數
型號： 運量：600t/h
機長：1600m頻寬：800mm
帶速：2.5m/s 執行方式：
上運角度：0-7.5度
2. 地面流程混煤上倉皮帶機
電機引數
型號： 功率： kw
電壓： v 數量： 臺
轉速：運輸機引數
型號： 運量：600t/h
機長：138m頻寬：1000mm
帶速：2.5m/s 執行方式：
上運角度：16.31°
3. 地面流程選矸皮帶機
電機引數
型號： 功率： kw
電壓： v 數量： 臺
轉速：運輸機引數
型號： 運量：240t/h
機長：14.2m頻寬：1000mm
帶速：0.3m/s 執行方式：
上運角度：0°
4.地面流程塊煤皮帶機
電機引數
型號： 功率： kw
電壓： v 數量： 臺
轉速：運輸機引數
型號： 運量：240t/h
機長：60m頻寬：1000mm
帶速： m/s 執行方式：
上運角度：0°
三、系統技術引數
3.1、主要技術引數
1）主迴路電源電壓： v
2）.控制電機功率： kw
3）過載能力：150% 60s； 200% 5s
4）調速範圍：100：1
5）控制電源：220v\24v(無需單獨提供，由電控內部變換）
6）邏輯控制方式：plc主控
3.2、工作環境條件
1）海拔高度不超過1000m
2）環境溫度不超過 -10～+40℃
3）環境相對濕度不大於95%（25℃）
4）無**性氣體（甲烷）和煤塵的環境中
5）無強烈振動和衝擊的地方
6）無破壞金屬和絕緣材料的腐蝕性氣體的地方
7）能防止水滴滲入的地方
8）安裝種類：ⅲ類
9）汙染等級：3級。
3.3、貯運氣候環境條件
1）高溫：+60℃
2）低溫：- 20℃
3）環境相對濕度不大於95%（25℃）。
四、電控裝置總體技術方案
4.1總體技術方案
變頻帶式輸送機電控系統，分別採用2臺高效能向量控制型變頻器控制2臺電動機，構成主從驅動系統，通過各類感測器採集裝置的執行狀態資訊，配合控制系統完成所有的工藝控制和保護功能。
4.2控制系統
本系統由主控台、變頻櫃、電源櫃和制動櫃組成，安放於控制室內。該主控台採用技術先進、效能可靠的可程式設計控制器，配以多種檢測、控制項完成輸送機執行過程中應有的裝置閉鎖控制、速度閉環控制、各種安全保護和工作狀態顯示。司機可操作控制台上的操作手柄及按鈕來控制皮帶輸送機的執行，並通過指示燈、儀表、及人機介面了解輸送機的執行狀態及執行引數。
4.3主要控制單元
變頻調速櫃是該系統的調速單元，採用abb或宮川公司的全數字、向量控制型變頻器作為主控原件，通過軸編碼器及pg卡的資料反饋，實現高精確度的速度和力矩控制。同時完成對電機啟動、調速等控制過程，與主控台等單元共同構成全數字、高效能的變頻帶式輸送機電控系統。
主控台是系統的控制中樞，通過操作人員的操作，可完成對輸送機的所有控制。通過操作面板和觸控螢幕的操作，可對控制方式和執行狀態進行設定，監視輸送機的執行狀態和執行引數的設定。
電源櫃具有雙電源進線（即雙迴路供電），保障了生產的連續性。同時向變頻櫃、主控台進行饋電。完善的過電流、短路、欠電壓保護功能，使裝置執行更安全。
制動單元可吸收輸送機執行當中產生的過電壓，從而形成輸送機的四象限執行。
五、系統特點
本電控裝置可以任意設定皮帶的起動時間和執行速度，在很大程度上避免了直接起動給裝置帶來的機械衝擊；任意的速度調節給檢修、更換皮帶等帶來了很大的方便，同時結合現場的煤量情況可以降頻使用（在現階段煤量不是很大的情況下），節能效果非常明顯。
5.1、主控台採用日本三菱公司的fx2n型plc作主控器件。並完全按gb/t17626電磁相容性標準要求進行設計和生產。
5.2、由於控制系統採用plc進行控制，可以很容易的實現主皮帶機和前後級裝置的閉鎖控制。
5.3、主控台通過實時檢測輸送機的速度，控制輸送機在零速時制動器動作，自動抱閘，避免了輸送機的溜車和變頻器、電機過流。
5.4、採用變頻器完成電機的啟動調速，可實現帶式輸送機的平穩啟動和調速要求外，在長時間低速執行（如運人、驗繩、驗帶）狀態下，具有明顯的節能效果。
5.5、變頻器通過網路平台，可實現資料自動交換，具有執行引數自動調整功能，具有良好的主、從電機動態跟隨性，保證多電機的功率平衡性。
5.6、系統具備全面的故障監測、可靠的故障報警保護功能。具有過電壓、過電流、欠電壓、短路、接地、過熱等多種保護功能。
5.7、具備低速驗帶功能。驗帶速度為0.2公尺/秒～ve額定速度可調。
六、主要電控裝置的主要特點
6.1 全數字、向量控制型變頻調速系統
採用兩台全數字、向量控制型變頻器，分別向兩台電機供電，同時完成對電機起動、調速等控制過程。本裝置具有如下特點：
1）同步執行和自動功率平衡的實現，使雙拖動的兩台電機負荷分配均衡，速度控制同步；
2）起動防衝擊控制（「s」型給定曲線），在啟動制動的過程中使皮帶抖動最小，加、減速度變化率≤0.4m/s2
3）採用磁場定向閉環控制（向量控制）方式，可準確地維持和限定預先給定的轉矩；良好的開環和閉環控制效能；
4）故障自診斷功能（缺相、欠壓、過流、過載等）；
5）頻率指令由模擬訊號（0~10v或4~20ma訊號）給定；
6）根據電壓反饋，自動調節輸出電壓，使其不受電網電壓和負載變化的影響，保護電機免受因長期電壓過高而導致的絕緣損傷或磁密過高而引起的鐵芯過度發熱。
7）內建全數字pid，可根據使用者要求進行閉環控制，實現恆壓、恆流執行
限流功能；
8）寬廣的輸入電壓範圍，更適合國內電網條件
6.2 操作控制系統
1）選用日本三菱公司的fx2n系列plc。還有硬體上的聯鎖和看門狗電路，對plc的執行進行監視，防止因為plc宕機或其他意外原因造成plc故障時能及時監測並參與安全保護。
2）plc部分由fx2n系列plc、模擬量i/o模組等硬體組成，輸入輸出口留10%的餘量。
3）plc應用軟體能完成運輸機手動、自動 、檢修、緊急控制開車等執行方式的控制要求。
4）實現完善的保護功能，完成過負荷、欠電壓、短路、超速、打滑、跑偏、等監控與保護，並與一次開車迴路聯鎖，報警和自動保護；可與皮帶機綜合保護裝置如煙霧、瓦斯、縱向撕裂、急停等對接，並完成各項安全保護。
5）軟體和硬體冗餘的安全迴路。
6）系統通過各種感測器對現場的電機電流電壓、煤倉煤位、跑偏、拉繩急停、速度、堆煤等實時資料進行採集，實現對輸送機執行狀態的監控，裝置執行和故障狀態在觸控螢幕上實時顯示。
7）自動灑水裝置由電磁閥、自動水閥、水管噴嘴和閥門等組成，系統根據溫度、煙霧等感測器提供的訊號，可自動控制該裝置的起停進行灑水、滅塵、滅火。
七、執行效果及分析
1.真正實現了皮帶運輸機系統的軟起動
運用變頻器對皮帶運輸機進行驅動，運用變頻器的軟起動功能，將電機的軟起動和皮帶機的軟起動合二為一，通過電機的慢速起動，帶動皮帶機緩慢起動，將皮帶內部貯存的能量緩慢釋放，使皮帶機在起動過程中形成的張力波極小，幾乎對皮帶不造成損害。
2.實現皮帶機多電機驅動時的功率平衡
應用變頻器對皮帶機進行驅動時，採用主從控制，實現功率平衡。
3.降低裝置的維護量
變頻器是一種電子器件的整合，它將機械的壽命轉化為電子的壽命，壽命很長，大大降低裝置維護量。同時，利用變頻器的軟起動功能實現皮帶運輸機的軟起動，起動過程中對機械基本無衝擊，也大大減少了皮帶機系統機械部份的檢修量。相應的降低了維修費用。
4.方便皮帶檢修
採用變頻調速後，可將皮帶機執行速度降到很慢，解決了以前由於皮帶機執行速度過快而難於檢修皮帶的問題，提高了皮帶的檢修效率。
5.節約能源
通常情況下，煤礦用電機在設計過程中放的裕量比較大，工作時絕大部分不能滿載執行，電機工作於滿電壓、滿速度而負載經常很小，也有部分時間空載執行。由電機設計和執行特性知道，電機只有在接近滿載時才是效率最高、功率因數最佳，輕載時降低，造成不必要的電能損失。這是因為當輕載時，定子電流有功分量很小，主要是勵磁的無功分量，因此功率因數很低。
採用變頻器驅動後，在整個過程中功率因數達0.9以上，大大節省了無功功率。
皮帶機電控技術方案
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