煤礦提升機斜巷絞車四象限變頻自動化控制技術方案

1、我們的系統(tǒng)優(yōu)勢變頻器采用美國ABB公司、日本富士和西門子公司的高端工業(yè)產品。ABB在業(yè)界是交流變頻的領跑者，產品廣泛用于全球高層大型直通電梯，礦山主副井提升等安全要求嚴格的場合。變頻器都配備專業(yè)提升控制器單元，配合原廠提升宏，具有剎車模塊控制器，大量用于高層大型直通電梯，工業(yè)罐籠提升，煤礦主副井，斜巷軌道絞車等安全要求嚴格的場合。PLC控制單元采用德國西門子S7系列CPU，該CPU的性能和穩(wěn)定性在國際上受到很高的評價。整套系統(tǒng)結構合理，采用標準工業(yè)現場總線，符合國際標準，可隨時并入全礦的無人值守自動化生產系統(tǒng)。設計為雙CPU備份，一臺出現故障，可以自動切換到另外備用PLC上，變頻失效自動切換到

2、手動模式，電源自動切換，做到保險系數雙備份，大大提高安全系數。本產品集現代化計算機技術、防爆技術、變頻技術和熱管散熱技術為一體的高科技產品，特別是四象限型變頻器，具備世界先進的技術水平，當提升機重物下方時，可將電動機發(fā)電能量返饋回電網，提高了下方操作安全性的同時節(jié)省了大量電能。目 錄您的新選擇-絞車變頻調整控制系統(tǒng)3 1可依賴的技術4 2系統(tǒng)構成5 3系統(tǒng)的優(yōu)點9 4使用特點11 5工作原理16 6先進的電機控制方式18 7我們更先進的20 8我們的服務21 9設備清單2410您的新選擇-絞車變頻調整控制系統(tǒng)煤礦井下防爆運輸絞車擔負著運輸人員、材料和矸石的任務，是煤礦生產的重要設備。目前國內普

3、遍采用的調速方法是采用在電動機轉子回路內接入金屬電阻，用鼓形控制器逐段切除電阻來達到調速的目的。電阻調速控制裝置的缺點有：隔爆電阻箱能耗大，散熱難以解決，且占用了極大的峒室的面積，增加了開拓費用；電阻調速屬有級調速，開環(huán)控制，調速范圍小，精度低，安全性能差；在減速和下放時，需投切動力制動直流電源或低頻電源，易造成設備損壞，且浪費了大量的電能；另外，原有的控制系統(tǒng)保護不夠齊全，安全可靠性差。原系統(tǒng)已嚴重地制約了煤礦的安全生產，急切需要生產廠家能制造出一種安全、可靠、性能好又節(jié)電的新型調速裝置。全數字變頻絞車電控系統(tǒng)從根本上解決了原有的防爆電阻調速控制系統(tǒng)所存在的各種弊端，使井下防爆絞車電控系統(tǒng)邁

4、上了一個新的臺階.隨著電力電子技術的發(fā)展和變頻技術的成熟，國家明文指出，在提升較車系統(tǒng)中，推薦使用交流變頻調速器?？梢蕾嚨募夹g絞車提升變頻系統(tǒng)具有嚴格的測試標準，其測試流程可以看出系統(tǒng)的測試需要經過合作伙伴、元器件供應商的產品測試，在裝配之前還需經過裝配和外觀檢測，裝配完成之后需經過高壓測試、功能檢測等嚴格操作，并在每一步測試過程中都將根據變頻器的序列好，記錄各項測試數據，記錄和跟蹤所有主要器件的測試數據。生產流程圖系統(tǒng)構成提升機電控系統(tǒng)分為以下幾部分：濾波電抗器、變頻器、可編程控制器(PLC)、操作臺、液壓監(jiān)控、各種傳感器和聯網地面控制等幾部分組成。系統(tǒng)框架圖1）濾波電抗器濾波電抗器的濾波單

5、元用于抑制變頻器產生的電磁干擾噪聲的傳導，同時抑制外界無線電干擾以及瞬時沖擊、浪涌對變頻器的干擾，電抗單元用于增大短路阻抗， 限制短路電流。2）變頻器變頻器采用ABB公司先進的變頻器，它能達到控制交流電機完美的極限。是第一代采用直接轉矩控制技術（DTC）的交流變頻器，作為提升專用變頻器它還具有特殊提升機功能：特殊的應用程序，包括標準提升機系統(tǒng)的功能；轉矩記憶，功率優(yōu)化，限幅開關監(jiān)控，機械制動器控制，轉矩驗證等。采用的西門子S7CPU3）可編程控制器(PLC)本提升機系統(tǒng)采用PLC進行控制,PLC監(jiān)視運行狀況，當系統(tǒng)出現故障時，啟用故障備用信號,并在操作臺的顯示屏上有醒目的故障顯示，提醒維修人員

6、對其進行維護；維護中備用信號啟動,不影響系統(tǒng)的正常提升。4）操作臺控制臺上設有自動、手動、檢修轉換開關，前方操作臺上設有液晶顯示屏，左右側操作臺設有操作手柄、潤滑、工作閘液壓站電機的起?？刂崎_關。A、在控制臺上的液晶顯示屏上采用翻頁的方式做有幾幅組態(tài)界面：監(jiān)控主界面、閘控液壓站界面、后備保護界面、故障查詢界面、電源監(jiān)控界面、變頻器運行界面、提升信號狀態(tài)。顯示屏界面B、每個界面上均有返回主界面的按鈕，主界面上主要監(jiān)視矸石車的實際運行位置、提升時每個時刻的速度、液壓站的運行狀況、較嚴重的故障報警。主界面上還有相應的提升信號顯示。C、后備保護界面主要顯示：深度指示器監(jiān)視、松繩保護、電機溫度保護、減速

7、器溫度保護、減速點保護、減速點失效保護、上2m開關故障、下2m開關故障、上同步開關故障、下同步開關故障、上過卷、下過卷、上減速開關故障、下減速開關故障、錯向保護、減速過速、等速過速、一級制動、二級制動、電流過載等D、故障查詢界面主要用于對各種故障情況進行查詢、追憶，便于對設備的維護和管理 E、電源監(jiān)控界面主要顯示系統(tǒng)的電源原理圖及主回路電流和電壓。F、變頻器運行界面可以顯示變頻器運行時的各種參數：散熱器的溫度、電流、頻率、轉矩及各種故障。5）液壓監(jiān)控液壓監(jiān)控是對液壓油站工作狀態(tài)的各種參數進行監(jiān)控，主要顯示液壓站的油壓、油溫、液位、液壓站的電機工作狀態(tài)、潤滑油壓力、松閘指示等。6）各種傳感器各點

8、的傳感器有助于PLC精確、穩(wěn)定的控制絞車電機的運行。 高精度旋轉編碼器系統(tǒng)的優(yōu)點1）變頻器采用美國ABB公司、日本富士和西門子公司的高端工業(yè)產品。ABB在業(yè)界是交流變頻的領跑者，產品廣泛用于全球高層大型直通電梯，礦山主副井提升等安全要求嚴格的場合。2）變頻器都配備專業(yè)提升控制器單元，配合原廠提升宏，具有剎車模塊控制器，大量用于高層大型直通電梯，工業(yè)罐籠提升等安全要求嚴格的場合。3）PLC控制單元采用德國西門子S7系列 CPU，該CPU的性能和穩(wěn)定性在國際上受到很高的評價。接口配件均采用西門子公司原裝配套產品。4）組態(tài)軟件采用西門子正版SIMATIC WinCC 和編程控制軟件采用SIMATIC

9、 STEP 7，穩(wěn)定安全有保障。采用STEP確7編譯的絞車控制模式梯形圖采用STEP確7編譯的絞車行車保護梯形圖5)整套系統(tǒng)結構合理，采用標準工業(yè)現場總線，符合國際標準，可隨時并入全礦的無人值守自動化生產系統(tǒng)。6)設計為雙CPU備份，一臺出現故障，可以自動切換到另外備用PLC上，變頻失效自動切換到手動模式，電源自動切換，做到保險系數雙備份，大大提高安全系數。7)濾波器和電抗器采用進口設備原配產品，性能穩(wěn)定，運行可靠。8)采用標準工業(yè)現場總線，符合國際標準，可隨時并入全礦的無人值守自動化生產系統(tǒng)。使用特點1)軟啟動軟停車減小了機械沖擊, 啟動及加速時對電網沖擊電流很小,使絞車系統(tǒng)和電網運行更加穩(wěn)

10、定可靠. 變頻器本身提供的功能使機械制動與電制動有機的結合起來，保證系統(tǒng)的絕對安全.2)PLC控制 控制單元采用西門子S7CPU，運行穩(wěn)定，維護簡單，閉鎖安全，操作人性化。Plc柜子（礦用一般型）3)實現了無極調速調速范圍寬,運行曲線成S型,使加速平滑,無沖擊感. 4)安全保護功能齊全外殼IP54防護等級,變頻器除一般過流、直流過壓、直流欠壓、變頻器過溫、短路、輸入缺相、環(huán)境溫度、過頻、I/O控制板內部故障、內部故障外, 還具可編程障保護功能、 AI<Min功能、控制盤信號丟失、外部故障功能、電機過熱保護、堵轉保護、欠載功能、電機缺相功能、接地故障保護、通訊故障保護.變頻器、電抗器、pl

11、c柜（隔爆型）操作臺5)系統(tǒng)四象限運行能量在消除諧波后直接回饋電網,對電網無沖擊無污染，且不受回饋能量大小的限制,則保證了絞車運行時可頻繁的停車,啟動及換向.節(jié)約大量電能.6)控制精度高、動態(tài)性能好采用全數字、IGBT逆變器變頻單元向負載提供變頻電源，特選提升機應用宏，使所有控制功能均由參數設定完成，速度調節(jié)器、電流調節(jié)器參數均通過優(yōu)化而自動設置；電流、速度雙閉環(huán)，滿足各種控制要求。直接轉矩控制，可實現高動態(tài)性能的轉速控制、轉矩控制，可以達到并超過直流設備的動態(tài)特性。脈沖編碼器的使用，可實現絞車的精確定位。變頻器主要特性（一）特性優(yōu)點注釋緊湊且完整緊湊的尺寸，集成所有器件僅需很小的安裝空間。無

12、需安裝額外的部件如輸入電抗器或EMC濾波器。所有ACS800傳動內置諧波濾波器低諧波，這意味著較少的電磁干擾，以及電纜和變壓器中較少的發(fā)熱量。濾波器防止進線側瞬變從而保護傳動。為獲得最低的諧波等級，ACS800-37濾波器提供一個幾近無諧波的解決方案。通用的選項來自ABB的標準解決方案能滿足顧客的絕大部分需求?？蛻粜徒鉀Q方案請使用ACS800-07/-17/-37。多功能的制動選項最佳的制動方案總是可用的。無需外部制動斬波器，因此減少尺寸和安裝成本制動斬波器內置于所有外形尺寸的傳動中(標準/可選)。ACS800-11/-17具有能量再生制動功能。用戶接口友好的用戶接口快速簡易的調試與運行。清晰

13、的文字顯示，具有啟動向導來引導用戶。更多易用的PC工具可進行調試、維護、監(jiān)視和編程。通用的連接與通訊標準I/O能滿足絕大部分需求?？膳c多種現場總線連接。廣泛的標準和可選I/O。I/O滿足PELV (EN 50178)。擴展的可編程性靈活。在一些應用中可取代繼電器甚至是PLC。兩種層次上的可編程性：1. 參數可編程(標準) 2. 自定義編程( 自由功能塊編程) - 可選的更多的可用模塊- 所有的I/O都是可編程的工業(yè)設計寬范圍的功率和電壓一個產品系列適用于任何場合。這意味著較少的培訓、備件和標準化的接口。寬范圍的可選堅固機殼適用于各種不同環(huán)境的解決方案。適應于重工業(yè)應用。IP 1 - IP 55

14、堅固的主電路設計可靠。無需額外的輸出濾波器，即可使用較長的電機電纜。 專為重載和長壽命而設計。先進的熱模型設計，允許更高的過載。特性優(yōu)點注釋工業(yè)設計增強的保護更強的可靠性，更少的過程中斷。更好的保護電機和運行過程。一些可調節(jié)的限幅，能更好的保護其它設備。電氣隔離的I/O無需絕緣端子和繼電器，即可進行安全可靠的操作。隔離的輸入信號和繼電器輸出作為標準配置。所有端子都為工業(yè)級應用設計足夠的連接尺寸大小，即使較大直徑的鋁線也能輕松接入。I/O連接時無需特殊的工具。世界范圍的認證：CE, UL, cUL, CSA, C-Tick, GOST R能應用在世界任何角落的安全產品。適用于任何應用的卓越性能D

15、TC，精確的動靜態(tài)速度和力矩控制即使沒有脈沖編碼器，也有著卓越性能的過程控制提高產品質量、生產力、可靠性和較低的投資成本。DTC，允許更高的過載能力和啟動力矩無需加大選型也能實現可靠平滑的啟動。DTC，快速控制減少不必要的跳閘和過程中斷?？焖俚呢撦d或電壓變化響應來防止跳閘。通過反饋負載的動能，實現防電網閃落功能。DTC，磁通優(yōu)化，精確的電機模型卓越的電機和驅動效率，因此節(jié)省成本。最優(yōu)的電機磁通，減少損耗。DTC，友好的機械適應減少機械張力，提高可靠性。無振動力矩。無力矩紋波 - 降低扭轉振動的風險。激活振動阻尼。DTC，輸入電壓控制高性能且穩(wěn)定的供電單元控制。適用于ACS800-11/-17。

16、ABB制造交流傳動領域的全球市場領導者豐富的經驗廣為證實的、安全的、可靠的解決方案。豐富的產品應用知識。全球統(tǒng)一的服務與支持網絡世界范圍內的專業(yè)支持。變頻器主要特性（二）工作原理變頻器是通過改變電機定子供電頻率來改變電機的轉速，以實現絞車的調速。交流異步電動機的轉速公式為：其中：n電極轉速;fl定子供電頻率;p極對數;s轉差率;該設備為交直交電壓型變頻調速系統(tǒng)，原理圖如下圖所示。礦用提升機變頻調速系統(tǒng)原理圖1) 該系統(tǒng)的運行過程主要分為兩個過程：A、 絞車電機作為電動機的過程，即正常的逆變過程。該過程主要由整流、濾波和正常逆變三大部分組成，如上圖所示。其中正常逆變過程是其核心部分，它改變電機定

17、子的供電頻率，從而改變輸出電壓，起到調速作用。B、 絞車電機作為發(fā)電機的過程，即能量回饋過程。該過程主要由整流、回饋逆變和輸出濾波三部分組成，如上圖所示。其中該部分的整流是由正常逆變部分中IGBT的續(xù)流二極管完成。二極管D1和D2為隔離二極管，其主要作用是隔離正常逆變部分和回饋逆變部分。電解電容E2的主要作用是為回饋逆變部分提供一個穩(wěn)定的電壓源，保證逆變部分運行更可靠?；仞伳孀儾糠质钦麄€回饋過程的核心部分，該部分實現回饋逆變輸出電壓相位與電網電壓相位的一致。因為回饋逆變輸出的是調制波，為保證逆變的正常工作以及減少對電網的污染，我們加了一個輸出濾波部分，使該系統(tǒng)的可靠性更加穩(wěn)定。(可選項)鑒于礦

18、區(qū)電壓的波動性可能比較大的事實，由于變頻器的回饋條件是要和電網電壓有一個固定電壓差值，假若某時刻網電電壓比較高，再加上回饋時的固定電壓差值，此時變頻器的母線電壓就會達到一個比較高的電壓值，如果再有重車下滑，則母線電壓會更高，此時的高電壓就有可能威脅到變頻器的大功率器件的安全，為此，該系統(tǒng)又加了一個剎車部分，以保證變頻器的安全。先進的電機控制方式1)直接轉矩控制直接轉矩控制技術是ABB公司開發(fā)研制的。逆變器的通斷直接控制電機關鍵的變量：磁通和轉矩。測量的電機電流和電壓作為自適應電機模型的輸入，這個模型每隔25微秒產生一組精確的轉矩和磁通的實際值。2)辨識運行直接轉矩控制的完美的性能是基于準確的電

19、機模型，這個模型是在電機辨識運行中確立的：在傳動啟動過程中，變頻器帶動電機運行約一分鐘?？刂齐娐繁O(jiān)視在運行中電機的反應，建立并優(yōu)化電機的數學模型。3)零轉速滿轉矩ABB變頻器帶動的電機能夠獲得在零速時電機的額定轉矩。4)直流勵磁當選擇了直流勵磁功能后，變頻器在啟動前可自動給電機勵磁，這個特性保證有足夠高的啟動轉矩，甚至200的電機額定轉矩。例如，通過調整預勵磁時間，有可能在機械抱閘釋放的時候已經建立起轉矩，以保持電機不會轉動。5)自動啟動變頻器的自動啟動功能超過一般變頻器的提升啟動和積分啟動的性能。DTC控制方式動態(tài)性能良好,能在幾毫秒測出電機的狀態(tài)，在任何條件下追蹤啟動。6)磁通制動變頻器能

20、通過提高電機的磁場來提供足夠快的減速。當增加電機磁通后，電機在制動過程中產生的能量能夠被轉化為電機的發(fā)熱能量。變頻器持續(xù)監(jiān)視電機的狀態(tài)，在磁通制動時也不停止監(jiān)視。因此，磁通制動也能用于停止電機和從一個轉速變換到另一個轉速。后者用直流注入制動是不可能實現的。磁通制動與直流注入制動相比還有其它一些優(yōu)點：A、在停止命令給出后，制動迅速啟動。在直流注入制動中，在停止命令給出后通常有500ms延時，制動才能啟動。B、電機冷卻的斜率更高。在磁通制動過程中電機定子的電流增加。在直流注入制動過程中電機的轉子電流增加。定子比轉子冷卻的斜率更高。7)磁通優(yōu)化ABB變頻器的磁通優(yōu)化減少了總能耗，并且減小了當傳動運行

21、在低于額定負載時的電機噪音?？傂剩姍C和傳動）能提高1到10，大小取決于負載轉矩和速度。我們更先進的1)速度監(jiān)視本功能用于監(jiān)測電機速度：確定電機零速旋轉、在電機超速時給出跳閘信號。2)轉矩監(jiān)視監(jiān)測電機在加速和減速時是否能夠跟隨速度給定，在正常運行和加/減速期間是否產生過度的速度偏差3)快速停車可設定不同的停車類型：A.僅帶有轉矩限制；B.帶有轉矩限制和機械制動C.進帶有機械制動4)其他：轉矩驗證、功率優(yōu)化、位置測量等等很多專門用于提升應用的功能,變頻器本身具有松繩及過載保護功能。我們的服務擁有一支理論功底深厚、實踐經驗豐富、施工技術高超、作業(yè)流程規(guī)范的專業(yè)售后服務隊伍，完全有能力向本招標工程

22、提供完善和規(guī)范的售后服務。“專業(yè)、高效、規(guī)范、熱情”是我們售后服務的工作標準，“用戶百分之百滿意”是我們不懈追求的目標！1、供貨與安裝服務1）我們將嚴格履行合同，盡最大努力縮短安裝調試時間和縮小對貴公司生產的不利影響。2）我們的服務人員將在安裝后5天內跟蹤運行，隨時對設備進行合理化調整和對人員進行操作維護指導，使設備以最短的時間進入最佳運轉狀態(tài)。2、質量保證 1）我公司保證對系統(tǒng)選用的設備、器材、線材等，嚴格按照制造商規(guī)定的有限保換、保修條款進行免費更換和保修。2）本公司保證對整個系統(tǒng)負責，而不是對子系統(tǒng)或單獨的設備。如果整個系統(tǒng)的設計、配置不盡合理，我們有義務和責任對設計進行變更。對設備負責更換，直到滿足工程合同規(guī)定和國家有關標準、規(guī)范的要求。3）系統(tǒng)建成并正常運行后，我公司將為用戶建立完整的使用和維護手冊。3、售后服務1）我公司將保證對設備非人為的質量問題免費保修至合