张家湾矿主井电控改造技术方案380v190kw.docx
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张家湾矿主井电控改造技术方案380v190kw
张家湾煤矿主井电控技改方案
经我公司技术人员现场勘察，结合现行国家对煤矿设备的具体规定，根据用户实际要求特提出技改方案如下：
贵煤矿现有一台2JK-2/AC380V/190KW低压继电器控制串电阻电控系统，由于该控制系统不符合最新国家安全标准,已定为淘汰产品，近年来，提升机电控技术得到长足发展，现已实现调速系统数字化、控制系统网络化，即双线PLC控制交流变频器，目前使用较为广泛。
液压系统为旧设计型号，无二级制动，不能满足安全生产要求。
深度指示器为牌坊式，无法实现《煤矿安全规程》规定的“深度指示失效保护”。
现将我公司全数字交流低压变频电控技术说明如下
一、本绞车电控系统设计符合下列文件的规定和基本要求：
1）《煤矿安全规程》（2010版）。
2）《金属非金属地下矿山安全规程》（GB16424-1996）。
3）《矿井提升机和矿用提升绞车安全要求》（GB20181-2006）
4）《工业过程测量和控制装置的电磁兼容性》（GB/T13926-92）
5）《低压配电设计规范》（GB50054-95）
6）《电气设备的抗干扰特性基本测量方法》（GB4859-84）。
7）（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。
8）现行国家电工委员会及其它标准。
9）进口电气设备遵守国际电工委员会IEC标准。
10）《电力装置的继电保护和自动装置的设计规范》（GB50062-92）。
11）《矿用一般型电气设备》（GB12173-90）。
12）《外壳防护等级的分类》（GB4208-84）。
13）《电能质量公用电网谐波》（GB/T14549-1993）
二、设计依据及使用环境：
1、设备依据：
1）型号：
2JK-2
2）电动机规格型号：
JR128-6190kW/380V
3）提升方式：
斜井主井360M
4）用途：
提煤
2、用户电源条件：
低压电源：
AC380V、AC220V50Hz
3、环境条件：
1）环境温度不高于40℃，不低于-10℃。
2）相对湿度不超过85%（+25℃）。
3）没有导电尘埃及对金属和绝缘有破坏作用的气体。
4）没有剧烈的振动和颠簸。
5）不必防爆的地方。
三、电控系统技术说明：
3.1电控系统总体说明：
电控型号：
TKDG-BP-190KW/380V；
（型号含义：
单绳缠绕式式提升机PLC控制变频调速，电机额定功率190KW/额定电压AC380V，具有足够的过载倍数。
）
整个电控系统分为：
全数字变频调速系统、网络控制系统。
低压供电系统采用双回路电源供电，并有相应保护和测量功能。
调速系统采用进口全数字交流低压变频器，实现无级调速，满实现无级调速，真正做到稳速运行；
网络化操作控制系统采用西门子公司S7-200双PLC双线制（一套PLC完成主控功能，另一套用来完成提升机的监控功能，两套PLC系统通过实时数据交换，完成相互监控）控制，主PLC装于PLC主控柜辅PLC装于操纵台，主、辅PLC之间相互通讯及监视，操作控制过程实现双线控制，配网络化控制的操纵台；可以实现自动化控制。
并在主轴和深度传动轴上增加1台光电编码器以采集数字的深度、速度信号。
调速系统、操作控制系统之间通过进行系统通讯及信号交换。
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）采用全数字交流低压变频器，高精度的直接力矩控制和矢量控制保证了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。
2）采用变频的矢量控制技术，实际速度紧跟预定速度变化，从等速段向减速段、减速段向爬行段过度的平滑性好，具有优良的调速性能。
3）操作和安全保护系统选用两套Siemens公司的S7-200系列PLC，主PLC装于PLC主控柜辅PLC装于操纵台，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，可以正常工作并满足《煤安规程》的九项保护。
4）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（针对立井）：
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。
检修时可手柄（0.3~0.5m/s）。
提升机电控设备：
在任何运行方式下，司机可通过脚踏开关和急停开关实施紧急安全制动操作。
5）具有两条安全保护回路，其中软件安全回路一条、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、减速、限速等。
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）采取必要的硬件、软件的抗干扰措施（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；
7）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。
8）变频器装置的过载能力大于电动机的过载能力，确保任何负载下安全运行要求。
9）控制柜结构形式：
新型的电控柜结构、全密闭、喷塑面板、美观并且便于维修。
4、主要电控设备的主要特点：
4.1、低压电源柜：
采用双电源隔离开关，装有断路器可以实现过电流、欠压等保护功能。
主要完成对变频器、电动机主回路供电。
4.2、变频器柜：
变频器柜装有进口提升机专用全数字变频器，是调速系统的核心中枢，是根据PLC模拟量输出信号来控制变频调速。
——含进线电抗，抑制电流冲击；
——输入电抗器能显著减少由变频器产生的谐波电流；
——采用变频器作为绞车的数字化调速装置，实现无级调速，真正做到稳速运行；
——高精度的直接力矩控制和矢量控制保证了精确的电机控制；
——取消了转子电阻，显著降低使用能耗，节约运营成本，也减少了占地面积；
——具有很强的抗干扰能力，环境适应性强，谐波分量小，对电网无公害；
——采用变频的矢量控制技术，实际速度紧跟预定速度变化，从等速段向减速段、减速段向爬行段过度的平滑性好，具有优良的调速性能；
——具有良好的堵转特性，堵转电流可以随意设定，并且实际电流值不会超过设定值。
4.3、制动电阻柜：
ABB变频器能耗制动电阻器。
4.4、PC控制柜:
1）选用Siemens公司的S7-200PLC。
主控PLC应用软件能完成提升机手动、半自动、检修、紧急控制开车等运行方式的控制要求。
2）主PLC选用最新CPU模块CPU226（含高速计数），扩展模块由DI/DO模块EM223、DI模块EM221及AO模拟量模块EM232等组成。
模块EM223、EM221控制开关量信号，模块EM232两路输出信号为0~10V，一路作为工作闸功放模块的控制信号，一路作为变频器频率变化的控制信号。
3）控制提升机系统各路电源。
4）完成提升机运行工艺要求的控制功能及各项安全保护。
5）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。
6）与信号系统之间的提升信号闭锁。
7）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、井口限速、过卷、减速、深度指示器失效、信号联锁等安全保护具有独立保护。
8）保护功能按下列两类设置：
◆立即施闸的紧急停车；
包括：
等速过速、两米过速、过负荷、欠电压、传动故障、液压油过压、减速段包络线超速、深度指示器失效、过卷等；
◆完成本次提升后，不允许再次开车，待排除故障后方可正常运行。
包括：
液压油温高/低、闸间隙、弹簧疲劳等；
10）软件和硬件冗余的安全回路。
11）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。
4.5、三体化操作台
操作台采用三体组合式，扇形结构。
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，辅PLC安装在操作台台体内，并与主控PLC进行网络通讯，各种信号线通过通讯电缆完成，实现网络化控制。
辅PLC选用最新CPU模块CPU226（含高速计数），扩展模块由DI/DO模块EM223、DI模块EM221等组成。
有独立的安全保护环节，与主PLC互相监视，协同工作。
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。
◆操作台上装有全数字显示仪、指示灯、选择开关、按钮，能实现提升机运行的各种控制工艺的要求。
◆触摸屏主要显示的内容：
罐位数字深度指示器及柱式模拟深度指示（从表现形式看等同于机械式深度指示器的精粗指示，更加直观、精确）、提升速度等。
◆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。
◆选择开关及按钮包括：
运行方式选择开关、过卷复位开关、调绳转换开关、调绳联锁开关、辅机起停按钮、方向选择按钮等。
4.6光电编码器（根据控制功能的要求，操作控制用轴编码器两台，实现）：
◆轴编码器产生精确的提升容器位置信号，在操作台上进行深度速度显示并参与控制,产生如果过卷、减速、停车等位置信号。
轴编码器与轴编码器之间的速度相互监测。
4.7配置不间断电源装置UPS，向控制设备和PLC供电，以保证电源故障后，能够使提升机实现可靠的安全制动和数据保持。
5.1本系统的优点:
●无级调速、速度稳定，速度连续可调；
●节能，比现在的串电阻式节约电能；
●技术先进，代表着交流电控的发展方向；
●技术成熟，已进入推广阶段
●噪音小，占地面积小；
6、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：
6.1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。
6.2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。
6.3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。
7、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3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。
8、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。
9、售后服务制度及承诺:
（1）解决问题和保证矿井安全生产为前提，不推诿扯皮；
（2）对安装和使用过程中的有关产品使用和质量问题做到；
①一般问题，立即做出答复；稍大些的问题1小时内做出答复；
②重大问题2小时内做出答复；
③对确需到现场解决处理的问题，8小时内技术人员到现场。
（3）对所提供设备提供终身技术支持。
10、施工方案
为了贵矿能尽快恢复生产并使用性能好的提升机电控，顺利地完成此次新旧电控控制系统更换任务，在施工前需要贵矿做以下准备工作：
1、做两个独立接地，两个接地点距离10~15米，接地点距离电控10米内。
接地体用Φ40镀锌刚管，长2.5米，三根为一组，做两组，以品字型排列，加工业盐。
2、将绞车房环境清理干净，不得妨碍电控柜搬动。
3、准备好安装材料，工具。
施工时间需要贵矿安排好约5~7天
第一天开始拆除旧电控，就位新电控，需要贵矿多派人员配合完成
第二天铺设主电缆和控制电缆，需要贵矿机电专业人员配合完成
第三天开始接线，需要贵矿机电专业人员配合完成
第四天通电，初步调试，需要贵矿机电专业人员跟随一起调试并熟悉新电控
第五天空载调试，空载试运行
第六、七天重载调试及运行
因旧车改造，其中不可预见性的问题会发生，所以初步安排为5~7天。
根据施工进度双方融洽的配合，争取在短时间内顺利完成此次工程，尽早恢复贵矿生产
4、安装调试期间贵矿应配合我公司技术人员的工作，在此期间贵矿须指派电工及绞车操作人员在场，以加强贵矿人员的技术培训。
我公司只负责技术指导性安装工作。
米山煤矿电控技改
成套供货明细及报价表
号
名称
型号/规格
数量
备注
1
低压电源柜
DYG
1台
采用双电源隔离开关进线、断路器具有过流、欠压等保护功能
2
变频器柜
BPG
1台
采用进口ABB全数字变频器250KW
3
制动电阻柜
ZDG
1套
专用能耗制动电阻器
4
PC控制柜
PCG
1台
主PLC采用西门子S7-200系列PLC
5
网络化操作台
CZT
1套
辅控PLC采用西门子S7-200系列PLC
6
压力传感器
2套
山西新富升电气
7
UPS不间断电源
2KVA
1台
美国山特
8
轴编码器
E6A2
1台
欧姆龙
9
深度指示器失效装置
1套
山西新富升电气
总价
万元
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