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6)最大提升速度:
Vmax=9.8m/s
7)最大加速度:
a=0.6m/s2
8)提升水平:
1
9)提升容器:
双层双罐笼
10)改造后主电动机参数:
1#/2#电机:
型号:
(哈电),680KW,660V,500r/min,他励110/220V
3、电控系统总体技术方案
3.1总体技术方案
本电控系统技术改造采用源创公司研制开发的“NT型提升机网络化集散控制系统”,该系统已于2002年8月通过专家技术鉴定,是源创公司在全数字直流电控系统的基础上,集成了近年来国内外网络及提升领域的最新技术,可以替代原装进口的同类产品,具有较进口设备更高的性能价格比。
本网络化电控系统带有:
带零速电气安全制动的直接转矩控制技术(2005年省科技攻关项目、2006年8月25日通过省科技厅主持的专家技术鉴定)。
副井提升机电控型号:
JKMK/SZ-NT-2x630KW/660V-21BII;
(型号含义:
多绳提升机全数字网络化控制,电机额定电流/电压满足功率2x630KW的需要并具有足够的过载倍数(≥2.2),高压供电6KV,磁场恒定、电枢换向并联12脉动控制、数字监控器);
整个电控系统分为三个部分:
全数字直流调速系统、网络化操作系统、监控系统。
调速系统:
采用西门子公司原装的6RA70系列+整流柜,实现磁场恒定、电枢换向并联12脉动控制;
网络化操作系统采用西门子公司S7-300双PLC双线制控制,配网络化控制的操纵台;
监控系统采用台湾研华原装进口工控机系统含大屏幕彩色显示器、激光打印机;
操作系统、调速系统、监控系统之间通过工业局域网络进行系统通讯及信号交换,并预留与信号系统进行联网的接口,具有远程监控功能。
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。
3.2系统特点:
1)根据提升机的特点,采用电枢换向并联12脉动控制、磁场恒定。
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,以确保提升机能实现半载全速运行。
2)两台电机磁场串联控制,可实现单台电机6脉动独立运行。
3)新的操作系统采用了全数字位置闭环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。
4)操作和安全保护系统选用两套不同配置的Siemens公司的S7-300系列PLC,两套PLC互为CPU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。
5)PLC操作控制系统能完成提升机手动、半自动、慢动与换层、检修及紧急、PLC故障应急开车等各种运行方式的控制要求等。
控制系统根据提升容器的位置与去向及提升种类,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,通过速度给定器件控制提升机在额定速度以下任意速度运行,自动减速、自动准确停车,同时要受到行程控制器的限制。
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:
检修速度:
0.3~0.5m/s,最大不超过2.0m/s。
检修时手动开车。
换层与慢动(副井):
自动时,要罐所在中段(水平)的信号工直接控制提升机慢上、慢下及换层控制,手动时只能由司机操作。
在任何运行方式下,司机通过急停按钮或脚踏开关实施急停操作。
在任何运行方式下,确保提升机能够四象限运行。
故障开车:
在PLC出现故障情况下,提升机能实现低速应急开车,速度<
2m/s,并且具有《煤矿安全规程》规定的保护;
6)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。
多条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、光报警或预报警。
7)监控系统采用奔4(P4)CPU台湾产工控机作为上位机,配大屏幕彩色显示器及激光打印机,实现多画面实时监控,多参量数码及曲线显示、记录,各种故障的报警及记录,所记录的图表、曲线多达10天以上所进行的提升循环。
8)各子系统通过网络进行数据和信号交换实现网络化集散控制,使整个系统的外接线大量减少,节省了安装工期及费用。
9)系统具有远程诊断功能,通过电话网络对本提升机电控系统的对各个输入口、输出口以及中间参量进行观察、分析,能够在较短的时间内确定故障的原因并找到相应的解决办法,有利于与现场使用人员的技术沟通以及快速地处理故障及问题;
10)采取必要的硬件、软件的抗干扰措施(隔离、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;
11)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,如原来由继电器进行隔离的线路均由光隔完成,使继电器数目减少到最少的必要程度。
12)控制柜结构形式:
全新的电控柜结构,大玻璃门、喷塑面板、模块化组件、组合柜结构,美观并且便于维修;
柜体颜色:
浅陀灰+“源创蓝”组合;
电控柜为全密闭,防护等级高于IP21。
13)针对极端情况下的液压制动失效,具备主动和被动安全保护相结合的多重保护措施:
●作为主动安全保护手段之一,可提前发现事故隐患。
采用压力传感器对液压系统的油路情况进行动态检测,检测值进入PLC,并可以在上位机显示出出油路回油情况,及时发现油路堵塞的情况。
●具有零速电气安全制动保护功能:
作为被动安全保护手段,在满足《煤矿安全规程》要求的前提下,当出现安全制动时,同时具有电气安全制动功能,在零速电气安全制动的作用下,提升容器会往较重的方向作脉动式向下滑行。
避免故障扩大,最大程度地减小故障损失。
14)安全保护分为三类:
第一类,严重故障,立即断开安全回路实施安全制动;
第二类,较严重故障,先减速到1m/s后实施安全制动,但在减速过程中如果发生第一类故障立即实施安全制动;
第三类为轻故障,允许一次开车,本次运行结束后不维修好不能再次开车;
第一类严重故障包括:
等速过速、限速过速、包络线超速、爬行段超速、高低压电源故障、过流、变流器故障、错向、PLC故障、过卷、急停操作、网络通讯故障、摇台(或闸门、安全门)在运行中落下或打开、2只测速元件同时损坏、井筒开关失灵、主回路失压、速度比较错误、残压高、电机温度过高等等;
第二类较严重故障包括:
机械深度指示器失效(如果有的话)、钢绳滑动保护、编码器位置偏差过大、制动油路故障(油压过高、堵塞)、闸瓦磨损、主回路过压或接地或欠压等等;
第三类轻故障:
1只测速元件损坏、润滑温度高、润滑油压高/低、电机温度报警、弹簧疲劳、闸盘偏摆、风机失压等等。
3.3电控设备成套范围
序号
名称
型号/规格
数量
备注
高压真空开关柜
GG-1ZF
4台
真空断路器,五防
2
整流变压器
SZG-1100KVA6kV
2台
干式
3
电抗器
KPL-0.5mH/1200A
两倍电流不饱和
4
励磁变压器
SZG-30KVA
1台
带中间抽头
5
电枢调节及整流柜
(含励磁调节及整流)
西门子6RA70全数字调节装置+优质国产可控硅
1套
电枢可逆并联12脉动,与主控PLC通讯,网络化控制
6
PLC程控柜
主控PLC
西门子S7-300,含UPS
7
低压辅助柜
FZG含稳压电源
西门子低压器件
8
网络化操作台
CZT404桌式操作台
含辅控PLC西门子S7-300
数字式深度指示器
9
上位机MMI系统
P4工控机+19寸平面直角彩显+激光打印机
台湾研华工控,含软件
10
快速开关
DS12-20/08
上海立新
11
井筒开关(含磁铁)
KGE1、LX4
具有煤安“MA”标志
12
6/12脉动切换柜
刀开关切换
切换加电气闭锁
13
远程诊断装置
HR-II
远程网络通讯
14
DP网通讯电缆
6XV1830
主电控间通讯
15
信号采集屏蔽电缆
RVVP(T)-1.5mm2
数字模拟量信号采集
16
柜间控制电缆
RVV-1.5mm2
17
测速机
(含机械传动机构)
ZYS-8AM
2套
上海南洋
18
轴编码器
LF-1024/5000BM
4套
高精度
19
压力传感器
CYBB
含三通接头
20
零速电气安全制动柜
ZDG
零速电气安全制动
4、主要电控设备的主要特点
4.1高压开关柜1套:
真空高压开关柜1套,其中:
2路高压电源进线,2路整流变压器馈电,含测量及保护,采用真空断路器,配弹簧储能电动操作机构。
1)高压开关柜具有过流、短路及接地绝缘检测等保护功能。
2)进线开关之间设机械和电气闭锁并符合五防要求;
电动操作机构。
3)具有电压、电流、有功功率、无功功率指示表;
4.2主整流变压器2台及平波电抗器2台:
干式整流变压器2台,SZG-1100kVA,F级绝缘,按B级温升校核。
一次电压6kV,预埋测温电阻以检测绕组的温度,配温度仪表。
整流变压器的制造与验收按GB6450-86进行。
连接组别:
D/d-12,D/y-11短路阻抗:
6%。
平波电抗器2台。
KPL-0.5mH/1200A,两倍电流不饱和,铁心或空心并加冷却风机。
4.3全数字调节及电枢变流器柜(含励磁控制)
传动系统主回路方案为电枢换向并联12脉动,磁场恒定。
采用原装进口全数字直流调节器,作为电枢及磁场调节器。
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。
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。
静态精度≤0.01%;
动态跟踪误差≤5%;
调速范围≥100:
1;
速度指示精度0.01m/s
◆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(限制钢丝绳振动的冲击限制值)≤0.4m/s3。
◆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。
采用并行风道及可以观察到可控硅污染状况的透明密封挡板。
◆传动装置的速度反馈采用测速机与编码器热备冗余方式,当某个测速元件发生问题时,传动装置通过监测自动选择正确的反馈回路,并报警提示,仍能保证提升机正常运行。
4.4低压辅助电源柜
双回路进线,为电控系统的辅助设备供电。
并为机房辅助设施(照明、空调、冷却塔、起重机、室内照明及检修等)供电,有4路备用(每路考虑30A~60A),并配有UPS不间断电源,以便在主电源故障情况下,能够使提升机实现可靠的安全制动,为计算机提供电源,保证计算机的运行和数据保持。
元器件采用施耐得品牌产品。
4.5提升数控柜
1)选用Siemens公司的双套不同配置的S7-300PLC。
双PLC之间既有软件上的联锁,还有硬件上的联锁和看门狗电路,对PLC的运行进行监视,在PLC死机或其他意外原因造成PLC故障时能及时监测并参与安全保护。
2)主控PLC由主机架、电源板、CPU板、通讯板、高速计数板、模拟量I/O板、数字量I/O板、调制解调器等硬件组成,输入输出口留20%的余量。
3)主控PLC应用软件能完成提升机手动、半自动、检修、换层、慢动、紧急控制开车等运行方式的控制要求。
4)控制与监视提升系统各路电源。
并且对强迫通风风机实现顺序联锁控制;
5)完成提升机运行工艺要求的控制功能及各项安全保护。
6)实现对调速系统行程速度给定的控制,三道以上自动减速保护,停车时自动抱闸停车。
7)与信号系统之间的提升信号闭锁。
8)实现完善的保护功能,对于全程包络线超速、过卷、减速等安全保护具有多重独立保护。
同时,还能完成定点速度监视、过负荷、欠电压、减速过速、等速过速、井筒开关监视、电机及减速器油温度检测、钢绳滑动检测、闸瓦磨损、弹簧疲劳、信号联锁、液压站油压及温度等监控与保护功能,并与安全回路或一次开车回路联锁,报警和自动保护。
9)实现数字行程给定功能,定位精度≤|1|cm,并实现数字行程罐位位置显示,在井筒内设置同步开关对光电编码器进行同步校正。
10)实现PLC故障状态下的低速故障开车功能。
11)保护功能按下列三类设置:
◆立即施闸的紧急停车;
◆先按设定减速度减速,然后紧急停车;
◆完成本次提升后,不允许再次开车。
12)完成提升机位置闭环控制,实现位置的多重同步监测、校验等功能。
13)主控PLC的故障自诊断,具有看门狗和负载能力显示功能。
14)实现PLC程序、安全故障及事件的实时打印。
15)软件和硬件冗余的安全回路。
16)现场安全事故信号采用光电隔离后进PLC,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。
17)具有远程诊断功能。
4.6数字(电子)监控器(含在网络化操纵台及PLC数控柜中)
KTMN-Ⅱ型数字监控器式专为矿井提升机控制设计的部件,不但能够完全取代老式的机械式监控器实现位置开关的产生、凸轮限速信号的产生、深度位置的指示等功能,还可以进行深度值、速度值、限速值等的指示,通过与主控系统的联锁,还可以实现过卷、定点限速、全速过速、减速过速、开车错向、断轴保护等另一套安全保护,并可参与到系统控制。
4.7网络化操作台
网络化操作台采用桌式结构。
辅控PLC安装在操作台台体内,并与主控PLC进行网络通讯。
辅控PLC除了具备电子数字监控器的功能外,操纵台上需要从PLC输入、输出口进行接线的,均从辅控PLC就近接线,各种信号通过通讯在主辅PLC间交换,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、数字深度指示器等,能实现提升机运行的各种控制工艺的要求。
◆辅控PLC由主机架、电源、CPU、通讯、高速计数、模拟量I/O、数字量I/O板等模板组成。
有独立的安全保护环节,与主控PLC互相监视,协同工作。
◆仪表主要显示的内容:
罐位数字深度指示器及柱式模拟深度指示、提升速度、电枢电流、励磁电流、制动油压、可调闸电流、高压电源电压等。
◆组合指示灯的内容包括:
提升机运行状态指示、信号指示和安全状态指示两大类。
◆在操作台的侧台台面上安放上位机及其显示设备,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。
4.8上位监控MMI系统
1)MMI系统配有WindowsNT平台;
2)具有与PLC通讯及矿井管理系统联网的功能;
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),电枢电流动态曲线,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,实现了综合后备保护功能;
能显示及打印故障发生的位置、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)主要画面有10余幅。
系统全貌及介绍/高压系统图/低压供电系统图/传动系统图/液压系统图/深度与信号监视/安全回路图/动态速度及力图(至少保留三幅最新画面)/生产报表,显示并打印当日、当月、全年的提升量/故障自诊断、故障信息及事件记录(列表及打印输出)/其他(根据需要设计)
4.9轴编码器与测速发电机
1)主轴传动装置上的轴编码器信号进入主控PLC,导向轮传动装置上的轴编码器信号进入辅控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,两路数字监控器相互比较、冗余控制,实现速度的包络线保护、钢绳滑动蠕动、位置闭环控制,确保数字监控器的准确、可靠、安全。
2)调速系统的速度反馈采用轴编码器和测速机双线制反馈方式。
3)数字监控器的位置信号参与系统的位置闭环控制,并在操作台上及上位计算机上进行深度及速度显示。
4)数字监控器的位置误差由装于井筒中的磁性开关进行同步校正,确保控制及显示精度达到1cm以内。
4.10、液压站控制系统(含在PLC数控柜中)
本液压站控制系统可与洛矿厂的中高压液压站配套使用,在安全制动过程中实现二级制动功能。
在原液压站包括润滑站上增加压力传感器以实现液压闭环及闭锁控制,确保起车过程、停车过程、安全制动过程的安全可靠性。
a、对压力进行全程监控,对液压站润滑站工作的情况进行监控,并与操作系统进行闭锁达到安全运行的目的;
b、井口两端的一定距离内,自动二级制动功能解除,保持一级制动功能;
c、独立的PLC模块控制,与控制系统通过网络通讯进行必要的数据交换。
d、对各电磁阀的工作状态进行监视,并在上位机上显示
e、完成对比例阀或电液调压阀的控制并实现速度闭环;
4.11井筒开关
用于完成控制与保护功能,过卷开关、减速、停车、同步等监测开关选用非接触式高可靠、高精度的防爆型磁性感应开关防水、抗砸。
并具有煤安“MA”标志。
4.12直流快开
型号:
DS12,2台。
上海立新产品。
4.13全矿突然停电情况下的零速电气安全制动:
针对全矿突然停电、同时液压制动系统安全制动3倍静力矩不满足的情况:
用电子开关或接触器进行能耗制动并声光报警;
在全矿突然停电情况下,增加电动机励磁回路中电源供电回路---电池组;
使用正确的逻辑控制,确保全矿突然停电情况下零速安全制动的正确性,而不影响正常运行;
如果安全制动过程中,液压制动系统安全制动3倍静力矩不足,确保系统在最大负载情况时下滑速度小于2m/s,力争小于1m/s;
本成果属于甲乙双方共同成果,共同实验,成果共享,不对第三方开放。
5、人性化设计:
源创公司在追求技术先进型的同时,应注重于电控设备人性化的设计。
包括:
5.1造型美观大方
电控设备均采用标准尺寸型材柜,配色喷塑,双旋转门结构,内层门隔离带电与操作指示部件,透视型玻璃门,指示、仪表、操作一目了然。
5.2全中文化标识
所有指示、操作、执行等元件标识全部中文化,使操作维护人员无须查看图纸,任意元件的控制作用一目了然。
5.3出厂前连柜调试
出厂前将成套控制设备,柜与柜、柜与操作台之间进行模拟现场使用工矿联机调试,这样在常规检验、试验的基础上又多了一道性能试验,确保产品质量。
5.4柜内照明
所有单柜内均安装照明设备,照明电源独立供电,便于安装和维护。
5.5柜门贴图
在每个柜体的前后门适当位置张贴原理图和外部连线图,方便维护人员查找故障点。
6、技术资料
提供完整的文件资料:
1)系统图、原理图、说明书3份
柜内元件布置图3份
柜外连线图(电缆表)3份
设备外形及安装尺寸图、开关安装图3份
使用说明书3份
应用软件3份
系统软件1套
6RA70用户手册1套
S7-300用户手册1套
2)其中在合同签订后一周内提交1份设备外形及安装尺寸图。
3)在合同生效后3周内提交2份原理图及设备间连线图、使用说明书2份。
4)其中随机图纸(含原理、布置、接线、说明书)一套。
5)设备安装调试完毕提供应用软件3份、系统软件1套。
6)调试完毕提供调试报告一份。
7、技术服务与工期
1、设备出厂调试一周前源创公司通知用户派员赴厂培训(内容包括系统介绍、PLC,并参与出厂调试),培训费用免。
2、设备到达现场,源创公司技术人员到现场,共同安装并立即调试。
3、在最短的时间内完成安装和调试并达到设计性能和技术要求。
随后由调试人员为现场维护人员作不少于一周的现场培训。
4、在安装及使用过程中,技术问题源创公司应立即帮助解决。
5、在设备使用过程中,源创公司作出以下承诺:
确属设备本身元器件质量问题的,免费更换。
不可抗力损坏或元器件自然损耗的,乙方优惠提供备件。
源创公司对所生产设备提供终身免费维护。
若有元器件更换只收取成本费。
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