提升機電控系統
一、提升機控制系統組成
本系統裝置適用于煤礦等行業的提升機控制。對現在沿用的TKD系統進行技術改造或控制設備更新尤為適用。          
(1)使用范圍
① 環境溫度         -5℃-+40℃
② 相對濕度          不超過90%(+20℃)
③ 其周圍環境空氣中沒有導電塵埃和絕緣材料的氣體和微粒,無爆炸性氣體和煤塵;
④ 沒有劇烈振動、沖擊的場所
⑤ 沒有高溫、結霜、雨淋的場所
二、礦井提升機控制系統的功能
(1)手動和半自動功能
系統有手動和半自動兩種運行功能,在半自動狀態下,提升機的啟動由主令手動給定速度,等運行到變坡點后通過司機按半自動運行按鈕實現半自動運行,半自動運行時等速、減速及停車按預先設定的速度圖運行;在手動狀態下,提升機在操作司機的控制下運行。
(2)半自動驗繩、半自動檢修運行功能、應急開車方式
驗繩時提升機的速度由PLC數字輸出給變頻器一個恒速(0.37m/s)運行命令,設備的起停和方向由司機操縱主令手柄控制。
半自動檢修運行時,提升機的速度由PLC數字輸出給變頻器一個恒速(0.37m/s)運行命令,設備的起停和方向由司機操縱主令手柄控制。
應急開車只用在有一套PLC系統發生故障時運行。此時系統完全由一臺PLC控制且各種保護具備,絞車能在限定的速度(0.37m/s)下由司機手動完成本次提升。
(3)測速及容器位置指示
安裝在提升機上的兩個軸編碼器輸出的數字脈沖與主電動機的轉速成正比,一個用于提升機速度和行程的顯示,另一個用于速度保護,兩個軸編碼器相互監測,如果一個失效,將切換到另一個進行提升機速度和行程的顯示和速度保護。
(4)保護及聯鎖功能
① 首次上電或故障時安全繼電器斷電后,只有提升機在主令零位緊閘位才能再次接通安全繼電器,當有故障時安全繼電器斷電后,配合液壓站安全閥使提升機實現一級或二級制動;,工作閘繼電器及制動油泵等控制回路斷電,使制動油壓降為零。
② 任何情況下,只有提升機在主令零位緊閘位才能接收到開車信號,只有當司機接到開車信號后,才能起動提升機使其運行。
③ 當提升過程中發生潤滑油壓力過高、過低,潤滑油溫高、液壓站油溫高時、上位機和操作臺上均有相應的一次提升故障信息顯示,點亮相應信號燈,告知司機可以完成本次提升工作。當故障解除后才允許司機進行下一次提升工作。
④ 當提升機因發生故障在中途停車,工控機上有相應的故障信息顯示,排除故障后允許司機選擇方向開車。
⑤ 全礦停電時,由PLC保證提升機能實現二級制動,并作好提升機的后備保護。
⑥ 盤式制動器的工作制動力矩可調,緊急制動(安全制動)能產生二級制動,避免機械沖擊力,活卷筒和死卷筒的制動機構能單獨作用。
(5)自學習功能
在不知道電動機必要參數時,可用自學習功能自動地設定電動機參數。變頻器能自動設定電動機銘牌范圍的電機參數,由此從變頻器專用電機到通用電機都可以進行矢量控制運行,使電動機最大限度地發揮作用。
(6)直接轉矩控制功能
控制系統實時檢測電機軸上的負載力矩,根據負載力矩的大小控制變頻器的輸出電流,使輸出力矩滿足負載力矩的要求,轉矩控制精度為±4%。
(7)PID控制功能
使用PID控制功能可以實現反饋控制。所謂反饋控制,是用檢測裝置將檢測出的值進行反饋,使變頻器的輸出頻率(電動機的轉速)與指令目標一致的控制方式。
(8)零伺服控制功能
控制系統在零伺服控制有效時,可以使電動機在轉速為零的狀態下也能產生200%以上的轉矩,這一功能特別適用于位勢能負載的控制。
(9)低噪聲功能
由于輸出回路采用IGBT功率模塊和高載波頻率正弦波SPWM控制方式,使電動機發出的噪聲大大降低。
(10)監視功能
使用數字操作器可監視頻率指令、輸出頻率、輸出電流、電動機轉速、輸出電壓指令、主回路直流電壓、輸出功率、力矩指令、輸入端子的狀態、運行狀態、軟件編號。
(11)、能量再生及回饋功能
當電動機所傳動的位能負載下放時,電動機將處于再生發電制動狀態;或當電動機從高速到低速(含停車)減速時,電機也處于再生發電狀態,傳動系統中所儲存的機械能經電動機轉換成電能。為了使再生能量能回饋到電網,通過控制直流母線電壓,采用有源逆變技術,將再生電能逆變為與電網同頻率同相位的交流電回送電網,從而實現制動,這種回饋制動的優點是能四象限運行,電能回饋提高了系統的效率。
(12)、故障監視及記錄功能
   應用可編程序(PLC)控制技術和通訊技術,配合精度高、穩定性好的旋轉編碼器、無觸點感應式電位器、霍爾傳感器及閘瓦磨損開關,對電機、滾筒及天輪等提升機的各種運行工況及參數進行采集、處理、顯示、存貯,使提升機不僅具有良好的啟動、停車、調速和功率平衡等功能,而且能監測設備各部位的運行情況,對松繩、斷繩、深度指示器失效、過速及閘瓦磨損等不正常狀態進行保護,顯示和記錄故障類型,具有完善的保護和自診斷功能。
(13)、運行方式
本系統共有三種運行方式可供選擇:正常運行(人力推車階段:40M,0.37m/s;減速段:a=0.29m/s2,19.5M,減速時間10S,爬行段:0.37M/s,20m                                  )
三、安全回路
    安全回路設計的好壞,是衡量對提升機的保護及不發生跑車事故的重要標志。新系統將安全回路設計成雙安全回路,即系統的安全回路有兩套,一套由PLC構成(“軟”安全回路),另一套為繼電器直動安全回路(“硬”安全回路)。提升機的保護分兩種,一種是在發生故障時立即實現一級或二級安全制動;另一種是在發生故障時可以完成本次提升循環,不能進行下一個提升循環的二次不能開車保護。   
安全回路的保護由以下幾個部分組成:
1、主令控制手柄零位聯鎖
2、工作閘制動手柄聯鎖
3、制動油超壓保護
4、主電源斷電保護
5、后備保護
6、變頻故障
7、過卷保護
8、機械閘瓦磨損保護
9、調繩聯鎖保護
10、  LC軟安全回路控制
2  紙質濾油器全堵塞
2  等速超速保護
2  減速段過速保護
2  爬行段超速保護
2  運行狀態監測
2  溜車故障
2  制動泵故障
2  潤滑泵故障
2  深指失效
2  編碼器失效
2  PLC故障
2  松繩故障
四、電氣制動
在變頻調速系統中,降速的基本方法是通過逐漸降低給定頻率來實現。在頻率下降過程中,電動機將處于再生制動狀態(發電機狀態),使電動機的轉速迅速地隨頻率的下降而下降。
在再生制動過程中,例如提升機下放重物的運行過程,轉子繞組切割旋轉磁場,轉子的電動勢增大,電動機實現再生制動,電能反饋到電網中,這樣不僅增大了制動轉矩,而且節省了能源。
五、特點
1、    降低能耗
傳統提升機TKD控制系統采用轉子串接電阻調速是根據轉子串接電阻值的大小,通過操作人員同時施加機械閘,利用機械制動和電機拖動的合成特性來的到要求的速度。這樣做,不僅耗電量大,閘瓦磨損快,而且操作人員工作非常緊張,安全性、可靠性差。變頻調速是通過改變電機定子電源頻率的方法,無需制動閘的參與就可獲的所需的速度。電機的功率與電源的頻率成正比,即:P∝f,可見,改變電源頻率既實現了調速又節約了電能。實際測試節約35%以上。
2、改善運行性能
礦井提升機是一種大型的機電設備,慣性比較大,傳統TKD系統中轉子串接電阻調速是有級調速,在加減速時有較大的機械沖擊,一方面使系統運行不平穩,一方面增加機械部分維修的工作量,減少提升機械的使用壽命。采用新TKPF變頻調速時,頻率從最小到最大可以連續變化,實現無級調速,通過PID控制及參數調整,可在最小頻率時輸出最大轉矩,獲得良好的低頻特性、穩定的低速爬行和平滑的調速性能,最大限度的減少了慣性帶來的電氣和機械沖擊,使系統在整個過程中平穩運行。
3、能量回饋
當電動機所傳動的位能負載下放時,電動機將處于再生發電制動狀態;或當電動機從高速到低速(含停車)減速時,電機也處于再生發電狀態,傳動系統中所儲存的機械能經電動機轉換成電能,轉子串接電阻調速系統是將這部分能量在電阻上消耗掉。為了使再生能量能回饋到電網,通過控制直流母線電壓,采用有源逆變技術,將再生電能逆變為與電網同頻率同相位的交流電回送電網,從而實現制動,這種回饋制動的優點是能四象限運行,電能回饋提高了系統的效率,節能效果更為顯著。
4、系統保護記憶
   應用可編程序(PLC)控制技術和通訊技術,配合精度高、穩定性好的旋轉編碼器、無觸點感應式電位器及霍爾傳感器,對電機、滾筒及天輪等提升機的各種運行工況及參數進行采集、處理、顯示、存貯,使提升機不僅具有良好的啟動、停車、調速和功率平衡等功能,而且能監測設備各部位的運行情況,對松繩、斷繩、深度指示器失效等不正常狀態進行保護,顯示和記錄故障類型,具有完善的保護和自診斷功能。可對最后三次提升的信號及狀態進行記錄,以備事后巡查。便于對事故的原因進行科學的分析,避免事故重復出現,使提升機處于安全高效的運行狀態。同時,有助于引導提升司機正確操作、提高維護質量。
5、直接轉矩控制改善低頻特性
   普通變頻器雖然可以輸出較低的頻率,但輸出力矩小,特性較軟,應用于提升位能負載時,起動瞬間總要溜車。采用特殊的軟件編程,實時監測電機軸上的負載力矩,應用直接控制技術,實現閉環調節,改善低頻特性,即使在輸出0Hz的情況下,也能輸出200%的負載力矩,達到了在整個運行過程都能輸出滿足負載要求的力矩。完全避免了重載坡起時溜車現象。

 
七、礦井提升機控制系統的操作步驟
1、開車前的準備工作
1)    將操作臺上的制動手柄拉到緊閘位,主令手柄置于停止位,總電源開關順時針打到位。
2)    合電源柜內電源開關CAI(電源互投裝置),觀察面板上的電壓表三相電壓是否正常。
3)    合電源柜內的空氣開關。若三相電壓正常方可按下電源柜面板上的變頻送電按鈕,給變頻柜送電。
4)    給變頻柜上電:將變頻柜控制回路隔離開關由“OFF”打至“ON”位,觀察三相電壓是否正常,將主回路隔離開關由“OFF”打至“ON”位,將變頻器啟動開關由“0”位打至“2”位,持續2秒后松手,變頻器冷卻風機起動。將開關打至“1”位,并按控制面板上的“RESET”鍵復位PPCC LINK故障
5)    合動力柜內兩相控制回路空氣開關以及UPS進線空氣開關和UPS控制回路空氣開關,合潤滑油泵和制動油泵主回路空氣開關,將面板上的制動油泵選擇開關和潤滑油泵選擇開關打至相應的位置。
6)    按UPS開機鍵1秒以上UPS先進行自檢,面板上的批示燈從下到上逐一熄滅,幾秒后逆變批示燈等這證明UPS已啟動。
7)    將操作臺內的兩相控制回路空氣并關合上,再將操作臺面板上的控制回路電源開關打至“順時針”位,給操作臺上電。
2、開車
(1)聽到開車信號后,分別按下操作臺面板上的制動泵啟動和潤滑泵啟動按鈕,啟動制動泵和潤滑泵,觀察其指示燈是否點亮,油壓表顯示壓力是否正常。油壓正常才允許開車。
(2)向前推動司機操作臺主令手柄,隨即向前推動司機操作臺制動手柄至半松閘位置(即左手柄置中間位),此時提升機低速起動。司機觀察無異常現象后,將制動手柄向前推到底,使制動閘全松開,然后向前將主令手柄推到位,同時觀察速度顯示數字表,使絞車加速至等速運行。
(3)司機聽到減速鈴響后,將右手柄逐漸向后拉,同時觀察速度顯示數字表,使絞車減速慢速運行。
(4)司機觀察深度指示器,確認提升容器接近停車位置時,將右手柄向后拉到底,然后將左手柄向后拉到底,提升機停車,一個提升循環結束。
(5)按下制動油泵停止按鈕、潤滑油泵停止按鈕,提升機處于制動狀態。一次提升過程結束,下次提升重復(1)——(5)。
(6)  停車期間,司機離開操作位置時必須做到:將制動閘手把、主令手把置于零位。
3、開車操作中的注意事項
(1)起動過程分兩個階段,一個階段叫初加速,另一個階段叫主加速。在初加速階段中由于串車要過道岔,故提升機速度不能太大,要控制在1.0m/s以下,待串車駛過道岔,進入直道后方能開始主加速。主加速使提升速度增大到最大提升速度(3.4m/s)。
(2)  隨時注意觀察以下幾點:
① 電流、電壓、油壓、速度、深度等各種儀表的指示。
② 深度指示器指針位置和移動的速度。
③ 觸膜屏、信號盤的信號變化情況。
④ 各運轉部位的聲音。
⑤ 各種保護裝置的聲光顯示。               
⑥ 滾筒上繩的排列情況和出繩的松馳情況。
(3)在運行中出現下列現象之一時,應當即將主令手柄拉回零位,用工作閘制動,進行中途停車。
① 電流過大,加速太慢,起動不起來;
② 運轉部位發生異響;
③ 出現情況不明的意外信號;
④ 過減速點不能正常減速;
⑤ 出現其它必須立即停車的不正常現象。
(4)運行中出現下列情況之一時,應立即按下急停開關進行緊急停車。
①  工作閘操作失靈;
②  接到緊急停車信號;
③  接近正常停車位置,不能正常減速停車;
④  出現其它必須立即停車的故障。
4、調繩操作
(1)  將司機操作臺“調繩開關”旋至調繩位置(逆時針旋90 ),“四通閥”開關6AK扳至接通位置,此時安全回路斷電,提升機處于制動狀態,合上10AK開關,離合器合上信號燈點亮。
(2) 啟動制動油泵,將司機操作臺左手柄向前推,觀察制動油壓表,使油壓升至2.94-3.43mp,調繩離合器打開,當“離合器打開”信號燈點亮時,表示調繩離合器完全打開。
(3)  司機按正常提升方式開動提升機,此時活卷筒制動,固定卷筒轉動,直到固定卷筒上的提升容器到達所需位置,抱閘停車。
(4)  斷開“四通閥”開關,將“調繩開關”旋至調繩位置,合上10AK開關,合上“五通閥”開關7AK,將司機操作臺左手柄向前推,調繩離合器開始合上,當離合器完全合上時,“離合器合上”信號燈點亮,所有調繩過程結束。
(5)  斷開“五通閥”開關,斷開“10AK開關”,將“調繩開關”旋至正常提升位置(順時針旋90 ),系統恢復到正常提升狀態。
5、 調整閘瓦間隙操作
(1)將調繩轉換開關打到調閘瓦間隙位置,解除安全制動和閘瓦磨損之間的聯鎖。
(2)起動制動油泵。
(3)  合上安全閥開關8AK,使電磁閥G3通電,為固定卷筒松閘做準備,此時游動卷筒處于緊閘狀態。
(4)  將制動手把推到全松閘的位置,使壓力油進入電磁閥G3控制油路上的固定卷筒,制動器松閘,此時可對固定卷筒的閘瓦進行調整,調整完畢后,制動手把拉到緊閘位置,固定卷筒處于緊閘位置。
(5)  將安全閥開關8AK打到停止位置,使電磁閥G3斷電,使電磁閥G3’通電,為游動卷筒松閘做準備。
(6)  將制動手把推到松閘的位置,游動卷筒松閘,此時可對游動卷筒的閘瓦進行調整,調整完畢后,將制動手把拉到緊閘位置,游動卷筒處于緊閘位置,到此兩組制動器閘瓦間隙已調整完畢。
(7)  將調繩轉換開關打到正常工作位置。
(8)  調整閘瓦間隙時,提升容器必須在車場的位置。
 
 
 

2010-05-15

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