上海偉肯 一採區二煤軌道下山絞車方案

2023-02-11 07:42:03 字數 5171 閱讀 1901

1、 總體說明

礦井提公升機全數字變頻電控裝置符合下列規定和要求:

1.1《煤礦安全規程》(2010)。

1.2 gb 3836.1—2000 **性氣體環境用電氣裝置1-4部分.

1.3《金屬非金屬地下礦山安全規程》(gb16424-2006)。

1.4《礦山電力設計規範》(gb50070-94)。

《煤礦工業礦井設計規範》(gb50215-2005)。

1.5《煤礦地面單繩纏繞式提公升系統設計規範》(mt5021-1997)。

1.6《工業過程測量和控制裝置的電磁相容性》(gb/t13926-92)

1.7《低壓配電設計規範》(gb50054-95)

1.8《電氣裝置的抗干擾特性基本測量方法》(gb4859-84)。

1.9(89)中煤總生機字第128號檔案規定的各項保護及後備保護功能。

1.10現行國家電工委員會及其它有關標準。進口電氣裝置遵守國際電工委員會iec標準。

1.11《電力裝置的繼電保護和自動裝置的設計規範》(gb50062-1992)。

1.12《外殼防護等級(ip**)》(gb4208-93)。

1.13《包裝貯運標誌》(gbl91)。

1.14《低壓成套開關裝置和控制裝置》(iec493)。

1.15 電控裝置的靜動態效能指標完全滿足提公升機四象限執行的要求。

1.16安全迴路等關鍵電路採用冗餘結構設計。

2、 主要技術資料

2.1 提公升機主要技術引數

型號:jk-2

主電動機:yrkk5001-8(改為1140v)

定子電壓:10kv(改為1140v)

電機功率:250kw

轉速:741轉/分

2.2 提公升電控系統主要引數:

1) 提公升方式:手動、半自動、檢修、緊急控制開車(plc故障時)、人為過捲及礦方所需要的執行方式等操作方式。

2) 提公升距離:***m

3) 加減速度:加速度 m/s2,減速度 m/s2。

4) 提公升速度: 最大提公升速度為xx m/s,檢查井筒及檢修速度0-0.5m/s。

5) 提公升水平數:1

3、電控系統設計及電控裝置技術引數

3、1系統綜述:

整個控制系統分為三個部分:

1) 全數字交-直-交能量回饋式失量控制隔爆變頻器調速裝置;

功率:315kw

電壓:1140v

頻率:0-50hz 連續可調

執行方式:四象限

2) 網路化操作控制系統,(安全迴路雙線制、速度控制迴路三線制檢測);

雙plc,一套主控,一套從控,同時**,相互監控,互為備用

3)網路化監控系統。

3、2四象限向量控制型變頻裝置

變頻器採用先進的afe向量控制技術、有源逆變能量回饋技術、新穎的操作介面,可靠性高、效能優越、操作簡便。應用於四象限執行、能量反饋、動態響應快、低速執行轉矩大等場合。

3.2.1.高質量電源輸入

輸入側為功率單元提供電源,從結構上看,由於輸入側採用了igbt功率元件,所以它相當於乙個逆變器,不同的是其輸入為交流,輸出為直流;與傳統的二極體整流或者可控矽整流技術相比,整流為spwm可控移相同步整流,這種整流方式不再是被動的將交流轉換成直流,而是具備了很多的控制功能,它不僅能消除高次諧波、提高功率因數,而且不受電網波動的影響,具有卓越的動態效能。同步整流簡單的工作原理可以簡述為:整流電路從電網汲取正弦波交流,經過整流後輸出直流電壓,並保持所要求的電壓值,且輸入側具有濾波電容和電抗器,濾除了大部分由單個功率單元所引起的諧波電流,大大抑制了網側諧波(尤其是低次諧波)的產生。

3.2.2變頻器技術先進性

一、向量控制是全數字技術的,功率部分採用igbt的電壓源型交流變頻傳動裝置。它給傳動裝置帶來快速性,更高的精度,更高的可靠性,同時效率也更高。

二、 人性化的操作介面:包括引數設定,故障報警以及所有的輸出和其它功能。控制程式,服務程式,操作員控制以及裝置應答。

三、 覆蓋範圍廣:無論是單電機傳動還是多電機傳動,該向量控制變頻器都是可靠的覆蓋全部的輸出範圍功率從75kw~630kw,變頻器的控制系統。

四、 緊湊的單元:外形尺寸設計合理,最大程度的利用了空間,便於安裝和檢修。

五、 軟體:標準的軟體,操作的通用性,幾個傳動裝置的同步執行,眾多功能包含在軟體中。

六、 卓越的動態效能:傳統系統的效能經常受到負載頻繁變化的影響,採用了igbt同步整流技術,能在任何時候維持穩定的直流電壓。

3.2.3完美的輸出特性

七、 變頻器額定輸入功率因數大於0.96,無需功率因數補償電容;減少無功輸入,降低供電容量。

八、 輸出採用多重化spwm控制,輸出電壓紋波小,無需輸出濾波裝置。

九、 不會因為諧波力矩而降低裝置使用壽命。

3.2.4提公升機專用變頻器的控制特性

一十、 實現四象限執行,解決能量回饋,電氣減速或重物下放時變頻器將再生電能送向電網。能夠實現100%的能量回饋功率。

一十一、 啟動力矩、低頻力矩、加速力矩、制動力矩有嚴格要求。啟動可達額定轉矩2倍以上,有完善的數字控制功能。

一十二、 調速效能平滑,範圍寬,精度高,恆轉矩低速爬行時速度平穩,並滿足多速度等級長期執行。

3.2.5其它特性

一十三、 高可靠性,成熟的技術,成就高可靠性高品質的變頻器

一十四、 高效率,優化演算法,減少開關損耗,額定工況下,系統總效率高達96%以上,其中變頻部分效率大於98%

一十五、 靈活強大的通訊功能,隔離rs485介面,採用modbus、profibus-dp通訊規約

一十六、 全面的故障監測電路、及時的故障報警保護和準確的故障記錄儲存。

一十七、 具有完善的自我診斷能力,**監控系統狀態。故障發生時,變頻器自動採取相應的保護措施,並儲存故障發生的時間、原因、故障點及故障時的執行引數,幫助維護人員迅速找到故障原因,排除故障。

3.3、網路化操作和監控系統的設計

由於提公升機電氣裝置和機械裝置比較複雜,且對執行的可靠性要求也高,所以故障檢測,故障處理及保護迴路也比較複雜。採用可程式設計控制器(plc),使監視系統體積小,可靠性高,技術效能好,而且維護除錯比較方便,處理故障快。

本套提公升機電控系統主控和監控部分採用西門子公司s7-200系列plc。操作台遠端i/o,上位工控機採用profibus-dp的現場匯流排控制系統,遠端i/o,能量回饋失量型高壓變頻裝置及上位工控機通過profibus-dp的現場匯流排構成整個提公升系統的網路控制系統。

控制和監控系統採用plc來完成提公升工藝的控制及監控,軟體保護和硬體保護部分相互冗餘,對影響提公升機執行的關鍵訊號(如速度、容器位置、安全、減速、過捲等等)均採用多重保護,互為監視。上位機、主控plc、操作保護plc,主傳動裝置、訊號系統通過profibus現場匯流排構成區域網,這樣,減少了裝置之間的連線,增加了系統的可靠性。並且可以與地面生產排程系統或全礦集中控制系統聯網通訊。

實現礦山的高度自動化。

3.3.1網路化作業系統功能

主控計算機應用軟體能完成提公升機手動、半自動、全自動、檢修、故障開車及緊急停車等各種執行方式的控制要求以及特殊工況如低速執行等控制要求。

多種操作方式及功能

—— 手動操作:用於運送人員、材料、維修和檢查鋼絲繩等工作。司機收到井口訊號工開車訊號後,以司機台上操縱桿給出的給定速度執行,同時速度受到行程的限制,手動控制方式帶有提公升方向閉鎖。

—— 半自動操作:司機收到井口訊號工開車訊號後,按啟動按鈕,提公升機自動完成乙個提公升迴圈。要求半自動操作在各水平均能執行,既有自動選擇水平、確定執行速度圖的功能。

——檢修執行:只允許手動操作。慢動速度在0.2~0.5m/s。最大速度在2m/s(大小可調),檢修執行期間,控制台上應有明顯的燈光顯示。

——緊急控制方式:如果供電主迴路、計算機控制及監測系統出現區域性故障時,提公升系統可實現全載半速執行。

—— 人為過捲功能:如在檢修時,能用轉換開關實現人為過捲、速度限定在0.3m/s以下。轉入正常提公升時,人為過捲開關不復位不能開車。

本電控系統具有先進性、經濟實用、安全可靠、故障率低、維護方便等特點。採取與使用礦井斜井訊號系統、防跑車系統、井口推車機閉鎖等各類保護方式達到安全可靠。

3.3.2網路化監控系統

該系統和plc及能量回饋失量型變頻裝置組網,預留廠級區域網採集提公升機生產資料的介面。

監控畫面主要包括:電控系統全貌及介紹、主要電氣迴路狀態圖、提公升系統動態畫面、提公升視窗位置動態顯示、速度曲線,電流曲線,液壓系統圖,圖形化安全迴路圖,閘間隙數字量顯示並指示彈簧的疲勞狀態、電機減速機及液壓站潤滑站溫度顯示、當前故障報警,歷史故障記憶,故障判斷及診斷,生產報表等,印表機可以實時列印事故,生產報表等。畫面記錄的圖表和曲線保留10天以上的完整資料。

下圖為一副典型的提公升機電控系統監控畫面。

使用者引數的顯示和調整可通過監控系統設定。

典型提公升機電控系統監控主畫面

彩色終端上的重要訊號監視採用顯眼的訊號燈形式,以方便操作人員觀察。

提公升機的各種資訊可儲存在專家服務系統中,供遠端診斷使用。利用plc系統實現提公升系統自身完善的保護和故障檢測功能。安全可靠、系統用ups不間斷電源供電、具有全行程速度和位置保護功能。

系統能夠記憶提公升機正常執行市的狀態,從而判斷提公升機故障,進行故障**及故障保護。

第一故障判斷和系統故障預警分析系統

上位機監控軟體通過專用的網路通訊協議,實時採集到足夠多的提公升機的執行狀態訊號,電機電流、電機電壓等重要引數,通過對這些引數的綜合性比對,利用多年來積累的現場經驗,開發出第一故障判斷軟體和智慧型礦井提公升機專家系統故障分析軟體。對提公升機執行狀態監視的同時,對提公升機系統的重要引數進行實時的比對,通過統計演算法和模糊控制理論,對執行引數進行實時分析,根據系統的執行狀態,為系統提供先進的預報警功能;在發生故障後,再通過對系統重故障的優先順序的確定,提供給維護人員準確的第一故障判斷,同時,提供給維護人員系統故障出現的位置、原因,以及相應的處理方案。

安全迴路圖形監視

安全迴路是提公升機電控的命脈,為直觀顯示安全迴路的執行狀況,上位監控系統將設計安全迴路的圖形監視畫面,並將事故點鏈結到相應的事故處理指導畫面。技術人員在處理故障時可以象瀏覽ie網頁一樣,在上位機的指導下快速查處故障。

3.4、系統配置及主要功能

3.4.1主控plc s7-200

s7-200為主站,完成整個電控系統的訊號處理,資料計算,通訊控制,系統管理,系統操作保護等。

主站plc主要功能為:

—形程控制

—手動、半自動、全自動速度給定控制

—提公升控制及中間閉鎖

—安全迴路

—井筒訊號控制及連鎖

—過捲監控

—超速監控

—速度包絡線監控

—逐點速度監控

—液壓站控制

—轉矩(電流)監控

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目錄第一章前言 第二章概況 一 位置2 二 範圍2 三 鄰近關係2 第二章地質情況3 一 地質特徵3 二 構造4 三 含煤地層及煤層 煤質特徵4 四 瓦斯煤塵及煤的自燃5 五 礦石特徵 型別及有益有害組份的含量 5 六 礦井開採條件簡述6 第三章 2105 11採煤工作面生產能力及服務年限 9 一 ...

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