煤礦主提升膠帶機電控改造初步設計

1、上灣子煤礦主井鋼絲繩牽引膠帶輸送機電控改造初步設計前 言神木煤業(yè)有限責任公司上灣子煤礦最早是由西安煤礦設計院承擔設計，設計能力0.45Mt/a，1988年因淺部資源枯竭，礦井停產(chǎn)改擴建，由蘭州煤礦設計院承擔設計。設計采用一對斜井單一水平(1180)結合石門、上下山開拓，設計生產(chǎn)能力1.05Mt/a。全井田被劃分為12個采區(qū)，其中中央采區(qū)2個，東翼采區(qū)4個，西翼采區(qū)6個。設計采用一井一面的生產(chǎn)格局，投產(chǎn)首采區(qū)為中一采區(qū)，采用一次采全高綜采放頂煤采煤方法。根據(jù)礦井長遠規(guī)劃和靖煤公司跨越式發(fā)展要求，公司在核定礦井生產(chǎn)能力的基礎上，先后于2000年、2002年對東一采區(qū)、中二采區(qū)進行開拓，其中中二采區(qū)

2、為中一采區(qū)接替采區(qū)，從而形成了目前的“一井兩區(qū)兩面”的生產(chǎn)格局，其中東一采區(qū)設計能力1.05Mt/a，中二采區(qū)設計能力0.60Mt/a。東一采區(qū)在103工作面生產(chǎn)，中二采區(qū)在202工作面生產(chǎn)。礦井核定生產(chǎn)能力為1.65Mt/a。一、編制設計依據(jù)1、煤礦安全規(guī)程 (2004年版)；2、煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范（GB20215-2005）等有關設計規(guī)范；3、 靖煤規(guī)（2006）245號文二00五年投資計劃；4、 上灣子煤礦委托書二、設計的指導思想：本次設計的指導思想是：根據(jù)煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范和有關技術政策要求，以神木煤業(yè)有限責任公司產(chǎn)業(yè)升級可行性研究報告為依據(jù)，對該礦井主提升系統(tǒng)（鋼絲繩牽引膠帶輸送

3、機按原設計能力1.05Mt/a升級為1.80Mt/a的需要）進行技術改造。采用先進的自動控制技術，實現(xiàn)鋼絲繩牽引膠帶輸送機的自動化和安全管理信息化，保證礦井安全生產(chǎn)，增加礦井經(jīng)濟效益。三、 設計的主要特點1、本次鋼絲繩牽引膠帶輸送機電控改造項目初步設計，是在現(xiàn)有提升電控系統(tǒng)的基礎上進行改造。2、本次初步設計是根據(jù)上灣子煤礦委托書的要求，在采用PLC控制或變頻控制技術兩個方案中選定PLC控制技術。3、對變頻控制技術方案進行了詳細的討論，但本次電控改造不采用。第一章 提升系統(tǒng)概況第一節(jié) 提升系統(tǒng)概況一、提升系統(tǒng)設備（一）提升方式上灣子煤礦主井現(xiàn)采用GDS1000型鋼絲繩牽引膠帶輸送機運輸，用以運輸

4、煤炭，運送人員；鋼絲繩牽引膠帶輸送機于一九九二年安裝投入使用。設計運輸能力395t/h、長度1527m、傾角18o、帶寬1000mm 、帶速2.5m/s。配用兩臺ZD2-153-1B-660/500型直流電動機，功率為2×500kW。礦井工作制度：工作日330天/a，每天工作16h（包括升降人員1h）。在主井設有檢修絞車，型號為JK-2.5×2/20，電動機功率為200kW。副井采用單鉤串車提升方式，用以提升矸石、下放材料、升降設備，絞車型號為JK-2.5×2/20型，電動機功率為400kW。 (二)鋼絲繩牽引膠帶輸送機電動機核定 1、核定原則及條件：（1） 井口

5、標高：+1574.731m井筒傾角 a=18o 提升斜長：L=1527m（2）礦井工作制度：工作日330天/年，每天工作16h； （3）按礦井年生產(chǎn)能力1.80 Mt計算。（4）帶寬1000mm，帶速2.5m/s（5）膠帶單重ql=25.6kg/m2、校核 （1）輸送機運輸能力：Q=（K1K2）B2VC1C2 =（180100）×12×2.5×0.9×0.94×1=592 t/h,取450t計算式中: K1、K2膠帶承載斷面系數(shù)選用K1=180、K2=100 B膠帶寬度，1 m 煤的堆積比重, =0.9t/m3C1鋼絲繩牽引膠帶輸送機傾斜系數(shù),

6、C1=0.94C2帶面上煤的不均勻系數(shù), C2=1膠帶上單位長度物料重量為:q=Q/（3.6v）=450/(3.6×2.5)=50kg/m膠帶機年運輸能力：礦井工作制度：工作日330天/年，每天工作16h；不運輸人員：Qd=450×16×330=2376000t/a（不運輸人員：Qd=450×18×330=2673000t/a）運輸人員：Qd=450×13×330=1930500t/a能滿足礦井年產(chǎn)量1.8 Mt/a的要求并有增產(chǎn)的潛力鋼絲繩牽引膠帶輸送機在交接班運人，其運人速度Vm=1.6m/s,按煤礦安全規(guī)程第375條規(guī)

7、定，乘坐人員的間距不得小于4米，按5米乘坐1人計算，則nm=3600×1.6/5=1150人/小時，是能滿足要求的。3、牽引鋼絲繩用XT型（6×19）直徑40mm的線接觸鋼絲繩，單重qk=5.72kg/m,鋼絲繩破斷拉力為86100kg。4、托棍平均取6米一架，L= L”=6m，重量q=5.57kg/m，q”=2.78kg/m，5、阻力系數(shù)鋼絲繩運行阻力系數(shù)=0.02，鋼絲繩允許繞度系數(shù)C0=0.025牽引鋼絲繩載荷分布不均勻系數(shù)C3=1.056、重載段和空載段的阻力（1）重段阻力： WZh= L(q+ql+2qk)(cos+ sin) +q =1447×(50+

8、25.6+2×5.72)×(0.02cos18o+ sin18o) +5.57×0.02=41477kg（2）空段阻力：WK= L(ql+2qk)(cos sin) +q” =1447×(25.6+2×5.72)×(0.02cos18o sin18o) +2.78×0.02=1447×( 10.74) +2.78×0.02=-15462kg（3）計算各點張力：Smin=S2 =S1=S2- WK=1150-（-15462）=16612 kg S3=K0S2=1.02×1150=1173 kgS4

9、=S3 WZh=117341477=42650 kg（4）驅動輪牽引力：F=S4-S1=42650-16612=26038 kg（5）電動機功率：N= KkW式中: K電動機的備用系數(shù)，選用K=1.1 c機械總傳動效率，取c=0.85經(jīng)計算，現(xiàn)安裝鋼絲繩牽引膠帶輸送機的運輸能力滿足礦井生產(chǎn)能力要求。配用的直流拖動系統(tǒng)的兩臺ZD2-153-18-660/500型電動機，功率為2×500kW能滿足驅動需要。第二節(jié) 鋼絲繩牽引膠帶輸送機電控一、鋼絲繩牽引膠帶輸送機電控鋼絲繩牽引膠帶輸送機為直流拖動系統(tǒng)，高壓電源由八臺GG-1A型開關柜組成，其中兩臺GG-1A（F）-07G用于電源進線，四臺

10、GG-1A（F）-03G用于變壓器電源柜，一臺GG-1A（F）-54G（改）為電壓互感器及合閘電源柜，一臺GG-1A（F）-53G避雷器柜。兩臺低壓電源變壓器供給膠帶輸送機380/220低壓電源。兩臺SJ-800變壓器經(jīng)整流后給兩臺ZD2-153-18-660/500直流電動機供電。電控系統(tǒng)由16臺開關柜、兩臺平波電抗器、兩臺快開和操作臺組成。分別為：勵磁柜、一號低壓柜、一號交流開關柜、一號接觸器柜、一號直流開關柜、一號整流柜、一號調節(jié)柜、一號平波電抗器、一號快開；二號低壓柜、二號交流開關柜、二號接觸器柜、二號直流開關柜、二號整流柜、二號調節(jié)柜、二號平波電抗器、二號快開、繼電器柜分別用于驅動和

11、控制兩臺直流電動機運轉；三號整流柜、三號調節(jié)柜備用；整套電控系統(tǒng)除勵磁柜、整流柜外，接觸器柜、繼電器柜等都屬于有觸點控制設備，在實際使用中，問題主要出在這些有觸點柜上。二、電控改造的必要性鋼絲繩牽引膠帶輸送機配的電控系統(tǒng)是我國八十年代的產(chǎn)品，控制方式落后，能耗高，故障率高，安全可靠性差，維護費用大。由于控制柜使用的繼電器數(shù)量多，接點老化，長期處在病態(tài)運行，且發(fā)生故障不容易查找，造成停機次數(shù)較多，停機時間長，影響原煤的運輸。因此，對電控部分進行改造，以減少事故率，減少停機次數(shù)和停機時間，減少對煤炭運輸?shù)挠绊?，是本次設計所考慮的主要內容。設計仍采用鋼絲繩牽引膠帶輸送機運輸方式，根據(jù)礦方的意見，輸送

12、機不再運送人員，但在能力驗算時，仍然考慮運輸人員的能力。對電控設備的改造，本著增加各種監(jiān)測功能和保護系統(tǒng)、提高電控系統(tǒng)的本質安全性和自動化程度、提高礦井原煤運輸能力的原則進行改造。為減少更換設備的數(shù)量，節(jié)約投資，對改造后的電控系統(tǒng)影響不大，且能繼續(xù)使用的設備，如現(xiàn)用的八臺高壓開關柜、整流變壓器、低壓變壓器不更換。根據(jù)委托要求，提出直流拖動和交流變頻拖動兩個方案，進行比較，優(yōu)化設計。第二章 鋼絲繩牽引膠帶輸送機的電力拖動及特點第一節(jié) 電力拖動方式選擇及比較一、電力拖動方式根據(jù)鋼絲繩牽引膠帶輸送機的工作條件及原理，電控系統(tǒng)的選擇必須滿足以下要求：1、啟動平穩(wěn)，并能夠滿載啟動；為減小機械沖擊，要求加

13、、減速度不大于0.2m/s2，為防止啟動時瞬時打滑，要求等加速啟動。2、大多數(shù)鋼絲繩牽引膠帶輸送機的工作條件是能實現(xiàn)運料、運人、驗繩三種運行速度。3、鋼絲繩牽引膠帶輸送機為雙電動機拖動的，必須考慮兩條牽引鋼絲繩張力調節(jié)和電動機的功率平衡，還要滿足膠帶兩邊的線速度相同的要求。4、在傾斜井巷安裝使用、并要求運人的鋼絲繩牽引膠帶輸送機，當向下運送的人員多于向上運送的人員時，拖動系統(tǒng)就要出現(xiàn)負力，電控系統(tǒng)必須考慮能實現(xiàn)電器制動運行條件。5、必須設置斷繩、繩脫槽、帶脫槽、乘人越位、超速及電動機與電氣的過載、短路和超溫、逆轉等完善可靠的各種安全保護裝置。6、鋼絲繩牽引膠帶輸送機在正常時為單向連續(xù)運行，但電

14、控必須設有處理事故或檢修時能夠可逆運行的控制系統(tǒng)。根據(jù)以上分析條件，鋼絲繩牽引膠帶輸送機的電力拖動系統(tǒng)，必須具備良好的調速性能和動態(tài)穩(wěn)定性能。目前，煤礦用鋼絲繩牽引膠帶輸送機屬淘汰產(chǎn)品，被先進的鋼絲繩芯阻燃膠帶輸送機所代替，對于仍然在使用中的鋼絲繩牽引膠帶輸送機，其電力拖動控制方式，大體上有以下幾種：1、調壓器硅整流器雙直流電動機拖動方式；2、可控硅整流器雙直流電動機拖動方式；3、交流單（雙）電動機液力耦合器輔助交流電動機（單速或多速）拖動方式；4、交流單（雙）繞線型電動機可控硅串級調速器拖動方式；5、交流單（雙）鼠籠式電動機變頻調速器拖動方式；二、幾種拖動方式的簡單比較現(xiàn)在使用中的鋼絲繩牽引

15、膠帶輸送機多為八十年代產(chǎn)品，當時國產(chǎn)的電控設備，主要以接觸器、繼電器組成，使用中問題多數(shù)出在電控系統(tǒng)?，F(xiàn)將幾種拖動方式的簡單比較列于下表拖動方式直流雙機拖動交流雙機拖動調速系統(tǒng)名稱調壓器硅整流器直流電動機可控硅整流器直流電動機電動機液力耦合器輔助交流電動機繞線型電動機可控硅串級調速器鼠籠式電動機變頻調速器主要設備變壓器、感應調壓器、硅整流器、直流電動機變壓器、可控硅整流器、直流電動機液力耦合器、交流電動機變壓器、硅整流器、可控硅逆變器、逆變變壓器變壓器、變頻調速器電控（八十年代）電控用有觸點接觸器、繼電器電控用有觸點接觸器、繼電器電控用有觸點接觸器、繼電器電控用有觸點接觸器、繼電器近幾年應用的

16、無觸點新產(chǎn)品調速方式調電樞電壓、勵磁磁通調電樞電壓、勵磁磁通機械滑差調轉子電勢改變頻率制動運轉方式能耗、反接發(fā)電、能耗、反接發(fā)電、能耗、反接能耗啟動性能啟動平穩(wěn)、加速度可限制在0.1m/s2啟動平穩(wěn)、加速度可限制在0.1m/s2電流沖擊大、機械沖擊大啟動平穩(wěn)、加速度可限制在0.1m/s2啟動平穩(wěn)、加速度可限制在0.1m/s2根據(jù)以上比較，結合上灣子煤礦主井鋼絲繩牽引膠帶輸送機的電控改造委托書，僅將可控硅整流器直流電動機拖動系統(tǒng)和鼠籠式電動機變頻調速器拖動系統(tǒng)加以討論，其原因是：1、上灣子煤礦主井鋼絲繩牽引膠帶輸送機現(xiàn)用電控是可控硅整流器雙直流電動機拖動方式。2、如果要將現(xiàn)有系統(tǒng)改用變頻調速，就

17、要用交流雙鼠籠式電動機變頻調速器拖動方式。第二節(jié) 直流電動機拖動方式的特點要討論可控硅整流器雙直流電動機拖動方式，應先了解雙直流電動機拖動方式的特點。1、并聯(lián)運行:雙直流電動機并聯(lián)運行時，兩臺電動機分別驅動兩條鋼絲繩，假定驅動輪直徑之差忽略不計，在穩(wěn)定狀態(tài)下，兩臺電動機的轉速可認為相同，兩電動機的負荷分配決定于它們的機械特性。兩臺電動機的機械特性差別越大，負荷差別也就越大，電樞電流分配差別也越大。它激直流電動機調速時，從直流電動機的機械特性方程式知，改變電樞電路電阻、外加電壓、磁通三者中的任一個參數(shù)，就可以改變機械特性曲線，從而改變電動機的運轉速度。雙直流電動機拖動時采用相同型號的電動機并由同

18、一電源供電，因此，電樞電路的電阻和磁通如不相同，就會改變機械特性的形狀和改變負荷的分配關系。兩臺直流電動機的各種技術參數(shù)很難做到完全相同，所以，兩臺直流電動機并聯(lián)運行時，會出現(xiàn)較大的電流差值，造成電機負荷分配不均，兩條鋼絲繩受力不相同，受力重的鋼絲繩過早損壞，對維修不利，并聯(lián)運行在實際接線中不采用。2、串聯(lián)運行：雙直流電動機串聯(lián)運行，假定驅動輪直徑之差忽略不計，在穩(wěn)定狀態(tài)下，兩臺電動機的轉速可認為相同。由于電樞串聯(lián)，流過兩電樞的電流相等，它們的力矩可認為大致相等。這樣，機械特性的差別用電壓分配的差別自動補償。兩電動機的負荷電流相同，即使電壓分配不同，而電壓的差別不反映在機械上，與鋼絲繩負荷無關

19、，因此，鋼絲繩受力均勻。3、電氣差動：雙直流電動機串聯(lián)運行所具有的電氣差動，能滿足鋼絲繩牽引膠帶輸送機主傳動的技術要求，電控在實際接線中常采用電樞串聯(lián)的運行方式。4、直流拖動具有調速性能好、機械特性硬；在轉矩控制方面、在低速大轉矩上運行還沒有其他電動機與其相比。隨著電子技術的高速發(fā)展，目前變頻器盡管有矢量控制、直接轉矩控制等方式，但都無法取代直流調速的優(yōu)越的性能。5、快速響應性，電動機從獲得指令信號到完成指令所要求的工作狀態(tài)的時間長短。響應指令信號的時間愈短，系統(tǒng)的靈敏性愈高，快速響應性能愈好，一般直流電動機快速響應的性能由他的機電時間常數(shù)的大小來決定。6、起動轉矩大，在驅動負載的情況下，特別

20、是重載啟動時，直流電動機拖動的系統(tǒng)比交流電動機拖動的系統(tǒng)更優(yōu)越。7、控制特性的連續(xù)性和直線性，隨著控制信號的變化，直流電動機的轉速能連續(xù)變化，在需要轉速與控制信號成正比或近似成正比的變化時，直流電動機拖動的系統(tǒng)也比較優(yōu)越。8、調速范圍寬。根據(jù)直流拖動性能特點和委托書要求，并對上灣子煤礦主井鋼絲繩牽引膠帶輸送機的直流拖動系統(tǒng)能力進行核算，其現(xiàn)有直流拖動系統(tǒng)完全能滿足生產(chǎn)的需要，只需在電控方面做適當?shù)母脑欤涂梢赃_到性能優(yōu)越的拖動系統(tǒng)。為此，上灣子煤礦主井鋼絲繩牽引膠帶輸送機直流拖動系統(tǒng)的電控改造，選用全數(shù)字調速PLC電控系統(tǒng)是符合實際的，設計推薦PLC電控系統(tǒng)。第三節(jié) 變頻調速拖動方式的特點根據(jù)

21、上灣子煤礦主井鋼絲繩牽引膠帶輸送機的電控改造委托書要求，現(xiàn)對變頻調速拖動方式的特點論述如下，以供技術論證參考。近幾年隨著電力電子技術、微電子技術、控制技術、網(wǎng)絡化技術的高速發(fā)展，交流變頻調速技術發(fā)展也十分迅速，其性能也勝過其他任何一種調速(如降壓調速、滑差調速、液力耦合器等)方式，且交流調速取代直流調速和計算機數(shù)字控制技術取代模擬控制技術已成為發(fā)展趨勢。電動機交流變頻調速技術是當今節(jié)電、改善工藝流程以提高產(chǎn)品質量和改善環(huán)境、推動技術進步的一種主要手段。變頻調速器結構簡單，穩(wěn)定可靠，調速范圍廣，節(jié)能顯著。它的調速功能、起停響應速度、制動性能、高效率、高功率因數(shù)和節(jié)能效果、適用范圍及其它許多優(yōu)點而

22、被國內外公認為最有發(fā)展前途的調速方式。尤其是高壓變頻調速在煤炭行業(yè)提升、運輸調速方面的應用，讓高壓電動機高性能的調速變?yōu)楝F(xiàn)實。但現(xiàn)在多數(shù)采用三電平、單元件串聯(lián)類的高壓變頻器，不能解決大能量回饋的問題，所以，風機、泵類領域應用較多，膠帶輸送機運輸領域也有應用，絞車提升領域應用較少。 1、高壓變頻器調速的主要技術條件及特點 (1) 高壓變頻器具有高可靠性、穩(wěn)定性、防護性。能做到長期運行的質量指標。（2) 高壓變頻器具有工頻運行的旁路功能，一旦出現(xiàn)故障，能夠讓電機切換到工頻運行。（3) 高壓變頻器能夠對多臺電機的同軸同步軟啟動，軟停止功能。起動、停止能按所設定的膠帶特性曲線運行。在運行過程中能夠自動

23、地實現(xiàn)轉差調節(jié)和功率平衡調節(jié)。（4) 高壓變頻器的輸出力矩不小于電動機額定力矩的200%，可使電機能輸出200%的起動輸出轉矩。滿足負載變化大的承受能力和煤炭壓帶時的再起動的能力。（5）具有制動能量和電機的轉差再生能量的利用功能。（6) 能夠做到滿足煤礦電控系統(tǒng)的功能接口和監(jiān)控要求。(7) 膠帶輸送機在煤量少和在安裝膠帶的情況下，要求降速運行、不需要滿負荷運行時。利用高壓變頻器根據(jù)實際情況對電動機進行調速，既符合工藝要求，又能達到節(jié)能降耗的目的。(8) 高壓變頻器啟動過程平穩(wěn)，無沖擊，體積小，好搬運。(9) 能做到多臺驅動電動機在兩種電壓下運行，并實現(xiàn)對多臺電動機的同軸同步軟啟動，軟停止功能。

24、在起動、運行、停止過程中能夠自動地對轉差調節(jié)和功率平衡調節(jié)。2、舉例：復雜供電方式的高壓變頻器調速系統(tǒng)主回路如圖2所示。圖2 高壓變頻器調速系統(tǒng)主回路 同軸兩臺電動機采用供直流系統(tǒng)，調速系統(tǒng)分開，單臺電動機在交流系統(tǒng)單獨控制的復雜供電方式。3、變頻的運行和操作 采用高壓變頻器調速系統(tǒng)控制膠帶輸送機，變頻器操作可以在本機控制，也可在遠程控制?？孔冾l系統(tǒng)內置觸摸屏來設定運行參數(shù)。在觸摸屏上進行運行和停止操作。遠控時，通過工作臺來對變頻系統(tǒng)進行遠控操作。工作臺上有高低速選擇，可以根據(jù)工況需要來自由設定運行頻率，完全可以滿足工藝要求。高壓變頻器調速系統(tǒng)對電網(wǎng)諧波污染小，輸入功率因數(shù)高，可達到98以上，

25、諧波含量遠低于5，不存在諧波引起的電機發(fā)熱、噪音、輸出共模電壓等問題。4、高壓變頻器調速系統(tǒng)的另一個特點，對多臺電動機的工作情況，可以在多臺變頻器間增加主從控制方式，舉例如下：三臺電動機的工作情況，其工作原理如圖3所示。圖3     主從控制原理三臺變頻器間通過轉換模塊相互通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動交換。使用中可以任意設置其中一臺為主機，其余兩臺為從機。在現(xiàn)場工況中優(yōu)先設置單獨的一臺電機為主機，同軸兩臺電機為從電動機。 5、主機、從機的運行： (1) 主機、從機的定義  主機是變頻器群控中的首機，其他變頻器都是從機，主機只有一臺。在運行中只對主機控制，

26、全部從機同步地自動跟隨主機實時運算、動態(tài)運行，保持良好的主、從關系和功率平衡。按所設定目標控制運行模式穩(wěn)定運行。 (2) 主機、從機的設定 在以實際的現(xiàn)場工藝條件中，可由用戶自主地設定一臺為主機，其他為從機。 (3) 主機、從機的操作運行 主機控制從機的啟動和停止，向從機發(fā)出主機的設定頻率參數(shù)、運行停止命令跟蹤運行與狀態(tài)執(zhí)行指令等，收集各從機的實際運行狀況和故障等信息。主機保持與輸入的遠控信息和其他信息的聯(lián)系。運行中只對主機操作與運行參數(shù)設定，從機操作無效，從機跟隨主機同步運行。(4) 主機、從機的功率平衡和同步先通過觸摸屏設定功率平衡系數(shù)，0200可調。在啟動和運行過程中，通過各自變頻器的直

27、流母線電流檢測，送子機CPU比較器與主機母線代碼電流數(shù)值比較，獲得誤差信號，經(jīng)CPU運算后，發(fā)出新的U/F調節(jié)的PWM波形去實現(xiàn)功率平衡運行。另一路送入主從子機間相互交換數(shù)據(jù)、存貯、各自顯示新的電量參數(shù)。同時檢測各自變頻器的直流母線上出現(xiàn)的再生電壓波形和電壓差值，通過主機轉速預置值比較、運算出轉差率，再由子機CPU調節(jié)頻率增益補償?shù)募踊驕p值，來實現(xiàn)電動機的同步。(5) 主機、從機的故障顯示與處理在運行中若出現(xiàn)故障，故障機顯示提示。無故障機顯示當前運行界面并作提示。只有故障機復位和無故障顯示時方可重新啟動運行。在運行中若主機出現(xiàn)故障全部機群作自由停止方式停機，單臺從機出現(xiàn)故障時單臺停機，其余繼續(xù)

28、運行。但在單臺故障排除后，必須全部停止后再重新啟動。(6) 保護功能和顯示變頻裝置系統(tǒng)有過電壓、過電流、欠電壓、短路、接地、過載、過熱、橋臂保護等保護功能。一旦出現(xiàn)故障，變頻器將發(fā)出聲光報警信號。所有故障情況，均在中文用戶界面上顯示出來，預留打印功能接口。便于用戶根據(jù)故障情況采取相應措施。6、結論根據(jù)膠帶輸送機為多臺電動機同軸拖動的機械性質?，F(xiàn)在的高壓變頻器，能夠做到較復雜的運行方式,能夠滿足用戶使用的需要。對于兩臺高壓電動機驅動的系統(tǒng)，用高壓變頻柜控制，技術上不存在問題。但上灣子煤礦主井鋼絲繩牽引膠帶輸送機的電控改造不適宜用高壓變頻柜控制技術。其原因是：（1）經(jīng)計算，現(xiàn)用直流拖動系統(tǒng)的電動機

29、能力滿足生產(chǎn)需要，且備用電動機已經(jīng)到貨，提高了拖動系統(tǒng)的可靠性。（2）采用高壓變頻柜控制技術，須將現(xiàn)用直流驅動系統(tǒng)全部拆除，更換同等能力的交流高壓電動機，減速器；改造費用高，時間長。（3）直流拖動系統(tǒng)拆除后閑置，造成巨大浪費。綜上所述，委托書要求用“變頻控制”，該建議不符合實際，僅供討論參考，本次設計不考慮變頻調速控制系統(tǒng)。第三章 鋼絲繩牽引膠帶輸送機的電控改造方案第一節(jié) 現(xiàn)用電控的技術狀況一、現(xiàn)有電控存在的問題1、現(xiàn)在使用的電控是我國八十年代的產(chǎn)品，只有勵磁電源、直流電源利用了現(xiàn)代電子技術，即可控硅整流器。調節(jié)、控制系統(tǒng)利用了一部分電子技術，是無觸點的電子技術產(chǎn)品和有觸點繼電器的結合，降低了

30、整個控制系統(tǒng)的響應能力和對信號控制的靈敏度。而且在使用過程中，接觸器，繼電器的故障多；只要有一個繼電器的觸點接觸不良，就會影響整個電控系統(tǒng)的正常運行，而繼電器控制回路既無自診斷、自查能力，也無故障顯示功能，出現(xiàn)故障后維護十分困難；有時一個接點的接觸不良，會使整個電控系統(tǒng)無法運轉，甚至維修人員要花費幾個小時找故障點。2、繼電器控制系統(tǒng)連線非常繁瑣，如果出現(xiàn)接線錯亂，對經(jīng)驗不足的工程技術人員或維修人員，就無法進行故障處理。3、繼電器控制系統(tǒng)出故障的頻率非常高，使用時間越長，繼電器觸點老化，控制系統(tǒng)的故障率直線上升；在維修過程中，很難避免維修人員的誤操作，更加降低了繼電器控制系統(tǒng)的質量和性能，增加了

31、故障率。由于上述種種原因，現(xiàn)用電控系統(tǒng)控制方式落后，大量使用接觸器、繼電器，由于繼電器數(shù)量多，接點老化，故障率高，并且不容易查找，造成停機次數(shù)多，停機時間長，經(jīng)常影響生產(chǎn)。而且造成能耗高，安全可靠性差，維護費用大。二、對現(xiàn)有電控改造的思路和建議方案1、鋼絲繩牽引膠帶輸送機的電控改造思路是：現(xiàn)有的直流拖動系統(tǒng)繼續(xù)使用，不做改造；僅將電控系統(tǒng)進行改造。2、改造方案：根據(jù)上灣子煤礦的委托書和現(xiàn)有電控的實際情況，僅對整流變壓器以后的電控系統(tǒng)進行改造，現(xiàn)提出以下幾種改造建議方案；方案：將現(xiàn)有直流電控設備全部拆除，包括16臺電控柜、操作臺、快開和平波電抗器。方案：勵磁柜、整流柜、快開和平波電抗器保留使用；

32、其余電控設備全部拆除，包括：一號低壓柜、一號交流開關柜、一號接觸器柜、一號直流開關柜、一號調節(jié)柜；二號低壓柜、二號交流開關柜、二號接觸器柜、二號直流開關柜、二號調節(jié)柜；繼電器柜；三號調節(jié)柜（備用）等12臺電控柜和操作臺。方案：勵磁柜、整流柜、一號低壓柜、一號交流開關柜、二號低壓柜、二號交流開關柜、一號直流開關柜、二號直流開關柜、快開和平波電抗器保留使用；需要拆除更換的設備包括：一號接觸器柜、一號調節(jié)柜；二號接觸器柜、二號調節(jié)柜；繼電器柜；三號調節(jié)柜（備用）等6臺電控柜和操作臺。第二節(jié) 電控改造方案的比較 對于現(xiàn)用電控的改造，既要考慮投資少見效快，性能可靠，又要考慮使用方面的要求，如安裝后的整齊

33、、美觀；還要考慮所選電控設備制造廠家制造的可行性、設備到貨后安裝的容易實施性等眾多因素?，F(xiàn)將四個方案的比較列于下表方案、特點方案方案方案改造結果徹底改造不夠徹底，可用不夠徹底，可用訂貨要求與制造廠家協(xié)商訂貨，易行與制造廠家協(xié)商訂貨，特殊制造有難度與制造廠家協(xié)商訂貨，特殊制造有難度要求廠家做的事根據(jù)現(xiàn)有電控的特點，實現(xiàn)PLC控制系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)有電控的特點，勵磁、整流柜的接線，實現(xiàn)PLC控制系統(tǒng)，考慮新、舊柜的協(xié)調根據(jù)現(xiàn)有電控的特點，勵磁、整流等柜的接線，實現(xiàn)PLC控制系統(tǒng)，考慮新、舊柜的協(xié)調安裝的難易程度拆除現(xiàn)有電控柜、操作臺，安裝PLC控制系統(tǒng)，容易實施拆除現(xiàn)有部分電控柜、操作臺，安裝PLC控制系

34、統(tǒng)，需提前培訓技術人員，熟悉新、舊柜間的連接關系拆除現(xiàn)有部分電控柜、操作臺，安裝PLC控制系統(tǒng)，需提前培訓技術人員，熟悉新、舊柜間的連接關系安裝后的使用效果全新的PLC控制系統(tǒng)，如出現(xiàn)問題，廠家實行三包，故障率應該低新、舊結合的PLC控制系統(tǒng)，存在原有舊設備，且經(jīng)過多年的使用，原件存在不同程度的老化。新、舊結合的PLC控制系統(tǒng)，存在原有舊設備很多，原件存在不同程度的老化，開關有磨損、接觸不良現(xiàn)象。設備性能，和維護難易程度PLC控制柜，完善的故障自診斷和顯示功能新、舊結合的PLC控制，故障自診斷和顯示功能不一定做到很完善新、舊結合的PLC控制，故障自診斷和顯示功能一定做不到很完善設備的維護量完善

35、的故障自診斷和顯示功能，容易維護故障自診斷和顯示功能不一定做到很完善，存在舊系統(tǒng)，維護量大，查找故障較難故障自診斷和顯示功能不一定做到很完善，存在舊設備多，維護量大，查找故障難設備安裝后，整潔、美觀程度整體性考慮外觀設計，安裝后，整潔、美觀程度高新、舊設備組合，很難做到顏色、外觀一致，安裝后柜體高低不一致，顏色不統(tǒng)一，無整潔、美觀性新、舊設備組合，很難做到顏色、外觀一致，柜體高低不一致，顏色不統(tǒng)一，雜亂無章，無整潔、美觀性技術水平和制造的難易程度成熟技術，已有成套設備可供選型隨屬于成熟技術，但要結合現(xiàn)有設備制造，屬特殊訂貨隨屬于成熟技術，但要結合現(xiàn)有設備制造，屬特殊訂貨投資高低成套PLC控制設

36、備，一次性投資高少訂貨一臺勵磁柜，三臺整流柜，總投資要少些，不成套生產(chǎn)，可能要增加些研究費用僅更換兩臺接觸器柜，三臺調節(jié)柜（一備用），一臺繼電器柜，總投資更少些廠家生產(chǎn)工期和到貨時間整套PLC控制設備和操作臺生產(chǎn)期長少生產(chǎn)四臺電控柜，生產(chǎn)工期可能短些僅制造六臺電控柜，一臺操作臺，生產(chǎn)工期最短安裝施工情況及工期變壓器以后的電控全部拆除安裝PLC控制設備和操作臺，部分電纜線路也需更換除勵磁柜、整流柜外，其余電控柜、操作臺拆除，安裝PLC控制設備和操作臺，部分電纜線路也需更換僅拆除接觸器柜，調節(jié)柜（一臺備用），繼電器柜，安裝需更換的其他PLC控制設備和操作臺推薦方案及理由推薦，成套生產(chǎn)，能做到實用性

37、、先進性，能保證質量，廠家易生產(chǎn)，易安裝，使用中故障少不推薦，廠家要根據(jù)現(xiàn)有設備生產(chǎn)，很難做到實用、先進性，組合后的PLC控制系統(tǒng)，新、舊結合，質量不能保證，不利安裝、使用不推薦，廠家要根據(jù)現(xiàn)有設備生產(chǎn)，很難做到實用、先進性，組合后的PLC控制系統(tǒng)，新、舊結合，質量不能保證，經(jīng)濟投資82.72（萬元）49（萬元）45（萬元）根據(jù)以上對三個方案的討論比較，方案較優(yōu)，本次對電控改造推薦選用方案。第三節(jié) PLC電控選型及特點介紹一、電控選型根據(jù)設計推薦的方案，設計選用ASCS-2型鋼絲繩牽引膠帶輸送機全數(shù)字調速電控系統(tǒng)。鋼絲繩牽引膠帶輸送機全數(shù)字調速電控系統(tǒng)采用現(xiàn)代電子技術、計算機技術和傳動控制技術

38、，實現(xiàn)鋼絲繩牽引膠帶輸送機的速度調節(jié)與保護。系統(tǒng)由主回路、全數(shù)字調節(jié)、PLC控制、操作臺和計算機監(jiān)測等五部分組成；為礦用一般型，可用于控制各類直流電動機拖動的鋼絲繩牽引膠帶輸送機，在斜井中按工藝要求進行啟動、等速、減速及停止。 1. 鋼絲繩牽引膠帶輸送機的速度調節(jié)以微機系統(tǒng)為核心進行全數(shù)字控制，控制算法以軟件實現(xiàn)。 2. 鋼絲繩牽引膠帶輸送機的邏輯操作與故障保護以PLC進行控制，取代傳統(tǒng)的繼電器-接觸器有觸點操作系統(tǒng)。 3. 用計算機監(jiān)測鋼絲繩牽引膠帶輸送機系統(tǒng)的運行參數(shù)和運行狀態(tài)，設計動態(tài)的鋼絲繩牽引膠帶輸送機監(jiān)控系統(tǒng)。4、可實現(xiàn)單電動機拖動，雙電動機均轉矩拖動和雙電動機均轉速拖動等功能。

39、ASCS-2型鋼絲繩牽引膠帶輸送機數(shù)字調速電控系統(tǒng)成套設備供貨表名 稱規(guī)格型號數(shù) 量生產(chǎn)廠家備 注全數(shù)字調節(jié)柜礦用一般型一臺本廠制造  PLC保護柜礦用一般型一臺本廠制造 含進口PLC操作臺礦用一般型一臺本廠制造  勵磁柜礦用一般型一臺本廠制造  低壓電源柜礦用一般型二臺本廠制造 根據(jù)具體情況選定容量大小及數(shù)量電樞整流柜礦用一般型二臺本廠制造 平波電抗器礦用一般型二臺本廠制造 快開柜 二臺外協(xié)廠真空接觸器柜 一臺外協(xié)廠電樞變壓器干式二臺外協(xié)廠輔助變壓器干式一臺外協(xié)廠高壓開關柜 五臺外協(xié)廠計量柜 一臺外協(xié)廠三項保護 

40、一套外協(xié)廠乘人保護 一套外協(xié)廠微機監(jiān)控系統(tǒng) 一套本廠制造選配二、國內使用該電控系統(tǒng)的用戶根據(jù)廠家提供的成套設備供貨表和使用單位的實際情況，并結合現(xiàn)有設備進行全面調研，了解國內某些使用單位的實際使用情況及我們現(xiàn)有設備與其使用設備的差異性，提出符合實際，又不影響整套電控使用效果和運行質量的電控設備配套表。設計選用ASCS-2型鋼絲繩牽引膠帶輸送機數(shù)字調速電控系統(tǒng)，目前屬于較先進的新產(chǎn)品，技術含量高，各種保護功能齊全；為了選型、配套的合理性，以后安裝、使用的方便，應組織工程技術人員調研。根據(jù)廠家提供的資料，現(xiàn)介紹我國煤炭行業(yè)使用該產(chǎn)品的部分單位，供調研人員參考：使用ASCS-2型

41、鋼絲繩牽引膠帶輸送機數(shù)字調速電控系統(tǒng)的部分單位序號設備名稱數(shù)量（套）用戶投產(chǎn)日期1地面雙400kW直流電機拖動1新汶局孫村礦200492-326雙400kW直流電機拖動1新汶局華豐礦200483地面雙400kW直流電機拖動1新汶局華豐礦2004.64雙400kW直流電機拖動1京煤集團木城澗礦2003.125雙400kW直流電機拖動1平煤集團四礦2003.126雙400kW直流電機拖動1新汶局華豐礦2002.37雙320kW直流電機拖動1潞安漳村礦2001.108雙400kW直流電機拖動1新汶局汶南礦1998.129雙500kW直流電機拖動1平煤集團六礦1998.810雙400kW直流電機拖動2

42、平煤集團一礦1997.1111雙400kW直流電機拖動1平煤集團十礦1995.1212雙400kW直流電機拖動1平煤集團六礦1994.613雙500kW直流電機拖動1平煤集團六礦1993.12三、設計方案的配套表1、方案設備配套表的構成：在尚未調研之前，根據(jù)設計推薦的方案和上灣子煤礦主井鋼絲繩牽引膠帶輸送機現(xiàn)用電控系統(tǒng)及輔助設備技術性能，設計決定高壓開關柜、整流變壓器，低壓電源變壓器均可繼續(xù)使用。兩臺快開柜、兩臺平波電抗器是否需要更換，應經(jīng)過調研后決定，以免新產(chǎn)品與現(xiàn)有系統(tǒng)在技術指標上的差異，造成以后使用方面的不便；因此，設計訂貨方案表中仍然提出了兩臺快開柜、兩臺平波電抗器。另外，設備訂貨時，

43、要考慮將來更換電動機的可能性；要求電控廠家生產(chǎn)的電控即能滿足現(xiàn)在500kW電動機使用，也要保證將來更換電動機時，630kW電動機能夠使用的電控。2、方案：設計不推薦，但為了便于討論和做概算進行經(jīng)濟比較，仍將其設備配套列出。鋼絲繩牽引膠帶輸送機全數(shù)字調速電控系統(tǒng)方案配套方案表名 稱規(guī)格型號數(shù) 量生產(chǎn)廠家備 注全數(shù)字調節(jié)柜礦用一般型一臺本廠制造  PLC保護柜礦用一般型一臺本廠制造 含進口PLC操作臺礦用一般型一臺本廠制造  勵磁柜礦用一般型一臺本廠制造  低壓電源柜礦用一般型二臺本廠制造 容量與現(xiàn)有柜相同電樞整流柜礦用一般型二臺本廠制造 真空接觸器柜 一臺

44、外協(xié)廠平波電抗器礦用一般型二臺本廠制造 平波電抗器快開柜 二臺外協(xié)廠快開柜三項保護 一套外協(xié)廠乘人保護 一套外協(xié)廠乘人保護微機監(jiān)控系統(tǒng) 一套本廠制造選配鋼絲繩牽引膠帶輸送機全數(shù)字調速電控系統(tǒng)方案配套方案表名 稱規(guī)格型號數(shù) 量生產(chǎn)廠家備 注全數(shù)字調節(jié)柜礦用一般型一臺本廠制造  PLC保護柜礦用一般型一臺本廠制造 含進口PLC操作臺礦用一般型一臺本廠制造  低壓電源柜礦用一般型二臺本廠制造 容量與現(xiàn)有柜相同真空接觸器柜 一臺外協(xié)廠三項保護 一套外協(xié)廠微機監(jiān)控系統(tǒng) 一套本廠制造選配鋼絲繩牽引膠帶輸送機全數(shù)字調速

45、電控系統(tǒng)方案配套方案表名 稱規(guī)格型號數(shù) 量生產(chǎn)廠家備 注全數(shù)字調節(jié)柜礦用一般型一臺本廠制造  PLC保護柜礦用一般型一臺本廠制造 含進口PLC操作臺礦用一般型一臺本廠制造  真空接觸器柜 一臺外協(xié)廠三項保護 一套外協(xié)廠微機監(jiān)控系統(tǒng) 一套本廠制造選配26神木煤業(yè)工程勘察設計有限公司上灣子煤礦主井鋼絲繩牽引膠帶輸送機電控改造初步設計第三章 鋼絲繩牽引膠帶輸送機的電控改造概算第一節(jié) 電控概算構成上灣子煤礦主井鋼絲繩牽引膠帶輸送機直流拖動系統(tǒng)的電控改造，依據(jù)工程設計說明書、ASCS-2型鋼絲繩牽引膠帶輸送機全數(shù)字調速電控系統(tǒng)設備器材表，依據(jù)國家煤炭工業(yè)局煤規(guī)字2000第48號文頒發(fā)的煤炭建設各類定額、指標、取費標準及造價編制與管理辦法的通知精神進行概算編制。（一）概算指標1、機電設備安裝工程：執(zhí)行煤炭建設機電設備安裝工程概算定額（99統(tǒng)一基價）。（二）價格依據(jù):1、材料預算價格： 執(zhí)行陜西省建設廳建價（2004）196號陜西省建設工程材料預算價格匯編中的平川價及平川地區(qū) 2006年一季度市場指導價和煤炭工業(yè)安裝工程定額外材料預算價格。 2、設備價格：主要設備價格執(zhí)行煤炭工業(yè)常用設備價匯編 (1999年版)、 及工程建設全國機電設備二四年價格匯編.、 不足部分采用市場調查價。第二節(jié) 三個方案的概算比較根據(jù)廠家提供的AS