提升机JKMP-Z-12脉动直流技术说明2200KW

设备型号：JKMP-Z-2200KW/DC900V第1页共24页网络化全数字直流电控系统技术说明一、总体说明：本电控系统符合下列文件的规定和基本要求：1)《煤矿安全规程》（2011年版）。2)《金属非金属地下矿山安全规程》（GB16423-2006）。3)《低压配电设计规范》（GB50054-95）。4)《矿上电力设计规范》（GB50070-94）。5)《工业过程测量和控制装置的电磁兼容性》（GB/T13926-92）。6)《电气设备的抗干扰特性基本测量方法》（GB4859-84）。7)现行国家电工委员会及其它标准。进口电气设备遵守国际电工委员会IEC标准。8)《直流传动矿井提升机电控设备第二部分晶闸管电控设备》（JB/T6754.2-93）。9)《煤矿地面多绳摩擦式提升系统设计规范》（MT5021-1997）。10)《3-110KV高压配电装置设计规范》（GB50060-92）。11)《电力装置的继电保护和自动装置的设计规范》（GB50062-92）。12)电控装置能够承受提升机和通风机运行时的地坪振动。13)井筒和井下电气设备满足防水要求。14)《矿用一般型电气设备》（GB12173-90）。15)《外壳防护等级的分类》（GB4208-84）。二、电气控制系统设计原则及计依据：1、设计依据：设备型号：JKMP-Z-2200KW/DC900V第2页共24页1）主机型号：JKMD3.5×4（Ⅲ）型落地式多绳摩擦式矿井提升机2）井深：445.2m3）直流电机:2200KW/DC900V2、用户提供电源条件:高压电源：AC10kV（双回路）故障后手动切换三、电控系统技术说明：3.1电控系统总体说明：电控型号：电控型号JKMP-Z-2200KW/DC900V（型号含义：多绳缠绕式矿井提升机PLC控制直流调速电控，电机额定功率/电压:2200KW/DC900V，直流传动装置具有足够的过载倍数。）整个电控系统分为：全数字直流调速系统、操作控制系统、上位监控系统功能。调速系统采用西门子公司的6RA70全数字直流调速装置，实现磁场恒定、电枢换向串联12脉动调速；操作控制系统采用西门子公司S7-300双PLC双线制控制，可以实现冗余一套运行一套待机监视，配网络化控制操纵台，可以实现自动化控制。上位监控系统采用台湾研华工控机，配大屏幕真彩液晶显示器，实现多画面实时监控，对各种运行数据及故障进行记录；并配有提升机数字深度指示仪。整个电控系统之间通过通讯及信号交换进行连接，并预留与信号系统进行联络的接口，该系统硬件配置整洁、功能强大、技术先进、安全可靠、高效节能。设备型号：JKMP-Z-2200KW/DC900V第3页共24页3.2电控系统技术说明：1)根据提升机的特点及要求：采用电枢换向串联12脉动调速、磁场恒定。加减速过程均为12脉动，触发波头整齐，使谐波对电网的影响大大降低。当一组整流装置出现故障情况下，12脉动可手动切换为6脉动调速，故障当次不需要减少负载，实现全载半速确保提升机能实现安全运行。2)采用了全数字速度、电流等控制，使提升机在任意速度下运行稳定可靠并保持较高的运行效率。3)操作和安全保护系统选用两套Siemens公司的S7-300系列PLC，主站采用两套PLC互为冗余控制。主、辅PLC之间相互通讯及监视，操作过程实现双线控制方式，对提升机运行关键的信号（如速度、容器位置、安全、减速、过卷等等）均采用多重保护，互为监视，可以实现热冗余，一套运行一套待机监视，当单PLC出现故障时，可切换到另一套PLC正常工作，并满足《煤安规程》的九项保护。4)PLC操作控制系统能完成提升机手动、半自动、检修各种运行方式的控制要求。控制系统能自动选取最大的运行速度，提高系统的运行效率。手动：司机根据信号系统情况，通过操作手柄控制提升机在额定速度以下任意速度运行、自动减速、准确停车。半自动：在半自动运行逻辑具备条件时，司机根据系统情况通过按钮开车，让提升机完成一个提升循环，并具安全联锁；具有自动选择去向，确定运行速度等功能，自动加速、自动减速、自动准确停车。检修：可以实现低速运行，速度在0-1m/s范围内可调。设备型号：JKMP-Z-2200KW/DC900V第4页共24页故障开车：在单PLC出现故障情况下，另一套可完全正常运行，并且具有《煤矿安全规程》规定的各种保护；当一组整流装置出现故障情况下，12脉动可手动切换为6脉动调速，故障当次不需要减少负载，实现全载半速确保提升机能实现安全运行。提升机电控设备：在任何运行方式下，司机可通过脚踏开关实施紧急操作。5)具有三条安全保护回路，其中，软件安全回路两条、硬件安全回路一条，关键环节采用三重或多重保护，比如过卷、超速等。安全保护回路之间互相冗余，保证矿山设备的高效、安全运转。轻、重故障具有声光报警。6)上位监控系统采用工控机，配大屏幕真彩液晶显示器，含有提升机数字深度指示仪，实现多画面实时监控，对提升机各种运行状态及故障进行记录。7)采取必要的硬件、软件的抗干扰措施（现场接地、滤波、合理的结构及布线），确保整个系统不受电磁干扰、供电电源的干扰，并对其他设备不产生危害性的干扰；8)经过优化设计，使设备的性能更加强大，硬件包括接线更加整洁，使继电器数目减少到最少的必要程度。9)直流调速装置的功率均大于电动机功率,有足够的过载能力，确保任何负载下装置都能满足四象限安全运行。10)控制柜结构形式：新的电控柜结构、喷塑面板、美观并且便于维修。11)安全保护分为两类：第一类严重故障：立即断开安全回路实施安全制动；设备型号：JKMP-Z-2200KW/DC900V第5页共24页第二类为轻故障：允许一次开车，本次运行结束后不排除故障，否则不能再次开车；第一类严重故障包括：等速过速、两米过速、过流、传动故障、断路器欠压、液压油过压、深度指示器失效、过卷、快开故障等；第二类轻故障：润滑油温高/低、液压油温高/低、润滑油过欠/压、弹簧疲劳等四、主要电控设备的主要特点:4.1、高压开关柜:高压开关柜为KYN28A-12型金属铠装中置式高压（永磁式真空断路器）开关柜，弹簧储能，交流操作，供电系统为单母线接线（采用铜母线），用于10kV高压的配电、保护，应包括：——电源进线柜2台（左、右进线各1台，相互间电气闭锁，微机综保装置应具有计量功能）——电枢回路整流变压器馈电柜2台——辅助变压器馈电柜2台（分别接于电源进线侧）——电压互感器柜（测量、保护，内设UPS作为高压开关柜的操作电源）1台——备用小车（高压开关柜内断路器组件）1台——无功补偿装置馈电柜1台——励磁变馈电柜2台开关柜应在最大短路故障情况下安全运行，并能承受由此引起的电磁及机械应力。柜内每个装置应连续工作，其防护等级IP54，并有“五防”功能，设备型号：JKMP-Z-2200KW/DC900V第6页共24页柜内应有防冷凝的空间加热器。高压开关柜具有过流、欠压、短路及接地绝缘检测等保护功能，以及有功电度、无功电度、电流、电压等测量仪表和变送器等，采用性能可靠的微机综保装置，并能将上述开关量及电压、电流信号传送到监控系统。4.2、整流变压器:干式整流变压器(2台)为环氧树脂浇注干式变压器:变比为10/0.4kV,容量1250KVA,为传动供电，F级绝缘，预埋测温电阻以检测绕组的温度，配温度仪表及温度控制器。辅助变压器(2台)为环氧树脂浇注干式变压器，变比为10/0.4kV，容量KVA,为提升机房低压负荷（电控系统的辅助设备、液压站、主电机冷却风机、照明、空调及励磁）提供380/220V电源，配温度仪表及温度控制器。防护等级IP20。励磁变压器（2台）为环氧树脂浇注干式变压器，由其向励磁整流柜供电，变比为10/0.4Kv,容量100KVA,F级绝缘，按B级温升校核，防护等级IP00。变压器的制造与验收按GB6450-86进行。4.3、全数字直流调速柜:采用西门子公司的6RA70全数字直流调速装置，作为电枢及磁场的调节器。电枢整流桥三相可逆，直流输出电压、电流满足主电机调速性能及过载倍数的要求。磁场调节装置采用单相(三相)不可逆整流桥。全数字调节的动静态技术性能满足提升机四象限运行要求，并满足的提升工艺要求的过载能力和安全系数，满足各种工况下力图的要求。设备型号：JKMP-Z-2200KW/DC900V第7页共24页具有主回路接地及过电流、堵转、过速等几十种完善的保护功能。起动防冲击控制(“Ｓ”化曲线给定)，在启动制动的过程中使钢绳振动最小，加、减速度变化率。按一定算法预置起动力矩并与液压制动器的油压曲线形成可靠闭锁，防止容器倒转及起车冲击。变流器柜设有强迫通风装置。传动装置的速度反馈采用测速机或编码器，保证提升机正常运行。4.4、低压电源柜:为电控系统的液压油泵、润滑油泵、电机风机、传动装置风机、照明等辅助设备供电并控制。4.5、PC控制柜:1)选用Siemens公司的双套S7-300PLC。两套PLC之间既有软件上的联锁，还有硬件上的联锁，主、辅PLC之间相互通讯及监视，可以实现冗余控制，一套运行一套待机监视，当单PLC出现故障时，可切换到另一套PLC正常工作，并满足《煤安规程》的九项保护。2)主站PLC由电源板、CPU板、模拟量I/O板、数字量I/O板等硬件组成。3)完成提升机运行工艺要求的控制功能及各项安全保护。4)实现对调速系统行程速度给定的控制，两道以上自动减速保护，停车时自动抱闸停车。5)与信号系统之间的提升信号闭锁。6)实现完善的保护功能，对于过负荷、欠电压、减速过速、等速过速、设备型号：JKMP-Z-2200KW/DC900V第8页共24页过卷、减速、弹簧疲劳、信号联锁等安全保护具有独立保护。7)保护功能按下列两类设置：立即施闸的紧急停车；完成本次提升后，不允许再次开车。8)软件和硬件冗余的安全回路。9)利用PLC内部安全回路和外部硬件安全回路共同构成两重安全保护。在PLC内部也可设置多重保护回路，以实现对各种故障的综合判断，具有所要求的各种保护。4.6、网络化操作台：仿ABB一体结构，配左右两个副台。操纵台上需要从PLC输入、输出口进行接线的，均从从站就近接线，并与主站PLC进行网络通讯协同工作，各种信号线通过通讯电缆完成，实现网络化控制。操作台上装有指示灯、仪表、选择开关、按钮、音响设备、数字深度指示仪等，能实现提升机运行的各种控制工艺的要求。——仪表主要显示的内容；主电压、主电流、工作闸电压、制动油压等。——指示灯的内容包括：提升机运行状态显示和安全状态指示两大类。——选择开关及按钮包括：运行方式选择开关、过卷复位开关、调闸调绳开关、辅助开关等。在操作台的侧台台面上可以安放其它设备，结构紧凑大方。操纵台进行人性化设计，便于操作、观察，司机工作时比较舒适。4.7、上位监控系统:1)采用台湾研华工控机作为上位机，大屏幕彩色显示器。设备型号：JKMP-Z-2200KW/DC900V第9页共24页2)具有与PLC通讯的功能；3)监控软件实现：◆提升系统动静态画面生成：如提升过程动态，显示速度动态曲线(给定与实际)，电流动态曲线，提升容器位置动态显示、可调闸电流、制动力矩的动态显示等。◆具有对提升机系统发生的轻重故障进行诊断和保存，能显示故障发生的位置、时间、原因以及故障前的有关数据参数，对深度、速度实时值、提升种类、信号情况进行实时显示并记录。◆各类报表生成、历史记录。4.8、视频监控系统：监控系统采用原装研华工业控制计算机一台（采用主流配置），64寸纯平彩色显示器一台，视频服务器安装36路数字监控主机，应能实时显示装载点、卸载点、卸载点下皮带机、给煤机、天轮、井架及尾绳的运行视频情况、监控系统主机应预留20％的接口，并能接入调度主监控系统。4.9闸盘闸间隙保护：闸盘闸间隙及弹簧疲劳保护检测使用感应式保护，能直接在电脑上显示故障信息.4.10、辅助设备：1、轴编码器与测速发电机:1）主轴传动装置低速侧的轴编码器1信号进入主控PLC，轴编码器2信号进入辅控PLC，作为两路完全独立的数字行程监控器的位置信号，通过网络通讯，两路数字监控器