《绞车电控系统技术改进研究毕业设计》.docx
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《绞车电控系统技术改进研究毕业设计》
毕业设计（论文）
（说明书）
题目：
绞车电控系统技术改进研究
姓名：
编号：
平顶山工业职业技术学院
年月日
平顶山工业职业技术学院
毕业设计（论文）任务书
姓名
专业机电一体化
任务下达日期2012年2月20日
设计（论文）开始日期2012年2月26日
设计（论文）完成日期2012年5月20日
设计（论文）题目：
A·编制设计
B·设计专题（毕业论文）
指导教师
系（部）主任
年月日
平顶山工业职业技术学院
毕业设计（论文）答辩委员会记录
电力工程系机电一体化专业，学生于年月日
进行了毕业设计（论文）答辩。
设计题目：
绞车电控系统技术改进研究
专题（论文）题目：
指导老师：
答辩委员会根据学生提交的毕业设计（论文）材料，根据学生答辩情况，经答辩委员会讨论评定，给予学生毕业设计（论文）成绩为。
答辩委员会人，出席人
答辩委员会主任（签字）：
答辩委员会副主任（签字）：
答辩委员会委员：
，，，
，，，
平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）评语
第页
共页
学生姓名：
专业机电一体化年级09级六班
毕业设计（论文）题目：
绞车电控系统技术改进研究
评阅人：
指导教师：
（签字）年月日
成绩：
系（科）主任：
（签字）年月日
毕业设计（论文）及答辩评语：
摘要
本论文主要以几类常见的矿用绞车的电控系统为切入点，从电控系统的原理上较为深层的把绞车电控系统先进实际生产中锁产生的问题和不便做了阐述，并以理论知识对其所存在的问题提出了不成熟的意见和改进方案，并借以公式、机械简图等多种表现方式对其进行了验证。
近几年全国煤炭形势的日益好转，工程日益饱满，随着施工点增多，机电设备缺口很大，特别是绞车这样的大型设备更是缺乏。
为保证该设备能早一天为生产服务，并进一步提高其安全性、稳定性、可靠性，经过技术论证，将该绞车的电动机由直流电动机换为交流电动机，直流电控换为交流电控，并配置新液压站，主轴、减速机、滚筒仍采用原来的不作改动的方案合理、可行。
但是由于没有绞车技术改造方面的经验，因此我翻阅大量技术书籍，对该绞车的各项技术参数进行仔细研究分析，确保各项技术指标达到要求，并且保证更换的电控系统安全、稳定、可靠，使绞车改造项目顺利完成，使该绞车发挥作用，为生产做出贡献。
关键词：
提升机，直流电动机，电控系统，绞车，减速机。
论文类型：
应用基础知识论述
ABSTRACT
Thisthesismainlywithseveralkindofcommonminehoistelectriccontrolsystemasthebreakthroughpoint,fromtheprincipleofelectriccontrolsystemarethewinchondeepadvancedelectriccontrolsysteminpracticalproductionlockandthecauseoftheproblemandinconveniencetodo,andalsotothetheoreticalknowledgetoissueoftheimmatureopinionsandimprovementscheme,andsoastoformula,mechanicaldiagramandsoonthemanykindsofwaysofthealgorithm.
Inrecentyears,growingnationalcoalsituationbetter,worksmorefull,withtheconstructionpointincreaseinmechanicalandelectricalequipment,largegaps,especiallyinsuchalargewinchequipmentislacking.
Toensurethatthedevicecanbeonedayearlier,asproductionservices,andfurtherenhanceitssecurity,stability,reliability,aftertechnicalfeasibilitystudies,thewinchmotorfromtheDCmotorfortheACmotor,DCmotorcontrolfortheACcontrol,andconfigureThenewhydraulicstation,spindle,gear,rollerstillusetheoriginalprogramdoesnotmakechangestoareasonableandfeasible.However,becausethereisnowinchtransformationexperience,soIreadalotoftechnicalbooks,thetechnicalparametersofthewinchcarefulanalysistoensurethatthetechnicalindicatorshavereachedtherequirements,andreplacementoftheelectroniccontrolsystemtoensuresafe,stableandreliabletowinchthesuccessfulcompletionofreconstructionprojectstoenablethewinchtoplayaroleincontributingtotheproduction.
KEYWORDS:
Hoist,DCmotors,electriccontrolsystem,winch,gear.
DissertationType:
Applicationofbasicknowledgeon
第1章主要变动项目4
第2章改造后电控系统的主要组成部分和作用5
2.1主回路5
2.2转子回路5
2.3安全回路5
2.4测速回路5
2.5控制回路5
2.6辅助回路5
2.7信号回路6
第3章系统的联锁及保护7
3.1控制线路中的联锁及保护7
3.2调绳的操作过程和连锁8
第4章控制线路的原理说明13
4.1起动原则的简述13
4.2线路动作说明13
4.3可调闸环节17
4.4可控硅动力制动17
4.5二级制动环节18
第5章控制系统的调整和参数整定20
5.1继电器的整定20
5.2KTCS型测速模块的整定。
21
5.3可调闸模块的调整22
5.4转子电阻计算23
参考文献28
致谢29
第1章主要变动项目
HTVD－3.5绞车原设计电机为LC1907型直流电机，电机功率1250KW，额定电压770V，额定电流1840A，75转/分，励磁电压100V，励磁电流145A；电枢可控（YMMC214－2型）交流电压735V，交流电流2200A，直流电压800V，直流电流2700A，功率2665KVA；磁场可控硅（YHH0420－200型）交流电压380V，交流电流220A，直流电压420V，直流电流200A，功率108KVA。
该绞车电控系统结构复杂、电控配件缺乏，给生产、安全、维修带来很大困难，现将该绞车电控系统更换为交流电控，更换后电控系统结构简单，维护方便，安全系数大大提高。
其具体改造项目如下：
1.将直流电机更换为交流电机，将直流电控更换为交流电控。
2.新配置TK083S型液压站。
3.配置B140型牌坊式深度指示器和B139E型传动装置。
4.加装调绳油缸。
5.利用原制动器的基座、支架，更换盘型制动器的油缸、活塞、筒体衬板、蝶簧、密封件等，最大工作压力由原来的14Mpa改为6.5Mpa。
6.加装测速发电机。
7.主轴、滚筒、减速机、润滑油站仍使用原来的。
第2章改造后电控系统的主要组成部分和作用
2.1主回路
改造后，定子回路，提升电动机定子绕组经高压开关柜TGG和高压换向柜中ZC（或FC）及线路接触XLC接于高压电源母线，高压换向器ZC、FC、XLC控制定子回路的通断和换向。
对于短路过负荷和欠电压等保护性断电，由油开关GYD调闸来实现。
当制动投入时，制动电源高压接触器DZC接到电动环定子绕组。
高压开关柜TGG可以适应矿井提升机双电源边线的要求，高压开关柜TGG中的电流互感器1LH2LH是专为三相电流继电器JLJ能较好的吸合和释放用。
因此增加了一支电流互感器3LH为操作台上主电动机电流表1A而用。
2.2转子回路
改造后提升电动机转子回路外接八级电阻（或五级）在加速和动力制动过程中，有加速接触器分级切除，来改变电动机的起动和制动特性，以满足提升速度的要求，并限制提升电动机转子电流。
2.3安全回路
在改造后提升机电控系统中，设有必要的保护和联锁装置，当提升机电控系统中发生故障不能正常工作时，安全回路中的触点断开安全接触器AC及安全继电器ACJ回路。
同时AC触点（301，305）断开工作闸继电器GZJ线圈回路，ACJ触点（720，712）断开制动油泵电动机接触器JC回路。
油路油压降为零。
AC常开触点（358，360）断开ZC、FC线圈回路断电。
2.4测速回路
由主提升机电动机拖动的他激直流测速发电机CSF的输出电压与主电动机YD的转速成正比，当提升机以额定转速运行，调节其激磁绕组中串联可调电阻大小的大小，使CSJ的输出电压为220伏。
2.5控制回路
控制回路的作用是提升机在运行过程中按照起动、制动、停车和换向的要求，来改变主回路的工作状态，并具有必要的电器联锁及保护。
2.6辅助回路
辅助回路控制提升机的辅助设备，如动力制动电源，润滑油泵电动机，制动油泵电动机。
2.7信号回路
原来的信号回路，在减速之后停车，而不到停车点时，司机可以不需要信号工打点便可以开车。
根据煤炭部86板"煤矿安全手册"第358条"对该问题明确规定"只有井口把钩工发出信号，绞车才能起动。
即把钩工不打信号，绞车不起动，新的信号回路除原有的减速点后二次给点只能低速开车这一功能外，还增加了辅助回路。
满足了新的保安要求。
第3章系统的联锁及保护
3.1控制线路中的联锁及保护
1．实现安全制动时，安全回路接触器AC的常开触点（301，305）（358，360）断开，时高压换向回路和转子电阻第一预备级接触器1JC的线圈回路断电，电动机切除高压电源，并且转子回路接入全部电阻，同时工作闸继电器GZJ线圈回路和制动油泵电动机接触器JC1线圈回路断电。
提升机进行安全制动。
图3—1接触器安全回路简图
2．高压换向器栅栏门打开时，开关LSK的常开触点断开或者司机踏下脚踏开关JTK1无压释放线圈SYQ失压，使油开关GYD不能合上，或使已合闸的油开关跳闸。
3．由于在正反转回路中新加入了开车方向中间继电器XSJ0的常开触头（354，350），使得司机未接到开车信号而开不了车因信号接触器XC线圈未通电，其常开触点（350，358）未闭合，虽然低速中间继电器SDZJ的常闭触点（350，352）闭合，但是由于未接到开车信号，开车方向中间继电器XSJ0的常开触头（354，358）不闭合，正反转回路不能接通，提升机不能运行。
4．提升机过卷后，只能向相反的方向开车，这是由转换开关FW来连锁的，如果正向过卷，则过卷开关ZGK1，ZGK2被压动断开，扳动转换开关FW的手把刀左45℃位置FW1-2（318，319）闭合，接通安全回路、解除安全制动、FW9-10闭合，FW3-4断开，使得只有反转高压换向器FC有动作的可能，提升机只能反向运转，防止过卷事故扩大。
5．提升电动机换向以及切除高压电源投入制动电源时，必须在电弧熄后进行，为了防止高压电弧短路或高压交流电进入制动电源装置造成事故，设有消弧继电器XHJ来延时，当ZC（或FC）断电后，它的常开触点（650，652）断开XHJ的线圈回路，其常闭触点（654，658）延时闭合，接通时间继电器1SJ回路，该回路才有接通的可能，经XHJ延时后。
电弧已可靠熄灭。
6．高压换向器ZC，FC之间有机械闭锁和电气闭锁，电气闭锁是在ZC线圈回路中串联有FC的常闭触点（376，378）这就保证了一个换向器通电闭合后，另一个换向器必定断开，不能闭合。
同样，高压换向器回路与动力制动接触器回路，自动换向回路ZJ1与FJ1，正反向给定自整角机磁回路之间也均有电气闭锁。
7．如果加速接触器1JC-8JC中任何一个在线圈断电后其主触点不断开，而其常闭触点也不必合，即出现"熔焊"故障，提升机不能起动，因为时间继电器1SJ线圈回路中都串有1JC-8JC的常闭触点不闭合，1SJ就没有通电的可能其接于高压换向回路和动力制动回路的常开触点（350，302）断开，就断开高压换向回路和动力制动回路。
8．动力制动的交流电源发生故障时，辅助柜中动力力制动电源继电器KM1的常开触点（322，320）断开，AC线圈回路，提升机进行安全制动。
9．当制动油路油压过高，继电器YGJ的常闭触点（334，336）断开AC线圈回路，提升机进行安全制动YGJ的常闭触点（720，722）断开JC1线圈回路，使制动油泵电动机断电油泵停止运行。
10．当润滑油压力过高或过低，或润滑站堵塞或油温高，或弹簧疲劳，则继电器RGJ，YWJ，ZMJ，RWJ的常开触点（1220，1238）接通DTJ线圈回路，继电器DTJ的常闭触点（530，532）断开XC线圈回路，只允许一次提升完毕，不许下次再提升。
11．AC线圈回路断电，进行安全制动时，其常开触点（301，305）断开工作闸继电器GZJ线圈回路，ACJ继电器的常开触点（712，720）断开制动油泵接触器TC1线圈回路，使可调闸线圈断电和制动油泵电动机停转。
12．解除安全制动时，必须将制动手柄置于紧闸位置，操纵手把置于"零"位，由预制动手把下的限位开关DZK-1的常闭触点（546，548），断开工作闸继电器GZJ线圈回路，保证可调闸线圈电流为0。
13、起动时，制动手把置于松闸位置，DZK-2的常开触点闭合（450，452）接触器2JC线圈才有吸合的可能否则不许加速。
图3—2继电器线圈回路
3.2调绳的操作过程和连锁
对于单绳双卷筒提升机更换提升水平时还需要调绳，其操作过程为：
1.将操作台上的1HK调绳转换开关手把置于调绳工作位置即中间零位。
2.合上控制电源，起动制动油泵电动机。
此时，1HK3-4（301，305）闭合，解除安全制动与工作制动的联锁，1HK7-8（302，602）闭合，为电磁阀G1G2通电及调绳信号灯的显示做好准备，1HK11-12（712，720）闭合，为制动油泵电动机的起动做好准备。
1HK1-2（312，318）断开安全回路，1HK5-6（1002，1003）断开电磁阀G4回路。
3.将操作台上的主令开关1AK（316，318）断开，AC线圈回路断电，使G3电磁阀断电，提升机进行安全制动。
4.置制动手把松闸位置，操纵制动手柄，使油压值达到30~35公斤/厘米?
8?
。
5.将操作台上的主令开关4AK（602，606）转到闭合位置，则电磁阀G2通电，压力油进入离合器油缸的离开腔，离合器开始打开，当离合器开始打开时，行程开关HWK在安全回路中的常开触点（312，314）断开，保证安全联锁，HWK在调绳信号回路中常闭触点（601，602）闭合，信号灯2ULD亮，LWK在调绳信号回路中常闭触点（602，603）闭合，信号灯3ULD亦亮，显示离合器开始"离开"。
当离合器完全离开时，安全回路中的LWK常开触点（312，314）闭合，安全联锁解除，LWK在调绳信号回路中的常闭触点断开，信号灯3ULD熄灭，指示信号灯2ULD亮，表示离合器已处于"离开"状态，可以开动提升机进行调绳工作。
6.将制动手把拉到紧闸位置，AC线圈回路中的DZK-1的常开触点（342，344）闭合，准备接通AC回路。
7.将操纵台上的主令开关1AK（316，318）达到合上位置，AC线圈通电，电磁阀G3线圈通电，固定卷筒解除安全制动，按正常方式开动提升机，指导固定卷筒上提升容器到达所位置，抱闸停车。
8.断开操作台上的主令开关1AK（316，318），AC线圈回路断电，电磁阀G3线圈断电，固定卷筒进行安全制动。
9.断开主令开关4AK（602，606）电磁阀G2（606，301）线圈断电，切断进入离合器离开腔压力油的油路。
10.将制动手柄推向松闸位置，合上主令开关3AK（602，604）电磁阀G1（301，604）线圈通电，压力油进入离合器的合上腔。
离合器的离开腔回油，当离合器开始合上时，限位开关LWK在安全回路中的常开触点（312，314）断开，保证安全联锁，LWK在调绳信号回路中的常闭触点（602，603）闭合，信号灯3ULD亮，HWK在调绳信号回路中的常闭触点（601，602）是闭合的，信号灯2ULD亦亮，显示离合器开始"合上"当离合器完全合上时，安全回路中的限位开关HWK的常开触点（312，314）闭合，解除安全联锁，HWK在调绳信号回路中的触点（601，601）断开，信号灯2ULD熄灭，只有信号灯3ULD亮，表示离合器已处于"合"上"状态"，至此，调绳过程已经完毕。
图3—3操作台控制回路简图
11.操纵制动手把到紧闸位置。
12.恢复操作台上的调绳转换开关1HK1到正常工作位置即右45℃，并断开主令开关3AK（602，604）。
13.AC线圈回路中的限位开关JXK（314，316）是安装在游动卷筒上的闸瓦磨损开关（及调绳联锁开关）作为调绳时抱闸保护之用。
图3—4以PLC控制的调绳操作控制回路
PLC防爆控制箱：
主要由两台PLC、继电器、控制板、开关电源等组成。
主要功能为：
构成控制电路和保护电路；
实现控制信号与故障信号的隔离与转换；
形成一条硬件安全电路和两条软件安全电路，三者相互冗余与联锁；
完成工作闸、安全闸控制；
构成应急操作回路；
完成二级制动控制。
14.AC线圈回路中的限位开关HWK和LWK的常开触点的作用是在调绳离合器在"离开"或"合上"的过程中，提升机必然处于制动状态，并显示信号。
直流制动的作用。
提升机配用变频器，直流制动功能对系统的安全运行起重要作用。
当重车在井筒中间停车时，变频器由高速平滑地降到低速，随之施加一直流制动信号使绞车停止，当机械制动起作用后方可去掉直流制动信号，使重车靠机械抱闸的作用停在中间。
启动时，先对电机施加一直流制动信号，当检测到机械抱闸打开时，方可去掉直流制动信号，加上启动电压，绞车转动。
机械抱闸抱紧状态一直在变频器检测下，一旦机械抱闸打开，马上给电机施加直流制动信号，确保重车不可能下滑，要绝对避免“溜勾”现象。
S形速度曲线。
为了尽量减小运行过程中的机械冲击，在变频器启动与停止过程中，最好做到加速度是连续的，即运行和速度曲线是平滑的，即通常所说的S形（在加速段、减速段速度曲线）加、减速曲线。
当井下及井口停车倾角很小时（约30），这时要求绞车运行速度很低，否则会出现“松绳”现象。
另外根据井筒中轨道情况，要求变频器能以不同的频率工作。
根据现场情况，变频器可设置5个频率段。
例如设置6HZ、15HZ、25HZ、35HZ、50HZ5个不同的速度。
主令控制器的不同位置，对应不同的直流控制电压，也即对应不同的运行频率。
自动限速保护。
当运行接近终点时，给出一个减速信号，接到减速信号后，若主令控制器已经操作减速，则变频器按照主令控制器的操作改变运行速度。
若收到减速信号后，主令控制器没有正常操作，则自动启动机内的自动减速程序，将变频器的工作频率按预定要求逐步变为低速运行。
这对预防“过卷”是十分必要的。
此外，绞车带有测速发电机，当测速发电机给出超速信号时，变频器也能自动减速。
连锁开机功能。
绞车开机必须按照给出的命令操作，当给出“上行”或“下行”命令时，若操作人员的操作与命令不符，连锁功能对此操作不响应，变频器不启动，连锁功能是保证安全运行的重要措施。
第4章控制线路的原理说明
4.1起动原则的简述
在加速阶段，本系统采用八级或五级电阻起动的方案。
对于不同的起动电阻级数，其基本原理都是一样的，起动原则采取以电流为主，时间为辅的原则对于单纯按时间起动的原则，就是在恒定的时间间隔内切除电动机的转子各级附加电阻，起动时间与提升负载的轻重设有关系，但起动时各级的切换速度却随负载的轻重而变化，当重载时电动机在恒定的时间间隔内不能加速到象在额定条件下所得到的转速，转子电阻机的切换与电动机达到的相应速度之前进行，此时获得很大的冲击电流和转柜,严重时会使电动机发生"频覆"可能由于过电流保护装置动作而便高压开关柜跳闸，提升机不能起动，相反，在轻载的，电动机在恒定的时间间隔内超过了象在额定条件下所得到的转速，电动机转子电阻机的切换与电动机达到的相应速度之后进行，此时各级的切换速度过大，却使电流和转柜的峰值减小
由于单纯按时间起动的原则具有上述的缺点，我们采用了以电流为主，时间为辅的起动原则，而对于纯电流原则其主要特点为：
当慢慢切除起动电阻时，起动电流在定子或转子内作台阶式的变化，在短接了起动电阻的时候，起动电流就增大了，当起动电流增大到某一整定值时，系统中专设的电流继电器JLJ的衔铁就吸合，以阻碍下一个加速接触器的吸合，电动机加速在电动机绕组中的电流也同样开始降低，当电流达到整定值的最小值时，电流继电器JLJ的衔铁就释放，从而使下一个加速接触器有吸合的可能，电动机随着所有的接触器继续不断的吸合而加速，直到电动机进入其自然特性曲线，这种根据纯电流起动原则在提升负载变动时是不能采用的，因为在提升负载较轻时，会出现当切除起动电阻时，起动电流达不到电流继电器JLJ的吸合值，使每级接触器会聚然吸合，造成加速过快，因此在线路上考虑每级电阻切除时附加时滞来修正，在这种情况下，当电流降到一定数值后，下一个加速接触器不是立即吸合而使经过一段时间才吸合，此时间的大小由每级附加时间继电器的时滞来确定，这样，以电流为主时间为辅的起动原则，就与提升负载的轻重无关了。
根据以电流为主时间为辅的起动原则，在重载提升时，起动阶段会自动增大，这样就限制了加速度的值，防止电动机频复，并且也减少了提升机所受的机械应力，在轻载时，加速也不会过大，每级接触器不是聚然吸合，而是要经过一段时间而吸合。
4.2线路动作说明
开车前的准备工作：
将制动手把拉到全抱闸位置，操纵手把置于零位。
过卷转换开关FW置于正常工作位置（即零位）调绳转换开关1HK置于正常工作位置（即右45℃）
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