西区主提升机电控技术规范 3.docx

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西区主提升机电控技术规范3

主提升机电控系统的变频改造技术规范书

2014年7月24日

目录

一、总则

二、环境条件与设计条件

三、项目设计执行标准概述

四、高压变频电控系统总体技术要求........................................................

五、供货范围

六、技术资料和交付进度

七、质量保证及质保期

八、双方的职责

九、清洁、油漆、包装、运输与储存

十、设备交货进度

一、总则

1.1本技术规范书适用于主提升机电控系统的变频改造，它包括6kV高压变频器及相关设备的对口设计设计、供货、安装指导及调试工作。

高压变频器采用高压—高压链式结构方案，包括高压变频器本体、内置式输入变压器及附属设备。

提出了对变频调速装置的包括系统、设备及其附件的设计、选型、配套、结构、性能、制造、安装、试验、调试、试运、培训、技术服务、检修和质量保证等各方面的技术要求和基本的供货范围。

1.2本规范书提出的是最低限度的技术要求，并未对一切技术细节作出规定，也未充分引述有关标准和规范的条文，投标方应提供符合工业标准、国家（际）标准和本规范书的优质产品。

对国家有关安全、环保等强制性标准及规定，必须满足其要求。

1.3如果投标方没有以书面形式对本规范书的条文提出异议，则意味着投标方提供的设备完全符合本规范书的要求。

投标方投标文件应对本规范书逐条应答，满足要求的则答“满足”，如有异议，应在投标书中以“差异表”为标题的专门章节中加以详细描述。

对本规范书提出要求投标方必须提供的数据及问题必须有详细的回答，否则视为不响应标书。

1.4本规范书所使用的标准如遇与投标方所执行的标准不一致时，按较高标准执行。

1.5所有文件、图纸采用中文，相互间的通讯、谈判、合同及签约后的联络和服务等均应使用中文。

1.6投标书及合同规定的文件，包括图纸、计算、说明、使用手册等，均应使用国际单位制（SI）。

1.7本设备技术规范书经双方确认后作为订货合同的技术附件，与合同正文具有同等法律效力。

1.8高压变频器产地不限，如果是进口产品，必须有原产地证明材料和海关报关单，如在使用过程中发现有虚假行为，投标方必须负责进行免费更换，付诸法律程序并承担相应的损失。

1.9投标书使用语言为中文。

1.10配套供货厂家由投标厂商推荐，并由招标方最后确认，投标厂商应对全部配套设备的供货、检验和质量等负全部责任。

投标方所采用的零部件等，必须是技术和工艺先进，并经过两年以上运行实践已证明是成熟可靠的优质产品。

1.11从订货之日至投标方制造之日的这段时期内在合同签定之后，如果发生标准、规范或规程变化等情况，招标方有权提出因标准、规范或规程发生变化而产生的一些补充要求，投标方应遵守这些要求。

1.12投标方应充分考虑工程特点和现场实际情况，对系统设计、配备设备和布置等进行优化，选取最适合的方案。

1.13投标方必须有权威机关颁发的ISO-9001系列的认证书或等同的质量保证体系认证证书和ISO14001环境体系认证书。

二、环境条件与设计条件

2.1设备工作环境

1、海拔高度不超过2000米；

2、周围介质温度不高于+40℃，不低于-30℃；

3、空气相对湿度：

不超过95%；

4、无显著振动、冲击的场合；

5、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）；

2.2主提升机参数：

主机型号：

JKMD-2.8×4（Ⅱ）E，平行轴减速器，速比11.5

提升高度：

立井，提升高度494.292m

最大提升速度：

7.51m/s

提升水平：

单水平

提升容器：

一对9t四绳提煤非标箕斗

2.3主电动机（绕线式电动机）技术参数

（1）型号：

YR560-10

（2）额定功率：

2×630kW

（3）额定电压：

6000V

（4）额定转矩：

589r/min

（5）转动惯量：

2×92kg.m2

2.4供电电源条件

（1）高压电源：

电压：

6KV　三相　50Hz电压变动范围：

±10%（短时出现±15%的电压波动）

接地方式：

中性点不接地

（2）低压电源：

电压：

380V三相50Hz电压变动范围：

±10%（短时出现±15%的电压波动）

双回路供电，一路取自35KV变电所，另一路取自绞车房所用变柜，接地方式：

中性点直接接地，重要电源回路实现合闸检测。

三、项目设计执行标准概述

本主提升机电控系统设计符合下列文件的规定和基本要求，以下标准按现行标准执行，如有新版改用新版：

●《煤矿安全规程》（2011年版）

●《金属非金属地下矿山安全规程》（GB16423-2006）

●《煤矿地面多绳摩擦式提升系统设计规范》（MT5021-1997）。

●《煤矿工业矿井设计规范》

●国家标准GB/T12668.3-2003调速电气传动系统：

第3部分：

产品的电磁兼容性标准及其特定的试验方法

●《工业过程测量和控制装置的电磁兼容性》（GB/T13926-92）

●《低压配电设计规范》（GB50054-95）

●《低压成套开关设备》GB7251

●《电气设备的抗干扰特性基本测量方法》（GB4859-84）

●（89）中煤总生机字第128号文件规定的各项保护及后备保护功能

●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IEC290标准

●《3-110KV高压配电装置设计规范》（GB50060-92）

●《电力装置的继电保护和自动装置的设计规范》（GB50062-92）

●《矿用一般型电气设备》（GB12173-90）

●《外壳防护等级的分类》（GB4208-84）

●《3~35kV交流金属封闭开关设备》（GB3906）

●《户内交流开关柜订货技术条件》（DL404-91）

●干式电力变压器技术参数和要求（GB/T10228-1997

●《低压成套开关设备和控制设备》（IEC493）

●进口电气设备遵守国际电工委员会IEC标准；

●电控装置的静动态性能指标完全满足提升机的运行要求；

●电控装置能够承受提升机和通风机运行时的地坪振动；

四、高压变频电控系统总体技术要求

4.1将现有的电机转子串电阻调速改为定子侧变频调速，但保留转子侧串电阻的所有设备及辅助元器件，并增加两种调速方式的中间转换装置。

4.2变频调速采用一套具有矢量控制、再生制动、四象限运行的高压变频调速装置实现“一拖二”的方式来拖动两套同型异步电机。

4.3变频系统改造必须保证两台电机的出力平衡，

4.4提升机高压变频电控系统配置图（保留原串电阻调速装置）

图1系统框架图

图8变频器系统控制图

4.4.1系统配置

本电控系统主要设备有：

智能型变频主控台、高压变频调速柜、低压开关柜、远程诊断系统、上位机监控系统、高精度编码器和电控系统相互切换装置等，另附传感器和必要的外部控制端子。

4.4.2电动机调速部分配置

采用矢量控制型高压变频调速装置作为驱动电动机的核心，现场电机为2×630kW,采用一拖二控制方式，即一台高压变频器驱动二台电动机，选取的高压变频器功率为1400kW，容量为1600kVA,满足矿井提升重载应用型四象限矢量型变频器的要求，变频器采用功率单元级联载波移相控制技术、矢量控制技术、有源逆变能量回馈技术,具有结构紧凑、力矩特性好、精度高、响应快、安全可靠性，有速度、转矩电流闭环控制调节功能，优良的静态及动态调节能力，实现电机四象限运行并在下放状态时将发电状态的能量回馈到电网。

高压变频器必须具有完善的保护和故障诊断功能：

具有过流、过压、欠压、短路、过载、缺相、瞬间断电保护等保护功能，并且具有超温、故障显示、故障查询、故障自诊断等功能。

4.4.3矿井工艺控制和安全保护部分主要配置

主控和安全保护系统分别采用两套西门子公司生产的S7-300系列可编程控制器，两套PLC组成网络系统，实现安全回路双线制。

系统配置进口的PROFACE系列10.4寸、型号为GP4501TW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。

控制部分具有如下功能：

⑴主令控制器和手闸控制器采用轴编码器控制，形成数字化的主令和手闸控制器，提高系统的控制精度。

⑵有自动、手动、检修方式转换选择开关；有正反向过卷旁路转换开关；

⑶有制动泵起停及转换开关；有润滑泵起停及转换开关；

⑷有故障复位和电源控制按钮；

⑸有自动开车确认按钮、带方向记忆；

⑹配置10.4寸液晶显示屏，显示提升机运行状态及故障记忆。

⑺配置开关量输入输出模块、模拟量输入输出模块、传感器接口模块等，预留15%备用点；

⑻实现安全回路双线制控制系统，当监控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；

⑼系统配备对滚筒两边轴承、电机前后轴承及电机定子绕组温度进行在线检测的装置，能显示检测结果，并将超温报警信号串入提升机主控台进行连锁保护。

4.4.4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整套系统采用两套可编程控制器进行控制，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，具有安装调试简单，维护方便，故障率低等一系列优点。

（3）全数字化设计

①整套系统采用四套轴编码器，其中两套安装于高速轴和低速轴的轴编码器实现了数字化的行程、速度和保护给定线；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。

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系统的调速以微机进行全数字控制，所有的操作与保护均以PLC进行控制，这就使得电控系统的各个环节的控制参数均可非常方便地进行调整，组态灵活；

（4）模块化设计

系统具有即插即用的免调试模块：

语言报警模块、可调闸模块、电流检测模块电源模块等。

（5）工业控制人机界面

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AST3501W最新型产品，功能强大。

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。

（6）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。

（7）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抗干扰措施，完全符合GB/T17626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。

（8）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。

（9）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速开车，最高提升速度为0.5m/s（大小可调）。

④半速开车：

当检修时，速度为额定速度的一半（也可按用户要求设定）并连续可调。

⑤应急开车：

当主要控制器件如PLC故障时，可以采用此开车方式完成一次提升。

（10）高效率的传动和节能

①采用具有活跃前端能量回馈特性的四象限变频器,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。

③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。

④具有类似或优于直流电动机的优良机械特性。

⑤具备低速验绳功能。

验绳速度为0.5米/秒～额定速度可调。

⑥功率单元模块化设计，可以互换便于维护。

⑦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。

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。

（11）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：

①具备防止过卷、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。

②具备防止过速、限速保护功能，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。

③具备减速保护功能，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。

④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。

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，具备高、低压电源断电及缺相故障保护功能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。

具备变频变流桥发生局部故障保护功能，故障时报警。

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。

具备液压制动系统油温偏高保护功能，变压器温度偏高保护功能，故障时报警。

具备机械制动转矩与主电机驱动转矩的闭锁，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，具备未接到工作信号提升机不能起动的闭锁。

其它控制和闭锁要求。

4.4.5系统配置功能介绍

（1）、智能型变频主控台

主控台采用操作台式结构，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、性能可靠的西门子公司生产S7-300系列可编程控制器，配以可调闸模块、电源模块、语言报警模块等专利产品，以及西门子公司生产的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/半自动/低速检查井筒及钢丝绳/低速下放小型设备或长材料等多种操作方式。

手动操作：

用于运送材料和维修等工作，司机用操作手柄控制提升速度。

半自动控制：

用于运送普通材料等工作，司机在提升机房的操作台按钮操作，提升机进行半自动运行。

低速下放小型设备或长材料：

只允许手动操作，加速度为0.5m/s2。

低速检查井筒及钢丝绳：

只允许手动操作，速度0.3～0.5m/s。

人为过卷功能：

如在检修时，能用转换开关实现人为过卷、速度限定在0.3m/s以下。

如若正常提升时，人为过卷不复位不能开车。

此外，本主控台自身具有应急提升功能，在不添加任何外部硬件的情况下，当PLC出现问题时，可以实现故障状态下的低速运行。

（2）、高压变频调速柜（包含移相整流变压器、功率单元和控制单元）

高压变频调速柜是该系统的调速设备，高压变频装置额定容量1600kVA，适配电机功率为1400kW。

高压变频器输入电压为6kV，输出电压为6kV，采用直接高-高结构交流变频器，功率单元串联多电平电压源型，每相由6个额定电压为580V的功率单元串联而成，具有能量回馈特性的四象限高压变频调速装置所构成的数字化的高压变频调速系统。

高压变频调速装置将50Hz工频变成0~50Hz连续可调的变频电源，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，使电动机产生制动力，完成对电机启动、调速、验绳、低于额定速度运行等控制过程。

此外，调速柜柜门上设置有触摸屏控制主界面,具有运行参数的实时记录，运行故障查询和参数设定功能。

在满足矿井提升机工艺要求的同时，还完成提升机运行参数的调节。

变频调速装置由变压器柜、功率单元柜、控制单元柜组成，变频器的控制系有控制器、IO接口板、控制电源系统和柜门上的人机界面系统，用户接线端子排也在控制柜内。

控制器由块光纤板，信号板，主控板和电源板组成，各板之间通过母线底板连接。

主控板采用高速单片机，完成对电机控制的所有功能，运用矢量控制方式产生脉宽调制的三相电压指令。

通过RS232/485通讯口与人机界面主控板进行交换数据，提供变频器的状态参数，并接受来人机界面主控板的参数设置。

人机界面系统为友好的全中文操作界面，负责信息处理和与外部的通讯联系。

通过主控板和IO接口板通讯来的数据，计算出电流、电压、功率、运行频率等运行参数，提供表计功能，并实现对电机的过载、过流告警和保护。

通过RS232/485通讯口与主控板连接，通过RS485通讯口与IO接口板连接，实时监控变频器系统的状态。

五.供货范围

5.1一般要求

5.1.1本章节规定了招标设备的供货范围。

供方保证提供设备为全新的、先进的、成熟的、完整的和安全可靠且设备的技术经济性能符合第一章的要求。

5.1.2供方应提供详细供货清单，清单中依次说明型号、数量、产地、生产厂家等内容。

对于属于整套设备运行和施工所必需的部件，如果本章节未列出和/或数量不足，供方仍需在执行合同时免费补足。

5.1.3供方应提供所有安装和检修所需专用工具和消耗材料等，并提供详细供货清单。

5.1.4提供用于设备的安装、调试以及维修所用的专用工具、设备商业运行前所必须的备品备件（包括仪表和控制设备）清单（计入投标总价）。

推荐设备三年商业运行和大修所需的备品备件清单，分别报出价格供评标参考，但不列入投标总价。

5.1.5供方提供的技术资料清单见‘设备、技术资料及交付进度’。

5.1.6供方提供所供设备中的进口件清单。

5.2正常供货范围：

投标方应提供1套变频调速装置及备用电控系统切换柜。

5.3备品备件

投标方至少应提供的备品备件，投标方应根据工程的实际需要，提供设备所需的备品备件，备品备件应是新品，与设备同型号，同工艺，备品备件清单。

六、技术资料和交付进度

6.1一般要求

6.1.1投标方应按照中国电力工业使用的标准及响应的代码、规则对图纸编号，并且提供的资料应使用国家法定单位制即国际单位制（语言为中文）。

对进口或合资设备及附件采用中、英文，如未提供中文技术资料和图纸，则视为未提供。

6.1.2资料的组织结构清晰、逻辑性强。

资料内容正确、准确、一致、清晰完整，满足工程要求。

6.1.3投标方资料的提交及时、充分，满足工程进度要求。

预中标后,投标方应负责编写所供产品的的技术协议,并经招标方确认。

预中标后一周内应给出满足施工图设计的全部技术资料和交付进度清单，并经招标方确认（必要时召开相关方面技术联络会议商榷）。

提供最终版的正式图纸的同时，应提供正式的电子文件（图形文件采用AUTOCAD格式，技术文件采用Microsoftoffice）。

6.1.4投标方提供的技术资料一般可分为投标阶段，设计阶段，设备监造检验、施工调试试运、性能试验验收和运行维护等四个方面。

投标方须满足以上四个方面的具体要求。

6.1.5对于其它没有列入合同技术资料清单，却是工程所必需文件和资料，一经发现，投标方应及时免费提供。

6.1.6完工后的产品应与最后确认的图纸一致。

招标方对图纸的认可并不减轻投标方关于其图纸的正确性的责任。

设备在现场安装时，如投标方技术人员进一步修改图纸，投标方应对图纸重新收编成册，正式递交招标方，并保证安装后的设备与图纸完全相符。

6.1.7投标方提供的技术资料为纸质版及电子版文件6份，其中电子版采用8GU盘形式。

6.2投标阶段提供的图纸和资料

6.2.1投标方在投标时向招标方提供有效的技术资料，其中必须包括下列技术文件资料：

1）ISO9001质量体系的有效证书；

2）产品鉴定证书或生产许可证；

3）产品典型说明书和产品样本；

4）产品检验报告或入网证；

5）变频器总图：

要求注明型号、适配电机功率、变频器的容量、效率、总重、外形尺寸等；速度---转矩特性曲线；启动特性曲线；功率因数；变频器的起吊重量和起吊方式；供货清单；

6）投标设备资料；电气接线图、额定电压、额定电流

7）变频器等相关控制原理图

8）同类设备的供货记录（具有设备简要参数、安装地点名称，投运时间，运行情况的记录）；

9）与评标有关的其他技术文件资料。

当文件资料为外文时，应提供相应的中文资料。

6.3工程的资料和图纸

投标方应在技术协议签订后2周内向用户及时提供具体改造方案相应的图纸报用户确认。

6.4设备供货时投标方向招标方提供的图纸和资料12份，其中包括8份文字版，4份电子版（以U盘的形式）。

6.4.1部件清单资料

6.4.2工厂试验报告

6.4.3质量证明文件；

6.4.4运行使用说明书；

6.4.5维护说明书；

6.4.6装配图和安装说明书；

6.4.7其他满足安装、调试、生产运行所需要的资料。

投标方提供的图纸、资料应满足设计、施工、调试及运行的需要。

包括谐波测试报告

6.5设备监造检查所需要的技术资料

投标方应提供满足合同设备监造检查/见证所需要的全部技术资料

七、质量保证及质保期

7.1质量保证

7.1.1变频器平均无故障时间不少于7万小时。

7.1.2变频器可用率≥97%。

7.1.3变频器设备整体寿命不小于20年。

7.1.4变频器整个系统效率大于96%。

7.1.5变频系统的不加任何功率因素补偿的情况下输入端功率因素大于0.95。

7.1.6变频器的主要零部件，如功率单元、控制系统、变压器、风机、旁路柜等均应按图纸及技术文件要求进行功能检查和试验，以保证变频器设备满足基本的性能要求。

7.1.7其他设备符合相关制造标准和专业验收规范。

7.1.8投标方应提供有关质量保证的各项文件。

这些文件至少包括：

7.1.8.1产品检验合格证书；

7.1.8.2主要零部件材料检验合格证书；

7.1.8.3