BPJC绞车电控系统说明书.docx

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BPJC绞车电控系统说明书

BPJC型

变频绞车电控系统使用说明书

哈尔滨和平煤矿机械制造有限公司

一、概述

1、变频调速系统概述

①国家“十一五”科学技术发展规划里明确提出：

优先发展能源、资源与环境保护技术。

需要优先发展的能源保护技术的定义：

“坚持节能优先，降低能耗。

攻克主要耗能领域的节能关键技术，积极发展建筑节能技术，大力提高一次能源利用效率和终端用能效率。

”

《煤炭工业发展“十一五”规划》的发展方针中明确提出：

“采用高新技术和先进适用技术，淘汰落后的工艺和装备，提高煤炭重大装备研发和制造能力，促进煤炭产业升级。

”作为高耗能的矿山大型机电设备被列为的优先发展主题。

现在矿用提升机大部分采用大功率绕线式异步电机TKD调速拖动系统，此系统存在着以下缺点：

1）、系统转差功率全部消耗于转子电阻回路中，能源浪费巨大。

2）、系统调速方式是有级调速方式，切换冲击电流大，运行平稳性差，安全性低。

3）、系统发热严重，工作环境恶劣。

4）、系统占地面积大，设备维护量大。

跟据现有矿用提升机状况，充分发挥现有设备的潜能，对现有的提升机设备的改造进行调研后，我们和中国矿大传动与自动化有限公司合作生产ASCS交流提升机双馈转子变频调速系统。

ASCS交流提升机双馈转子变频调速系统技术是国际领先，我国首创的变频系统。

在2009年获国家科技进步二等奖。

在2006年获中国煤协科技进步一等奖。

交流提升机双馈转子变频调速系统有以下优点：

1）、提升机系统电能消耗明显下降每年节约电能约30%－50%。

2）、功率因数显著提高

功率因数将从TKD系统0.82提高到1。

大大提高了设备对电网容量源的利用率，减少了因无功电流引起的线路损耗。

3）、提升机系统安全得以提高，操纵更加容易。

系统能自动高精度地按设计提升速度图控制提升速度，系统的安全得到保证，极大地降低了提升机的操纵难度；减速时电力制动自动减速，司机无需再用施闸手段控制提升机减速，避免了超速、过卷的发生，杜绝了人工操作失误。

4）、生产效率进一步提高。

能可靠地按系统设计的最短时间加、减速，显著缩短一次提升时间，提高生产效率。

5）、主回路设计上，我们采用先进的背靠背二级管钳位双三电平拓扑结构二极管钳位三电平结构功率器件的电压等级仅为两电平的一半，大大减轻了电压上升率，降低了功率器件和电机绝缘承受的电压应力，有利于矿井提升系统的改造。

6）、系统维修量大幅度减少，同时维修费用也有所下降。

7）、无谐波污染，不干扰其它设备。

电流波形很好>ithd4%

8）、可实现无级调速。

9）、收投资短，约两年回收投资。

②双馈转子变频调速系统节能分析

转子串电阻方式功率流向分析

——加速工况

转子串电阻功率流向分析

——制动工况

转子变频功率流向分析

——加速工况

转子变频功率流向分析

——制动工况

通过以上功率流向分析可知，电机转差功率全部消耗于转子电阻回路中，而提升机有较长时间运行在重载加速、减速的工况下，此时转差功率非常大，这就造成了巨大的能源浪费。

而双馈转子变频调速系统中把电机转差功率通过逆变器将全部电能回馈到电网中。

2、控制系统概述

BPJC转子变频绞车电控系统采用三电平IGBT整流、IGBT逆变双回馈变频技术是国内首创，功率因数可以接近1。

BPJC转子变频可以取消转子电阻，可以实现无级调速，能实现电能回馈电网。

BPJC变频绞车电控系统是由高压柜、高压真空换向柜、变压器、真空电抗柜、调节柜、1#变频柜、2#变频柜、PLC柜和新型司机台组成。

PLC柜是采用德国西门子生产的S7—300可编程序控制器、交流滤波器、开关电源、小型直流继电器组成。

用它来控制绞车的运行，使外围电路更加简单。

工作更加可靠，故障率下降，从而使现场维修量减少并且节省维修费用。

在司机台上装有触摸屏，可以监示绞车的运行过程，具有良好的人机对话界面。

变频柜功率元件采用IGBT，使性能更加可靠。

换向柜采用真空高压接触器组成。

从而使降低了现场工作噪声，改善了工作环境。

本系统采用双线保护，符合《煤矿安全规程》的要求

本系统保留原来的TKD系统，如果新系统有问题，原系统应可以工作。

二、PLC柜的组成及各模块的作用

1、主控柜的组成

主控柜由主控PLC、保护PLC、直流开关电源、不间断电源、交流滤波器和直流中间继电器组成。

主控PLC和保护PLC由电源模块、CPU模块、开关量输入模块（DI）、开关量输出模块（DO）、模拟量输入模块（AI）、模拟量输出（AO）、脉冲记数模块（FM）组成。

2、各模块的作用

1）、电源模块：

给CPU供电。

2）、CPU模块：

接收输入模块的控制信号，来控制输出执行元件。

3）、开关量输入模块（DI）：

各种按钮、各种控制开关、返回接点都送入到此模块。

4）、开关量输出模块（DO）：

各种执行元件控制信号都由此模块控制。

5）、模拟量输入模块（AI）：

主令给定、可调闸给定、定子电流、定子电压、制动泵、润滑泵压力都由此模块输入。

6）模拟量输出模块（AO）：

可调闸输出、行程、速度、动力制动柜的给定信号都由此模块输出。

7）、脉冲记数模块（MF）：

轴编码器信号由此模块输入。

三、高压换相柜的组成

高压换相柜由高压真空接触器、直流继电器组成。

四、调节柜组成

调节柜由DSP（数字信号处理器）、整流驱动信号、逆变驱动信号、光纤等组成。

由它来实现变频

五、1#变流柜、2#变流柜的组成

1#变流柜、2#变流柜都由功率模块IGBT、电阻、电容、等元件组成。

六、符号含义

FWA——复位按钮

ZDBAQ——制动泵启动按钮

ZDBTA——制动泵停止按钮

RHBAQ——润滑泵启动按钮

RHBTA——润滑泵停止按钮

ZLBQA——整流变压器启动按钮

ZLBTA——整流变压器停止按钮

KZQA——控制电源启动按钮

KZTA——控制电源停止按钮

AC——安全回路返回点

GJFWK——过卷复位开关

JXK——检修开关

KTK——KT转换开关

XTZH——变频—TKD转换开关

TSK——调绳开关

ZDBC1——制动泵接触器返回点、RHBC1——润滑泵返回点

FJC1——风机接触器返回点

HXZC1——高压换向柜正向接触器返回点

HXFC1——高压换向柜反向接触器返回点

HXXLC1——高压换向柜线路按触器返回点

HXZLBC1——高压换向整流变压器接触器返回点

ZXGJ——正向过卷

FXGJ——反向过卷、

ZXTC——正向停车

FXTC——反向停车

ZWMS——闸瓦磨损

SSBH——松绳保护

ZDYW——制动油温

PBGZK——故障屏蔽开关

ZXXH——正向校核

FXXH——返向校核

AQM——安全门

1JSJ1——一段加速返回点

2JSJ1——二段加速返回点

3JSJ1——三段加速返回点

4JSJ1——四段加速返回点

5JSJ1——五段加速返回点

6JSJ1——六段加速返回点

7JSJ1——七段加速返回点

8JSJ1——八段加速返回点

JSD——外部减速点

GYBS——高压闭锁

KCXH——开车信号

ACZD——AC直动返回点

ACJC——AC监测

G5K——G5电磁阀开关

G6K——G6电磁阀开关

2#FJ——2#变流柜风机传感器返回点

1#FJ——1#变流柜风机传感器返回点

ZLGZ——整流故障返回点

MC——满仓返回点

NBGZ——逆变故障

24VGZ——24V故障

ZZQH——切换柜转子切换返回点

ZKGFH——真空电抗柜返回点

RHYW——润滑油温返回点

1BHJ——主控PLC保护输出

2BHJ——保护PLC保护输出

ZDBJ——制动泵输出、

RHBJ——润滑泵输出

FJJ——风机输出

HXZJ——换向正向输出

HXFJ——换向反向输出

HXXLJ——换向线路输出

HXZLBYJ——整流变压器输出

1JS——一段加速输出、2JS——二段加速输出

3JS——三段加速输出、4JS——四段加速输出

5JS——五段加速输出、6JS——六段加速输出

7JS——七段加速输出、8JS——八段加速输出

KCXH——开车信号指示输出

JSXH——减速信号指示输出、

AC——安全回路指示输出

JSL——减速电铃输出

G4J——二级安全制动输出

TSJ——调绳输出

G5J——G5调绳电磁阀输出继电器

G6J——G6调绳电磁阀输出继电器

ZLQD——整流启动输出继电器

QCDZ——切除电抗柜电阻输出继电器

XTZH——变频—TKD系统转换输出继电器

NBQD——逆变启动输出继电器

NBZX——逆变正向输出继电器

NBFX——逆变反向输出继电器

GJK1——正向过卷接近开关

GJK2——反向过卷接近开关

HXK1——正向校核接近开关

HXK2——反向校核接近开关

TCK1——正向停车接近开关

TCK2——反向停车接近开关

JSDK1——正向外部减速点接近开关

JSDK2——反向外部减速点接近开关

七、绞车保护

本绞车电控系统保护齐全，符合《煤矿安全规程》要求。

具体保护如下：

1、等速过速：

表示绞车运行速度已超过最大速度的15%

2、加减限速：

表示在减速段超过设定值

3、正（反）向软过卷：

表示绞车运行时超过PLC设定正（反）向过卷位置。

就出现正（反）向软过卷故障。

使用过卷复位开关进行复位，后开车，使之消除。

4、井口正（反）向过卷：

表示绞车运行已碰到井口正（反）过卷开关，就出现正（反）向过卷百般奉故障。

使用过卷复位开关进行复位，后开车，使之消除。

5、高压过、欠电压：

表示定子电压高（低）于额定电压的10%

6、闸瓦磨损：

闸瓦磨损接点动作。

7、松绳保护：

松绳保护接点动作。

8、制动残压：

停车时，制动油压超过设定值时保护。

9、制动过（欠）压：

制动油压超过（低于）设定值时保护。

10、高压闭锁：

高压电源开关跳闸闭锁保护。

11、方向错误保护：

绞车实际运行方向与主令给定方向不一致时，经延时保护。

12、行程偏差：

主控PLC与保护PLC行程不一致，偏差超出设定值值时保护动作。

13、轴编码器故障：

绞车全速时，但编码器检测的速度未达到额定速90%。

14、校核点故障：

当绞车经过校核点时，没有校核时实现保护。

15、润滑过（欠）压：

润滑油压超过（低于）设定值时保护

16、加速柜故障：

如果在加速过程中，加速柜八段出现故障时，切除安全回路。

17、制动油温故障：

当制动泵油温超过设定值时就出现制动油温故障。

18、润滑油温故障：

当润滑泵油温超过设定值时就出现润滑油温故障。

19、整流变压器超温故障：

当整流变压器温度超过设定值时就出现整流变器超温故障。

20、整流故障：

当1#变流柜发生故障时，在调节柜上的整流控制板数码管显示相应故障代码。

同时在触摸屏显示整流故障。

故障代码说明如下：

1正常

2过流

3过压

4光纤错误

5母线不平衡错误

6失压故障

21、逆变故障：

当2#变流柜发生故障时，在调节柜的逆变控制板上数码管显示相应的故障代码。

同时在触摸屏显示逆变故障。

故障代码说明如下：

故障1：

失压故障

故障2：

直流过压故障

故障3：

过流故障

故障4：

驱动板汇总过来的故障

故障5：

失压和直流过压同时发生故障

故障6：

失压和过流同时发生故障

故障7：

直流过压和过流同时发生故障

故障8：

失压、直流过压、过流同时发生故障

故障9：

方向信号错误

22、直流24V故障：

当24V电源发生故障时，显示24V故障。

八、控制台操作说明

1、将PLC后面低压电源部分所有开关送上电后，合上PLC断路器。

按ZKQA启动按钮启动控制电源。

此时PCL、触摸屏开始启动。

2、待触摸屏正常显示后，可以启动安全回路、制动泵、润滑泵。

如果启动完安全回路，2秒钟不启动制动泵、润滑泵安全回路自动掉电。

3、将变频—TKD转换开关左转45度打到变频位置，同时将转子切换拒的双投开关也合到变频位置后。

才能启动整流变压器。

4、按ZLBQA按钮启动整流变压器。

等到触摸屏上的整流启动就绪方框变为红色后。

具备了开车条件。

5、启动安全回路、制动泵、润滑泵，将主令、可调闸手把回到零位。

当主令、可调闸手把回到零位时，在触摸屏上的主令零位、可调闸零位的方框变为红色。

6、听到开车信号后，就可以开车。

7、开车时，先松右手主令，等到电机电流建立起来以后，再松闸把。

最后推到最大。

8、如果需要TKD系统开车时，将变频—TKD转换开关转到中间位置，将转子切换拒里的双投开关，转换到TKD系统那边时，方可开车。

9、当绞车开过卷（正、反）时，将过卷复位开关转到相应的位置后，只能往相反的方向开车。

10、当绞车出现故障时（除等速过度、减速限速、过卷故障）时，一时又处理不了，可以将故障屏蔽开关打到屏蔽位置，可以完成本次提升。

待故障排除后才能再次开车。

11、当检修开关打到检修位置时，只能低速开车。

九、上位机监控系统应用说明

⑴、启动电脑进入操作系统，系统会自动进入监控系统。

⑵、进入监控系统后，PLC运行后，系统监控设备运行状态。

如果PLC未运行，系统将会无数据显示提示。

⑶、要系统停止监控，点击监控系统菜单中的

并输入系统的密码断开PLC连接，此时，系统停止监控，同时退出监控系统。

⑷、监控系统对上述操作均有详实记录，通过查询，均可监控每步操作。

⑸、当需要查询历史操作记录时，点击监控系统菜单中的

，弹出查询数据窗口，便可看到历史记录，在窗口中，可以查询历史时间段内的记录。

⑹、在屏幕显示中，此图标

与操作台共同显示仪表数据，以此对照。

⑺、在系统中可以监控主令的内部状态，如图

当监控状态触发时，显示模块由

变化为

；当触发状态消失时，由

变化为

。

⑻、在系统中可以监控系统运行状态，如图

。

⑼在系统中可以监控并显示系统运行时的速度曲线，如图

并有历史的记录，点击按钮

，弹出查询历史曲线窗口，便可查询历史速度曲线。

⑽、在系统中可以监控并显示开车信号，如图

，并有历史的记录，点击按钮

，弹出查询窗口，便可进行查询。

⑾、在系统中可以监控并动态显示运行状态及行程，如图

⑿、在系统中可以监控并动态显示故障状态，如图

⒀、在系统中可以显示运行系统的时间

⒁、在系统中为了更精确显示行程，除仪表和动态显示，还加入了数字显示，如图

⒂、为了便于相关人员管理，在退出程序都键入了密码确认，设置的密码只提供给相关的工作人员。

⒃、程序在通讯上设有自适应功能，在通讯中断后，会检测自动连接。

在特殊情况下，出现数据乱流，程序出现停顿或异常，重起程序或重起计算机即可。

十、注意事项

1、当变频—TKD系统转换开关转换到变频位置时，转子切换柜的双投开关一定转到变频这一端，核对无误后方可送电开车。

2、在开车过程中，严禁转换任何开关，防止系统运行不正常。

3、如果要停调节柜控制电源时，一定要先停整流变压器，等到1#变流柜、2#变流柜门上的直流电压表降到0V时，再停控制电源。

4、在维修1#变流柜、2#变流柜时，一定要停整流变压器，等到1#变流柜、2#变流柜门上的直流电压表降到0V后，方可进行维修。