阳煤集团五矿主斜井电控改造技术研究

五矿主斜井电控技术改造摘要通过对五矿主斜井提升机进行电控改造，实现了PLC控制，驱动系统采用Siemens6RA70全数字式变流调速装置，减轻了维护量，提高了运转效率。关键词提升机电控改造运转效率中图分类号：TD534阳煤五矿主斜井担负西北翼采区和中央采区的提升任务，主斜井运转正常与否直接关系到原煤生产任务的完成，旧电控系统由于设备陈旧已无法满足生产的需要,必须进行技术改造。技术参数为：输送长度：1140m；设计输送能力：1340t/h；实际输送能力：1020t/h；带宽：1400mm；1、原电控存在问题1.1、控制回路采用继电器控制，由于长期使用，接点氧化，常出现误动作现象；2008年的统计显示，因继电器故障造成停车时间达40个小时时间故障原因误时2008年2月13日励磁控制继电器触点氧化，接触不良，励磁接触器不吸合2.5小时2008年3月10日4J（给煤机闭锁）继电器触点粘连，造成机尾堆煤5吨多10小时2008年6月21日液压站过压保护失灵油管破12小时2008年7月19日给定继电器坏8小时2008年9月23日故障继电器接点氧化，无输出，无法起车4.5小时2008年11月12日风机控制继电器烧坏3小时1.2、调节回路采用电子线路板，原板厂家已无法找到，无备用线路板，且旧的电子线路板元件老化，特性不稳定，需要经常调整；2009年春节就因为速调中二极管击穿，无备用板而造成停产24个小时。1.3、由于人为因素，往往脉冲调整不齐而造成特性变软；可控硅特性差，关闭不严，用卡流表卡硅整流装置输出端有50A的漏电流；一次侧电流严重不平衡，A、B相电流相差50A，负荷稍大，就会出现过流跳开关1.4、主控回路采用单个可控硅12脉冲控制，一台电机配两个硅整流装置，由于调节回路调整脉冲不齐，造成整体特性软，无法运输大煤量，1000t/h的运输量就会出现压带现象，根本无法满足现在的生产需要；且可控硅的特性易突然变差，造成互相击穿现象1.5、控制回路由于采用继电器控制，每起车一次，需要按五个按钮，操作繁琐；1.6、高压回路由于原设计的不合理，无法实现真正的双回路供电，且各个高压柜采用油开关，开关频繁，需要经常换油；1.7、皮带保护系统无法和电控匹配，不能及时停车；1.8、无法实现实时监控。2、解决问题的方案根据调查，确定改造方案如下：2.1、主控系统主控系统是胶带运输机控制系统的核心，它担负整个系统的工艺控制、监视功能，可以对发出的操作命令进行判断、处理，给出相应的控制命令和给定信号来控制6RA70装置以实现其功能。主控系统采用西门子S7-300PLC可编程控制器两套，一套控制，另一套监控；工艺过程为润滑——液压——冷却系统——励磁——启动；实现高速运行和低速验带功能，设定高速为2m/s-4m/s，低速为0-2m/s；为防止压带事故发生，特设定3m/s停给煤机功能；安装完善的皮带保护接口，和皮带综合保护匹配，当发生断带、跑偏、堆煤、烟雾、沿线禁起等故障时，能自动紧急停车；当发生危及人身、设备时需要紧急停车，按下急停按钮，立即紧急停车。2.2、驱动系统（电流控制单元和速度控制单元的总称）选用Siemens6RA70传动装置为全数字式调速系统，为保证一台电机有故障的情况下不停产，确定采用三台西门子原装6RA70直流调速装置，四种工作方式：a、三台装置协同工作；b、任何两台装置共同工作。三台装置组成主从式并联系统来完成负载拖动功能，系统组成框图见附图一。由Siemens6RA70装置中的点对点（PeerToPeer）数据通信功能完成上下部分Siemens6RA70全数字式变流调速装置主从式并联系统之间的数据通信功能，图中虚框内为软件组态编程形成的逻辑示意图，它完成整个传动系统的完整功能；外部速度给定值由S7-300PLC装置给出；工作方式通过操作台上的按钮选择，由装置中的软件自动切换。励磁部分采用原有的调压器外加简单的三相全控桥的方式，三台电机采用串联型式，避免断线缺励现象，四种工作方式转换时，只要合上相应的刀开关即可短接需停电机的励磁，调整到合适的电流即可。2.3、联线为使信号联线简单、可靠，采用西门子S7-300CPU与西门子6RA70之间的ProfiBus-CP总线通信技术；S7-300CPU与DP-I/O之间的ProfiBus-DP总线通信技术。从而既减少了电气联线，又提高了系统的可靠性，因ProfiBus总线具有断线检测功能，ProfiBus总线断线时，将发生故障报警，使系统安全停车，联线方式见附图二2.4、实时监控由SiemensWinCC组成人机界面，完成对工艺参数设定、工艺过程监视的工作。3、改造后效果3.1、安装简单、方便，便于维护；3.2、由于PLCS7-300采用模块化设计，易于实现分布式的配置，减少安装和调试时的时间和费用；其强大的CPU和超大的内存容量可以集成新的功能；外部的无触点，提高了其使用寿命3.3、整套的全数字化6RA70变流调速装置，减少了控制柜之间的连线，提高了系统的抗干扰性。3.4、6RA70变流调速装置其动态参数、静态参数是靠算法实现的，而不是靠元器件特性和人为经验实现的，因此不受人为因素、温度、电流、电压等外部物理因素影响；三相电流完全平衡，使整个系统特性变强，现在每小时运输量已提高到1430吨，满足了现在五矿的生产需要。3.5、6RA70变流调速装置具有E-Stop功能，可以安全地切断与传动系统无关的半导体器件和微处理器实现紧急安全断电。3.6、实现了断油、欠压保护；3.7、简捷的接线，便于查找故障；3.8、人性化的人机界面查找故障时，只要通过在计算机上查找PLC程序即可找到。3.9、操作简单，只要按一个按钮，系统就按编制的工艺过程自动操作。4、效益测定4.1、提高运输量1000t/h变为1430t/h，每天按10小时计算，年直接经济效益为（1430-1000）*10*350=140万吨年提高效益按200元/吨算则为200*140=28000万元4.2、和2008年相比误时，可减少损失1200*40=4.8万吨，间接经济效益为200*4.8=960万元4.3、节能方面：改造前一次运行电压为6000V,次电压为660V；一次运行电流为240A，二次运行电流为1200A。改造成后运行参数为：一次运行电压为6000V,次电压为660V；一次运行电流为180A—200A，二次运行电流为900—1000A。在同等输送能力条件下，原一次运行电流为240A，现一次运行电流为180A。按正常生产每日运行16小时，每天可节约9000kWh，每年节电量为315万kWh。图一：传动方式示意图从装置2电流调节器从装置1电流调节器速度给定值主装置给定积分器主装置速度积分器主装置电流调节器K3K2B主装置供电变压器整流器K1从装置1供电变压器整流器从装置2供电变压器整流器图二总线联接图1D1(1C1)Siemens整流柜1C1(1D1)高压开关柜DPI/O-PLC接口ProfiBus总线操作台PLC-CPU系统1PLC-CPU系统2MPI总线ProfiBus总线ProfiBus总线液晶屏监视器ProfiBus总线CP-ProfiBus接口1D1(1C1)1C1(1D1)1C1(1D1)1D1(1C1)