整理提升机JKMPZ12脉动直流技术说明2200KW.docx

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整理提升机JKMPZ12脉动直流技术说明2200KW

网络化全数字直流电控系统技术说明

一、总体说明：

本电控系统符合下列文件的规定和基本要求：

1）《煤矿安全规程》（2011年版）。

2）《金属非金属地下矿山安全规程》（GB16423-2006）。

3）《低压配电设计规范》（GB50054-95）。

4）《矿上电力设计规范》（GB50070-94）。

5）《工业过程测量和控制装置的电磁兼容性》（GB/T13926-92）。

6）《电气设备的抗干扰特性基本测量方法》（GB4859-84）。

7）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IEC标准。

8）《直流传动矿井提升机电控设备第二部分晶闸管电控设备》（JB/T6754.2-93）。

9）《煤矿地面多绳摩擦式提升系统设计规范》（MT5021-1997）。

10）《3-110KV高压配电装置设计规范》（GB50060-92）。

11）《电力装置的继电保护和自动装置的设计规范》（GB50062-92）。

12）电控装置能够承受提升机和通风机运行时的地坪振动。

13）井筒和井下电气设备满足防水要求。

14）《矿用一般型电气设备》（GB12173-90）。

15）《外壳防护等级的分类》（GB4208-84）。

二、电气控制系统设计原则及计依据：

1、设计依据：

1）主机型号：

JKMD3.5×4（Ⅲ）型落地式多绳摩擦式矿井提升机

2）井深：

445.2m

3）直流电机:

2200KW/DC900V

2、用户提供电源条件:

高压电源：

AC10kV（双回路）故障后手动切换

三、电控系统技术说明：

3.1电控系统总体说明：

电控型号：

电控型号JKMP-Z-2200KW/DC900V

（型号含义：

多绳缠绕式矿井提升机PLC控制直流调速电控，电机额定功率/电压:

2200KW/DC900V，直流传动装置具有足够的过载倍数。

）

整个电控系统分为：

全数字直流调速系统、操作控制系统、上位监控系统功能。

调速系统采用西门子公司的6RA70全数字直流调速装置，实现磁场恒定、电枢换向串联12脉动调速；

操作控制系统采用西门子公司S7-300双PLC双线制控制，可以实现冗余一套运行一套待机监视，配网络化控制操纵台，可以实现自动化控制。

上位监控系统采用台湾研华工控机，配大屏幕真彩液晶显示器，实现多画面实时监控，对各种运行数据及故障进行记录；并配有提升机数字深度指示仪。

整个电控系统之间通过通讯及信号交换进行连接，并预留与信号系统进行联络的接口，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电控系统技术说明：

1）根据提升机的特点及要求：

采用电枢换向串联12脉动调速、磁场恒定。

加减速过程均为12脉动，触发波头整齐，使谐波对电网的影响大大降低。

当一组整流装置出现故障情况下，12脉动可手动切换为6脉动调速，故障当次不需要减少负载，实现全载半速确保提升机能实现安全运行。

2）采用了全数字速度、电流等控制，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。

3）操作和安全保护系统选用两套Siemens公司的S7-300系列PLC，主站采用两套PLC互为冗余控制。

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，可以实现热冗余，一套运行一套待机监视，当单PLC出现故障时，可切换到另一套PLC正常工作，并满足《煤安规程》的九项保护。

4）PLC操作控制系统能完成提升机手动、半自动、检修各种运行方式的控制要求。

控制系统能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，通过操作手柄控制提升机在额定速度以下任意速度运行、自动减速、准确停车。

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：

可以实现低速运行，速度在0-1m/s范围内可调。

故障开车：

在单PLC出现故障情况下，另一套可完全正常运行，并且具有《煤矿安全规程》规定的各种保护；

当一组整流装置出现故障情况下，12脉动可手动切换为6脉动调速，故障当次不需要减少负载，实现全载半速确保提升机能实现安全运行。

提升机电控设备：

在任何运行方式下，司机可通过脚踏开关实施紧急操作。

5）具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。

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。

6）上位监控系统采用工控机，配大屏幕真彩液晶显示器，含有提升机数字深度指示仪，实现多画面实时监控，对提升机各种运行状态及故障进行记录。

7）采取必要的硬件、软件的抗干扰措施（现场接地、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；

8）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，使继电器数目减少到最少的必要程度。

9）直流调速装置的功率均大于电动机功率,有足够的过载能力，确保任何负载下装置都能满足四象限安全运行。

10）控制柜结构形式：

新的电控柜结构、喷塑面板、美观并且便于维修。

11）安全保护分为两类：

第一类严重故障：

立即断开安全回路实施安全制动；

第二类为轻故障：

允许一次开车，本次运行结束后不排除故障，否则不能再次开车；

第一类严重故障包括：

等速过速、两米过速、过流、传动故障、断路器欠压、液压油过压、深度指示器失效、过卷、快开故障等；

第二类轻故障：

润滑油温高/低、液压油温高/低、润滑油过欠/压、弹簧疲劳等

四、主要电控设备的主要特点:

4.1、高压开关柜:

高压开关柜为KYN28A-12型金属铠装中置式高压（永磁式真空断路器）开关柜，弹簧储能，交流操作，供电系统为单母线接线（采用铜母线），用于10kV高压的配电、保护，应包括：

——电源进线柜2台（左、右进线各1台，相互间电气闭锁，微机综保装置应具有计量功能）

——电枢回路整流变压器馈电柜2台

——辅助变压器馈电柜2台（分别接于电源进线侧）

——电压互感器柜（测量、保护，内设UPS作为高压开关柜的操作电源）1台

——备用小车（高压开关柜内断路器组件）1台

——无功补偿装置馈电柜1台

——励磁变馈电柜2台

开关柜应在最大短路故障情况下安全运行，并能承受由此引起的电磁及机械应力。

柜内每个装置应连续工作，其防护等级IP54，并有“五防”功能，柜内应有防冷凝的空间加热器。

高压开关柜具有过流、欠压、短路及接地绝缘检测等保护功能，以及有功电度、无功电度、电流、电压等测量仪表和变送器等，采用性能可靠的微机综保装置，并能将上述开关量及电压、电流信号传送到监控系统。

4.2、整流变压器:

干式整流变压器（2台）为环氧树脂浇注干式变压器:

变比为10/0.4kV,容量1250KVA,为传动供电，F级绝缘，预埋测温电阻以检测绕组的温度，配温度仪表及温度控制器。

辅助变压器（2台）为环氧树脂浇注干式变压器，变比为10/0.4kV，容量KVA,为提升机房低压负荷（电控系统的辅助设备、液压站、主电机冷却风机、照明、空调及励磁）提供380/220V电源，配温度仪表及温度控制器。

防护等级IP20。

励磁变压器（2台）为环氧树脂浇注干式变压器，由其向励磁整流柜供电，变比为10/0.4Kv,容量100KVA,F级绝缘，按B级温升校核，防护等级IP00。

变压器的制造与验收按GB6450-86进行。

4.3、全数字直流调速柜:

采用西门子公司的6RA70全数字直流调速装置，作为电枢及磁场的调节器。

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。

磁场调节装置采用单相（三相）不可逆整流桥。

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。

◆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。

◆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。

◆传动装置的速度反馈采用测速机或编码器，保证提升机正常运行。

4.4、低压电源柜:

为电控系统的液压油泵、润滑油泵、电机风机、传动装置风机、照明等辅助设备供电并控制。

4.5、PC控制柜:

1）选用Siemens公司的双套S7-300PLC。

两套PLC之间既有软件上的联锁，还有硬件上的联锁，主、辅PLC之间相互通讯及监视，可以实现冗余控制，一套运行一套待机监视，当单PLC出现故障时，可切换到另一套PLC正常工作，并满足《煤安规程》的九项保护。

2）主站PLC由电源板、CPU板、模拟量I/O板、数字量I/O板等硬件组成。

3）完成提升机运行工艺要求的控制功能及各项安全保护。

4）实现对调速系统行程速度给定的控制，两道以上自动减速保护，停车时自动抱闸停车。

5）与信号系统之间的提升信号闭锁。

6）实现完善的保护功能，对于过负荷、欠电压、减速过速、等速过速、过卷、减速、弹簧疲劳、信号联锁等安全保护具有独立保护。

7）保护功能按下列两类设置：

◆立即施闸的紧急停车；

◆完成本次提升后，不允许再次开车。

8）软件和硬件冗余的安全回路。

9）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。

4.6、网络化操作台：

仿ABB一体结构，配左右两个副台。

操纵台上需要从PLC输入、输出口进行接线的，均从从站就近接线，并与主站PLC进行网络通讯协同工作，各种信号线通过通讯电缆完成，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、数字深度指示仪等，能实现提升机运行的各种控制工艺的要求。

——仪表主要显示的内容；主电压、主电流、工作闸电压、制动油压等。

——指示灯的内容包括：

提升机运行状态显示和安全状态指示两大类。

——选择开关及按钮包括：

运行方式选择开关、过卷复位开关、调闸调绳开关、辅助开关等。

在操作台的侧台台面上可以安放其它设备，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。

4.7、上位监控系统:

1）采用台湾研华工控机作为上位机，大屏幕彩色显示器。

2）具有与PLC通讯的功能；

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，能显示故障发生的位置、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。

4.8、视频监控系统：

监控系统采用原装研华工业控制计算机一台（采用主流配置），64寸纯平彩色显示器一台，视频服务器安装36路数字监控主机，应能实时显示装载点、卸载点、卸载点下皮带机、给煤机、天轮、井架及尾绳的运行视频情况、监控系统主机应预留20％的接口，并能接入调度主监控系统。

4.9闸盘闸间隙保护：

闸盘闸间隙及弹簧疲劳保护检测使用感应式保护，能直接在电脑上显示故障信息.

4.10、辅助设备：

1、轴编码器与测速发电机:

1）主轴传动装置低速侧的轴编码器1信号进入主控PLC，轴编码器2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、位置闭环控制，确保数字监控器的准确、可靠、安全。

导向轮安装编码器信号进入主控PLC作为滑绳检测信号以及位置信号的对比信号，方便对提升机进行全行程的速度、位置检测和保护。

2）测速机作为速度保护的另一条线独立保护，与其他编码器进行相互比较。

3）设置保护测速机接入主控PLC，参与速度的比较、判断和保护。

2、压力变送器:

采集制动压力信号、润滑压力信号。

3、井筒传感器:

用于完成控制与保护功能，减速、定点检测、同步等开关选用非接触式高可靠、高精度的系列磁性感应开关,开关防水、防潮、防腐。

4.11、通风冷却及闭锁

控制系统应有通风冷却闭锁功能，控制系统应有变频控制的通风冷却及闭锁功能，使电动机强迫通风机和晶闸管整流装置通风机先开后停，以保证电动机和整流装置在运行过程中始终处于良好的通风冷却状态。

五、人性化设计：

我公司提升机电控系统在追求技术先进型的同时，更注重于电控设备人性化的设计。

下面是在我公司电控设备中已贯彻实施的部分人性化设计措施：

5.1造型美观大方：

我公司电控设备均采用全新的电控柜结构、喷塑面板、美观并且便于维修。

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。

六、技术资料：

提供完整的文件资料：

1）原理图、布置图、端子图、说明书、安装尺寸等。

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2周内提交原理图及端子图等。

4）其中随机图纸（含原理、布置、接线、说明书）一套。

七、调试：

用户安装条件具备后，我公司立即派人到现场负责现场指导安装、调试。

九、主井提升信号及自动定量装卸载综合控制系统配置表

9.1配置表

序号

名称

型号

数量

单位

备注

1

工控机

研华

1

台

联想

2

工控机显示器（液晶）

19英寸

1

台

联想

３

车房综合控制系统显示柜

KJZ

1

台

唐山智达

４

上井口提升信号及卸载综合控制台

KJZ

1

台

唐山智达

５

下井口提升信号及装载综合控制台

KJZ

1

台

唐山智达

６

下井口液压站油泵控制箱

KJZ

1

台

唐山智达

７

压磁称重传感器（最大值50T）

LCD

1

套

美国进口

８

压磁称重传感器显示仪表

GM8803

2

套

９

煤位传感器

KG1006A

1

套

10

闸门开关到位传感器

GUG60

4

套

唐山智达

11

箕斗到位传感器

GUG60

6

套

唐山智达

9.2、系统概述

KJZ型PLC主井提升信号及自动定量装卸载综合控制系统，采用进口德国西门子PLC可编程控制器为主机，增强了系统的可靠性和安全性，提高了生产效率。

与继电器和集成电路同类产品相比，维护量、故障率明显降低，并且PLC很容易实现与微机联网，对矿山实现调度自动化提供了方便。

本系统以“煤矿安全规程”为基本依据，同时总结各矿在主井提升过程中的经验和教训研制而成。

因此，我公司生产的KJZ型PLC主井提升信号及自动定量装卸载综合控制系统是当今煤矿理想的选择。

本系统由车房综合控制显示柜、上井口提升信号及卸载综合控制台、下井口提升信号及装载综合控制台控制台，下井口油泵控制柜四部分组成。

2--1主要功能

（一）信号系统

★完善的闭锁功能

1．井底与井口闭锁功能；即井底不发信号，井口发不出信号。

2．井口与车房闭锁功能；即井口不发信号，车房收不到信号。

3．信号指令之间闭锁功能；即某一信号指令发出后，其它信号指令不能发出。

4．信号与开车回路的闭锁功能；即信号不发到车房，绞车不能启动。

5．急停信号与绞车安全回路闭锁功能；即按下急停按钮，断开绞车安全回路。

6．井底箕斗到位与信号的闭锁；即箕斗不到位，信号指令不能发出。

7．井底信号与装载闭锁功能；即井底定量斗闸门关闭状态，信号才能发出。

★完善的信号功能

1.具有提升信号的数字显示功能：

数字“2、3、4、5”分别表示“快上、快下、慢上、慢下”，数字“1”表示停车。

2.提升指令的汉字显示功能：

全线显示屏均有“提煤、检修、急停”显示。

3.车房信号记忆功能：

能存储前三次所发信号即“本勾、上勾、上上勾”。

4.急停报警功能和急停扩展功能；有急停信号与绞车安全回路闭锁的接口。

5.信号之间的闭锁功能，即当其中一个信号发出后，其它信号不能发出。

6.多水平信号之间的闭锁功能：

当多水平提升时，只有被选择的水平可发提升信号，其它水平不能发出提升信号，只能发出停车信号和急停信号。

7.信号与开车回路的闭锁功能，即信号不发到车房，绞车不能启动。

8.闭锁信号扩展功能。

9.提升次数的记忆功能，最大为“999”。

10.有PLC对本信号系统自动扫描检测功能。

11.有简易备用信号系统，并能与主信号装置可靠转换，即主信号出现故障时，备用信号可立即投入使用。

12.有车房直通井口、井口直通井下水平的双功扩音通讯。

13.有与计算机联网的RS485接口。

14.能与绞车电控系统配套。

★直观的显示功能

1．井底、井口采用LED显示、车房使用计算机界面显示。

2．信号数字显示功能；数字“2、3、4、5”对应车房界面汉字显示为“快上、快下、慢上调罐、慢下调罐”，数字“1”表示停车。

3．检修指示功能；按检修按钮，全线有“检修”显示。

4．急停显示功能；按下急停按钮断开绞车安全回路，全线显示“急停”。

5．

6．（3）介绍评价对象的选址、总图布置、水文情况、地质条件、工业园区规划、生产规模、工艺流程、功能分布、主要设施、设备、装置、主要原材料、产品（中间产品）、经济技术指标、公用工程及辅助设施、人流、物流等概况。

提升勾数的记忆显示功能；可根据要求对快、慢车进行记忆。

★清晰的音响功能

1．信号指令的打点报警功能；如信号“2”发出后，有自动的两次打点音响报警。

2．

3．

（2）列出有关的法律、法规、规章、标准、规范和评价对象被批准设立的相关文件及其他有关参考资料等安全预评价的依据。

急停报警功能；急停按钮按下后，有快速、急促、断续的脉冲式音响报警。

4．

5．第五章　环境影响评价与安全预评价双功扩音通讯功能。

6．联络呼叫功能。

1）地方环境标准是对国家环境标准的补充和完善。

在执行上，地方环境标准优先于国家环境标准。

★方便的通信功能

1．

2．

（2）环境影响后评价。

采用远程通信模块可进行双绞线传输功能；可减少井筒中电缆芯数，降低电缆费用。

3．

4．对于不同的评价单元，可根据评价的需要和单元特征选择不同的评价方法。

车房PLC有与上位机通信的接口；可进行数据传输。

（一）安全评价的内涵

（二）装、卸载系统：

1．采用高效、长寿LED元件组成图形界面显示，对装载系统模拟监控。

2．

3．按照国家规定实行审批制的建设项目，建设单位应当在报送可行性研究报告前报批环境影响评价文件。

按照国家规定实行核准制的建设项目，建设单位应当在提交项目申请报告前报批环境影响评价文件。

按照国家规定实行备案制的建设项目，建设单位应当在办理备案手续后和开工前报批环境影响评价文件。

装载工作方式；自动、手动、点动，转换方便。

4．装载保护；定量、定容、定时：

以定重为主，定时和定容为辅，控制箕斗的装载提升重量。

5．可通过互锁功能和提升箕斗装载指示记忆功能来防止二次装载。

6．

7．四、安全预评价井上、井下称重值同时显示和专为料斗称重量设计的自动清零。

8．

9．

（2）评价方法的适当性；称重部分有双重机械过载保护功能。

10．具有井下模拟盘显示，井上微机动态模拟显示和故障闭锁及保护功能。

11．装载吨数累计功能。

12．故障自动报警功能。

10.有提升勾数及每勾的提升重量和每班、每日、每月、每年的提升累计功能，并可以通过打印机打印报表。

11.具有网络功能：

可以将实时提升、装载过程的动态模拟情况和提升勾数等信息，经局域网浏览器送到各站点的计算机上。

2-2主要技术参数和工作条件

车房综合控制显示柜

电源电压：

AC127V

工作电压:

DC24V

工作电流:

DC450mA

环境温度：

-20℃-+70℃

相对湿度：

95%±3%

海拔高度：

-2000m-+3500m

环境气压：

80-106Kpa

上井口提升信号及卸载综合控制台

电源电压：

AC127V

工作电压：

DC24V

工作电流：

DC450mA

信号控制距离1500m，分布电容0.5uf，分布电感1mH。

环境温度：

-20℃-+70℃

相对湿度：

95%±3%

海拔高度：

-2000m-+3000m

环境气压：

80-106Kpa

下井口信号及装载控制箱

输入电源电压AC127V

输入电源电流0.5A

故障显示扫描时间：

50mS

传送距离：

1500m，采用远程通讯模块双绞线传输时2000m，分布电容0.05uf，分布电感0.5mH。

环境温度：

-20℃-+70℃

相对湿度：

95%±3%

海拔高度：

-2000m-+3000m

环境气压：

80-106Kpa

三、系统工作流程图及工作原理：

3-1系统工作流程图

3-2工作原理

◆系统工作原理

该电控系统采用进口的PLC为主要核心部件，具有较高的准确性和可靠性，系统的工作原理及使用过程中须注意的有关事项介绍如下：

1、本电控系统以井下信号为主信号，井下信号工为主信号工，井下信号及装载综合控制台（以下简称装载台）上有负责转换整个系统提升及装载方式的选择按钮。

2、信号系统和井口卸载部分可分为自动、手动两种方式，由井下信号工循环按动下井口装载台上的提升方式（自动、手动）按钮来选择，要求井下信号工必须在“信号发出、上井口箕斗到位、舌板脱离（非曲轨卸载）”之前进行提升方式的选择，原因是当选择自动提升方式时上井口卸载（非曲轨）的顺序是：

舌板搭接→开闸门→卸载→关闸门→舌板脱离→发提升信号。

该程序是以搭接舌板为起点，所以必须在规定时间内进行提升方式转换，否则程序将拒绝执行。

曲轨卸载顺序是箕斗进曲轨→箕斗到位→卸载→发提升信号→箕斗出曲轨。

曲轨卸载不受时间控制。

3、当提升方式转换到手动状态时，整个系统将采用手动方式发提升信号，具体如下：

（以1#箕斗为主）

下井口装载完成后（即定量斗闸门关闭后），井下信号工可手动按动“信号2”按钮，发出“快上”提升指令。

井口2#箕斗卸载完成，箕斗闸门关闭，此时井口信号工手动转发“信号2”按钮，将“快上”指令转向车房，司机开车，1#箕斗向井口运行。

曲轨卸载：

箕斗进曲轨、箕斗到位后，由箕斗到位传感器发停车信号，自动打开箕斗闸门煤卸入井口煤仓。

非曲轨卸载：

上井口1#箕斗到位后，由箕斗到位传感器自动发出停止信号，显示屏上相应的“1#箕斗到位”显示灯亮，信号清零，（上、下井口信号工也可手动按动信号部分的“停止钮”发出停止信号，停止信号发出后，按下“1#电机启动”的按钮，等到1#电机启动指示灯点亮，按下“1#舌板搭接”的按钮，等到1#舌板搭接显示灯点亮，按下“1#箕斗闸门开”的按钮，等到箕斗内的煤都卸