副立井提升机变频电控系统改造应用 提升机变频电控说明书
时间：2019-01-21 03:35:48 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要:采用可编程控制变频交流提升机电控系统对副立井提升机电控进行技术改造。重点介绍系统构成、工作方式、安全保护等。技术改造使提升机操作和维护更加简单方便,提高了系统运行的稳定性和安全性。
关键词:电控系统;工作方式;安全保护;监控系统
中图分类号:TD403文献标识码:B 文章编号:1009-9166(2010)017(C)-0207-02
引言:白洞煤业公司年核定生产能力为160万t/a,副井提升机为2JK3000/1530型双滚筒单绳缠绕式提升机,电控型号为TKD―A―1156低压五级电阻带动力制动,电动机型号JR―137―10,155kW,电控主回路采用CJ12―600交流接触器;控制回路采用大量的接触器、继电器;转子回路五级加速采用CJ12―400交流接触器。主要缺点是控制系统复杂,故障率高,维护工作量大,直接影响开机率和生产效率。该电控使用十几年线路老化,为此决定采用PLC控制变频电控,对其进行改造,并更换主拖动电动机为YPT400M―10型变频电动机,容量200Kw。
一、系统构成和功能
可编程变频提升机电控系统可划分为控制系统(主控系统;辅控系统)、调速控制系统(调速系统;供电系统)、监控系统(上位机;操作台)等构成。
主控系统采用FX2N可编程控制器等控制组件通过RS485通信方式,控制输出 MY―4NJDC24V型继电器,完成提升机从加速、等速、减速、爬行到停车整个运行过程的开关量逻辑控制及其必要的保护并与其他子系统交换信号共同完成对提升机整机有效控制。
辅控系统是各路供电电源;控制回路的接口以及辅机系统的控制等部分。对传统的继电器―接触器控制系统而言还包括可调闸速度闭环环节、动力(低频)制动速度闭环环节(对交流提升机电控而言)、包络线速度保护环节和测速环节等。
调速系统主要采用ABB生产高性能数字式四象限变频器ACS800型。,采用最新的IGBT、PIM模块、16位单片机及转矩矢量控制技术和ACC800提升机应用程序7.2(+N652)编程。具有拖动平稳低噪音,具有软驱动特性,制动回馈节能运行,该系统是根据控制系统的指令,作为执行机构最终对提升机的主拖动电动机进行起停、加速、减速、稳速运行控制的系统。
监控系统采用液晶触摸屏工控机是对电控系统关键部件,包括提升信号系统的工作情况;提升机运行过程中关键参数、参量的曲线;以及司机操作的正确性进行监控和显示,并进行必要的记录以备查阅之需。
1、安全保护及联锁功能。安全回路闭锁提升机的运行条件,只有当外部设备运行正常具备开车条件后,才允许提升机运转;安全回路闭锁了提升机的全部重故障保护信号,故障一旦发生提升机立即进行紧急制动;对于提升机系统出现的轻故障,允许完成本次提升,待故障排除方可继续运行。
2、综合后备保护功能。(1)利用双路光电编码器实现对提升机的运行速度及位置的数字化检测和控制,提高系统的控制精度及可靠性。(2)安全回路双冗余,有一路软件安全回路;一路硬件安全回路。(3)当一台PLC出现故障无法使用情况下,能用另一台PLC进行低速简单开车并有必要的安全保护。(4)一路速度及深度检测有问题而另一路正常情况下能用PLC进行限速开车。(5)自动发出位置信号,如减速、停车、定点、过卷信号等。重要的点如减速点、过卷等实现两路以上共同作用。(6)有深度指示器失效保护、运行方向错误保护、松绳保护、减速检测保护等。(7)速度深度有完全独立的两路,并进行相互比较;比较间隔时间不大于1秒,速度深度值不正常情况下,能采取必要的阻止事故扩散的措施。
3、上位机监控功能。通过PLC与工控机之间的通讯实现监控目的。上位机监控具备提升信号种类显示、综合后备保护、提升机运行过程及事故过程显示及记录、数据存储及查询功能,为提升机故障原因及动态过程分析提供依据。
二、系统工作方式及安全保护
采用FX2N型双PLC可编程控制器,完善的处理了安全回路双线制问题。同时配以多种检测控制组件,完成提升机运行过程中应用的逻辑、时间和速度控制。行程的速度给定;速度闭环控制等。具有逻辑编程简单、安全保护可靠、状态显示齐全、声光报警及信号通信等功能。PLC控制软件包括:模块初始化及I/O控制软件;控制工艺软件;安全保护软件;上位通信软件;位置闭环控制软件;网络化通信软件组成。
(一)系统工作方式。在手动工作方式下,当信号工发出开车信号后,司机应首先敞闸,后根据方向控制主令手柄位置起动提升机,当提升容器运行到减速点时井筒开关(机械式深度指示器)和从轴编码器的位置信号(两路)同时发出减速信号,开始减速。这三至四重减速点确保提升机可靠减速增加系统的安全性。根据给定的速度图提升机减速爬行后准确停车。其中包括:
1、辅机起动。控制润滑和液压系统的起动,为开车准备条件。
2、开车准备。该程序判断正常开车的条件是否具备包括:操作电源是否闭合,辅机是否起动,主令手柄是否在零位,是否松绳、过卷信号变频器主回路是否闭合,有无故障信号、PLC是否正常,上次提升过程中有无影响本次开车的提升故障,监视器调零是否完成等。当上述条件均正常后发出开车准备信号就绪信号。
3、安全回路。主要包括通过硬件和软件设置有关保护是否发生故障,排除故障用故障复位按钮。
4、系统保护及联锁。(1)安全制动时首先切除电动机回路电源,先进行电气制动;工作闸继电器及制动油泵等控制回路断电,安全制动阀断电,同时结合二级制动阀,实现提升机一级或二级制动。(2)提升机正反向换向继电器具备电气联锁,在任何情况下只有当系统接受到开车信号才允许开车。(3)当提升过程中发生润滑油压过高过低;滤油器堵塞或油温高等故障时,电控系统允许本次提升,故障排除后才允许下次提升。(4)当提升机因故障中途停车而提升容器位于减速段内时排除故障后允许按上次选择方向开车,且只能低速开车;若提升容器不在减速段内且系统恢复正常时,井口发出信号,允许高速开车。(5)停电时由PLC保证提升机能实现二级制动并做好提升机后备保护。
5、方向选择:两种形式。(1)手动选向:提升容器停在中间位置时,司机人为手动选向;(2)自动选向:提升容器停在停车位置时,系统自动确定下次开车方向。
6、开车方向。包括以下联锁:(1)安全回路吸合;(2)上次开车没有上过卷;(3)方向选择正确;(4)信号发送到车房;(5)各辅机起动;(6)司机将主令手柄推向开车位置;(7)其他各种联锁正常。
7、可调闸控制。在正常工作状态下,可调闸控制用于保证司机根据需要随时调整工作制动油压,以调整制动器的制动力,达到控制提升机速度的目的。当提升容器处于减速段时可调闸限速控制自动投入以保证提升机安全减速。
可调闸逻辑控制主要包括以下条件:(1)保证只有安全回路吸合后,闸才能松开;(2)制动手柄松闸信号;(3)开车信号联锁;(4)给定方向联锁。
当上述条件满足后,允许松闸逻辑结果为“1”,而松闸的大小还取决于闸给定的大小。当松闸逻辑为“1”时,plc读入可调闸给定信号并把信号整理放大,带动可调闸线圈控制工作油压大小。当松闸逻辑为“0”时,可调闸给定信号不起作用,直接对输出赋零使工作油压降为零。当提升容器处于减速段时,可调闸限速控制自动投入以保证安全减速,此时松闸的大小除了要取决于闸给定外,还跟限速给定有关。
8、二级制动控制。二级制动是提升机发生事故进行紧急制动时使制动油压很快降到预先调定的某一数值,经过延时后制动器的油压迅速回到零,提升系统处于全制动状态,即停车状态。当提升容器接近井口(或井底)某一位置时,若发生安全事故提升机只能实行一级制动,使制动器的油压迅速回零,提升机实现全制动。解除二级制动是根据提升容器的位置而定的,二级制动解除距离可以通过调整井筒开关位置而定。
9、位置闭环控制。应用位置闭环控制组成一个完整的提升机控制网络,实现对提升机的运行过程控制安全联锁保护和上位机监视功能。其主要是指提升机数字式深度控制,其功能与机械式监控类似。主要是指示提升容器在井筒中的实际位置,并根据容器位置发出相应的控制指令。其优点是指示精度高,控制水平多,调整方便可靠性好。
数字式深度控制系统主要由以下部分组成:(1)位置检测传感元件――光电编码器;(2)高速计数模块(或PLC内部高数计数器);(3)位置计数校正元件――井筒磁性传感器;(4)深度显示部件――数字式深度指示器;(分辨率为0.01)。
通过软件编程位置信号发送至PLC,其将计数值同预置值进行比较,从而设置各种位置点。如减速点、二级制动解除点、精针投入点、2m/s限速点、水平停车点等。在提升机运行过程中,PLC发出不同的位置信号,并根据提升工艺完成相应的操作控制。其控制程序包括如下:(1)运行方向判别;(2)计算提升速度;(3)根据计算的结果发出位置信号,包括方向判别和测速程序。
三、监控系统配置与组成
提升机上位监控系统选用工控机与PLC进行网络通讯,实现多画面监控达到监控目的。在电控系统内配置通讯单元,在操作台配置液晶触摸屏内装监控软件。
监控系统形成后可根据需要随时切换当前工作画面其中包括:
1、系统概貌。根据提升系统的特点,反映本套提升系统的有关参数,使用户对本系统有一个较全面的认识。
2、安全回路。针对提升机电控系统对安全保护的严格要求,将提升机系统中的主要安全保护种类以动态的图案反映出安全回路的工作状态,发生相应的改变。
3、实时速度图。以实时曲线的形式动态的反映提升系统的运行速度随时间变化的关系,以及显示系统运行方向,给出数字量的实时速度值。
4、动态图。以形象的趋势图案模拟提升机的运行状况,并随时检测提升机的速度值,提升容器的深度值等。
5、提升信号系统。通过形象的指示和文字说明记录当前信号系统的工作状况,如当前信号种类、信号要求方向等。
6、提升深度与速度曲线。以实时曲线的形式动态的反映提升系统的运行速度随提升深度变化的关系,并显示实时深度值,直观地反映出提升机运行过程和动态性能等特性。
7、上次重故障记忆。记忆上一次发生重故障的原因,有助于分析系统发生故障原因,提高电控设备维修效率。
结束语:副井电控系统成功进行了技术改造,改造后的控制回路取消大量的接触器、继电器、加速电阻器。该电控的使用最大限度地实现了无触化和数字化,经运行其提升机操作和维护更加简单方便,提高了系统运行的稳定性和安全性,收到良好的效果。
作者单位:大同煤矿集团公司白洞煤业公司
作者简介:刘军(1974― ),男,助理工程师,毕业于华北电业联合职大供用电技术专业,一直从事煤矿机电技术与管理。
参考文献:
[1]赵玉峰.主提升机电控PLC改造[J].煤矿机械,2006(2).
