智能型高压变频提升机电控系统技术协议

1智能型高压变频提升机电控系统技术协议甲方：神华集团神新公司碱沟煤矿乙方：焦作华飞电子电器股份有限公司根据甲方需求，经双方平等协商，乙方向甲方提供智能型高压变频提升机电控系统一套，并就有关技术内容达成如下协议：一、提升机技术参数：1、提升机型号：2、主电动机参数：型号：额定功率：220kW定子电压：6KV定子电流A转速：转/分过载倍数：二、工作条件：1、海拔高度；≦2000m；2、周围介质温度不高于+40℃，不低于0℃；3、空气相对湿度平均不超过85%；4、周围介质无爆炸危险，且不足以腐蚀金属、无破坏绝缘的气体与尘埃（包括导电尘埃）；5、电网质量：电压幅值波动不超过±10%；6、无显著地坪震动的场合。2三、供货范围：序号产品名称规格型号数量备注1高压变频调速柜GBP-H06-06-315一台2辅助控制柜BPDK-FK一台3高压馈电开关柜KGS1一台4智能型变频主控台BPDK-ZN-ZKT一台矿方原主控台改造改造需使用的配件5可调闸模块KD-06一块6继电转换板JZ-01一块7继电转换板JZ-02一块8轴编码器E6B2-CWZ6C-1000p/r1个9安全继电器JTX220V4个10控制变压器JBK31台11不间断电源EA901S1台12PLC专用锂电池2个3四、基本设计原则★安全第一⑴完全按GB/T17626（等效于IEC801）的电磁兼容性要求进行设计和试验,并通过国家权威部门测试；⑵除实现《煤矿安全规程》所要求的保护功能外，再根据提升机运行工况增加其他相应的保护功能。★性能可靠⑴优选进口高性能电气传动装置和电气元件；⑵能用软件实现的功能不再增加硬件，使系统结构更加简单、合理；⑶借助我公司多年搞全数字提升机电控的成熟经验，形成整体电控方案。★功能强大⑴采用当前世界上最先进的技术；⑵完全符合矿井提升机工艺的各种要求；⑶满足现场复杂情况而不需再考虑增加硬件设备；⑷充分考虑将来功能扩展的接口。★性价比高⑴达到高性能的前提下投入资金最少；⑵充分考虑使用维护的便利性，以节省运行中的人力物力；⑶尽最大可能提高电控系统效率，以降低电耗，减少运行费用；⑷系统结构优化设计，使系统设备最少；⑸系统中PLC留有20%的扩展裕度，用于将来增加新的控制内容，并能根据现场情况随时增加相应功能。五、主要设备配置及技术说明传统的矿井提升中，80%左右的提升机交流电动机的电气调速方式为转子串电阻调速。这种调速方式技术相对落后，无效功耗过大，结构复杂，且运行效果很不理想。用交流变频器直接驱动鼠笼电动机（或转子短接的绕线式交流电机）具有很多优越性，适应科技发展方向和现场条件，是矿井提升机电气传动的首选方案。4交流提升机高压变频电控系统设计方案适用于电源电压为6kV，功率为200KW-5000KW的交流电动机拖动的矿井提升机。该方案采用了具有活跃前端矢量控制、能量回馈特性的四象限变频器，直接驱动鼠笼电动机形成电控系统，具有类似或优于直流电动机的优良机械特性，不仅提升工艺过程优良，具有启动力矩大，过载能力强、调速范围宽等优点，而且节能效果显著，将逐渐成为现代化矿井提升机电控的新型替代产品。提升机高压变频电控系统配置如下：一）电动机调速部分配置高压变频调速采用华飞公司生产的315kW（容量为400kVA)高压变频器，具有活跃前端能量回馈特性的四象限变频器，具有优良的软、硬件保护功与控制功能，实现了高转矩、高精度、宽调速范围的变频驱动方案，完全满足提升工艺的现代化要求。二）矿井工艺控制和安全保护部分配置主控和安全保护系统分别采用两套日本三菱公司生产的FX2N系列可编程控制器，两套PLC组成网络系统。系统配置日本进口的AST3501W型工业彩色液晶触摸屏，能够显示提升机的运行状态参数、故障显示报警和故障记忆等。⑴有自动、手动、检修方式转换选择开关；⑵有正反向过卷旁路转换开关；⑶有制动泵起停及转换开关；⑷有润滑泵起停及转换开关；⑸有故障复位和电源控制按钮；⑹有自动开车确认按钮、带方向记忆；⑺配置10.4寸液晶显示屏，显示提升机运行状态及故障记忆。⑻配置开关量输入输出模块、模拟量输入输出模块等，预留15%备用点；⑼实现安全回路双线制控制系统，当PLC及其监测和保护系统出现故障时，可以切换到相应的应急操作系统，完成应急开车，以尽量减少矿方由于故障所造成的停产损失；5三）系统系统主要功能特点1、安全回路双线制①系统采用两套可编程控制器，分别从安装于高速轴和低速轴上的两个轴编码器采集信号，形成安全回路双线制。②两套可编程控制器采集的信号既相互独立，又相互比较。2、现场总线技术①系统采用二套可编程控制器，安装于主控台内，实现了控制的网络智能化。②系统采用现场总线技术，在提高系统可靠性的同时，省去了大量的控制接线，具有安装调试简单，维护方便，故障率低等一系列优点。3、系统全数字化设计①整套系统采用五套轴编码器，其中三套轴编码器实现了数字化的行程、速度和保护给定及高压变频柜测速反馈；另外两套分别用于主令控制器和手闸控制器，形成数字化的主令和手闸控制器，为我公司的专利产品。②整套系统采用二个压力变送器、电流检测模块，将制动油压、润滑油压、电机电流转换模拟信号，通过A/D模块将压力信号变成数字信号，实现显示和保护。③全数字化的设计具有控制准确、操作方便、故障率低等特点。4、软件化的设计系统运用软件化的设计思想，能用软件实现的功能，决不用硬件，提高了系统的稳定性，大大减少了系统的硬件故障。5、模块化设计本系统运用模块化的设计思想，将多个功能集成为不同的电路模块，如①语言报警模块：系统人性化的将操作提示和故障用语言的方式告知操作人员和维护人员；语言报警有减速点到、提升过卷、等速段过速、减速段过速、2m/s超速、钢丝绳松、闸瓦磨损、深指失效、润滑泵末开、操作错向、轴编码器失效、紧急停车、打点错误、通讯错误等二十段。②可调闸模块：本模块集电制动开环和闭环以及工作闸开环和闭环于一体，且6比较开环和闭环后输出结果，具有线性好、输出功率大、稳定性高等特点，适用于各种电磁调节阀。③电流检测模块：本模块将电机电流转换为电压信号后输出，模块内电流信号和电压信号完全隔离，确保强电不窜入控制回路。④电源模块：本模块为系统内各部件提供不同的稳压电源，具有输出功率大、稳定性强等特点。⑤所有模块都是即插即用的免调试模块，极大地缩短了处理故障的时间。6、工业控制人机界面我公司首家将工业显示屏应用于绞车电控系统，显示绞车的各种静、动态参数，该液晶显示屏采用日本进口最新型产品，存储容量大。主要显示画面如下：①预备态：主要显示有容器位置、本次打点次数、上次打点次数、提升钩数、润滑油压、提升时间、到位信号、模拟深度指示器以及主要故障指示等。②运行态：主要显示有速度图、力图、容器位置、提升速度、电机电流、制动油压、本次打点次数、转子加速级数、加速电流继电器等。③故障态：本屏显示所有的故障点，红色为故障，绿色为正常，只要调出此屏即知道故障之所在，极大的缩短了查找故障的时间。④故障记忆：当安全回路动作时，能记录在发生故障的那一时刻绞车的运行参数，非常方便我们分析故障原因，可记忆多屏参数。⑤绞车停车时显示预备态，绞车启动后自动转换为运行态，故障时自动转换为故障记忆，同时也可手动切换。⑥可根据用户要求增加显示内容。7、冗余化设计采用性能优越的进口可编程控制器作为主要控制器件，两套PLC相互冗余，构成安全回路双线制，且冗余量不低于20%，主要用于现场增加保护和控制以及作为备用。8、抗干扰设计按照抗干扰的设计原则，在输入、输出、电源等方面有针对性地实施了抗干扰措7施，完全符合GB/T13926电磁兼容性要求，整套系统通过电兼容性试验，使得系统安全可靠。9、完善的防雷系统主控台内设置有完善的防雷系统，采用德国OBO公司设计生产的防雷器，有效地提高了系统抵抗自然灾害的能力。10、UPS电源采用具有正弦波特性、功率容量足够大的不间断电源为控制回路供电，主要作用如下：①当系统突然停电时，保证二级制动的有效性。②正弦波纯在线工作方式，当系统停电时，输出切换时间为零秒，保证设备不间断供电。③输入电压范围宽，输出电压稳定，保证设备的稳定工作。④内置电源滤波器，提高了系统电磁兼容性。11、多种开车方式①自动化开车：开车条件具备后，司机不需任何操作，即可自动运行。②常规开车：司机根据信号，操作主令和工作闸开车。③低速开车：即验绳或检查罐道时的低频开车，速度为0.5m/s。④应急开车：当PLC故障时，可以采用此开车方式完成一次提升。12、高效率的传动方案和节能理念①采用具有活跃前端能量回馈特性的四象限变频器1）具有启动力矩大，调速范围宽，动态特性精度高等优点；2）具有能量回馈电网功能。电动状态时从电网吸取能量，使电动机产生电动力；制动状态时工作于逆变状态，将能量返回电网，节能效果显著。②具有接近于1的功率因数和大于95％的能量转换效率，电流谐波成份少，无须功率补偿器和谐波抑制设备。③具有类似或优于直流电动机的优良机械特性。④具备低速验绳功能。验绳速度为0.5米/秒～额定速度可调。8⑤功率单元模块化设计，可以互换便于维护。⑥变频器通过网络平台，可实现数据自动交换，具有运行参数自动调整功能。⑦系统具备全面的故障监测、可靠的故障报警保护功能。变频装置有过电压、过电流、欠电压、短路、接地、过载、过热、桥臂保护等保护功能。所有故障情况，均在中文用户界面上显示出来，便于用户根据故障情况采取应对措施。13、电控系统具有如下保护和闭锁提升机所设保护装置及要求符合现行的有关规定。提升机电气控制系统中设置下列主要保护和闭锁：⑴具备防止过卷和极限过卷保护功能，且保护设置为相互独立的双线制，安装过卷和极限过卷开关，PLC软件中也设置有两套软过卷保护。当提升容器超出正常停车位置0.5m时，过卷保护动作，自动断电同时实现安全制动。⑵具备防止过速保护功能，且保护设置为相互独立的双线制，当提升机运行速度超过最大速度15%时，自动断电同时实现安全制动。⑶具备限速保护功能，且保护设置为相互独立的双线制，限速保护实现硬节点定点超速和软件减速段超速段超速检测功能，当系统超速时，自动断电同时实现安全制动。⑷具备减速功能保护，且保护设置为相互独立的双线制，当提升容器到达减速位置时，报警并开始减速。⑸具备测位及测速回路故障保护功能，当深度指示器、编码器等失效或出现故障时，自动断电并实现安全制动。⑹具备变流器和电动机主回路短路、失压、过负荷、单相接地等故障保护功能，故障时动作于安全回路。⑺具备高、低压电源断电及缺相故障保护功能，故障时动作于安全回路。⑻具备计算机及其它调节和控制装置故障保护功能，故障时动作于安全回路。⑼具备机械制动转矩与主电机驱动转矩的闭锁。⑽具备错向保护功能，当提升机运行方向与提升信号不一致，不能开车。故障时动作于安全回路。9⑾具备变频发生局部故障保护功能，故障时报警。⑿具备液压制动系统油温偏高保护功能，故障时报警。⒀具备变压器温度偏高保护功能，故障时报警。⒁具备操纵手柄不在“0”位和工作制动手柄不在全抱闸位置不能解除安全制动的闭锁。⒂具备未接到工作信号提升机不能起动的闭锁。⒃其它控制和闭锁要求。六、主要设备功能介绍1、智能型主控台（经过大修改造后）主控台是该电控系统的控制中心，该设备采用操作台式结构，除位置、速度、压力、电流等必要的信号采集传感器和终端执行设备外，所有控制回路及操作全部集中于操作台中。司机可操作主控台上的操作手把（如手闸、主令控制器）、开关及按钮来控制提升机运行，并通过指示灯和人机界面及时了解提升机的运行状态及运行参数。系统按“安全回路双线制，主要保护多线制”的设计原则，设备主控部分采用技术先进、性能可靠的三菱公司生产FX2N系列可编程控制器，配以我公司自主研发的可调闸模块、电源模块、语言报警模块等专利产品，以及三菱公司生产的A/D、D/A转换模块，实现了提升机的工艺过程控制和各种逻辑保护。具有按行程速度给定、PID速度闭环控制、各类安全保护、自动化开车及各种工作状态显示等多种功能。具有逻辑编程简单、安全保护可靠、状态显示齐全、语言报警等功能。主控台有手动/