矿用全数字提升绞车变频电控系统
矿用全数字提升绞车变频电控系统
1 概述
煤矿主副井绞车，担负着整矿提人、提煤、运料的繁重工作，一旦出现故障，就将影响整矿的生产。因此设备的正常运行起着至关重要的作用。老式绞车电控采用380V绕线电机串电阻调速，用交流接触器实现速度段切换。形成了低速降压启动、档位切换加速、全速运行、档位切换减速、低速降压停车的工作过程。
但是，在运行中存在明显的缺点，主要体现在以下几个方面：
(1)大量的电能消耗在转差电阻上，造成了严重的能源浪费，同时电阻器的安装需要占用很大的空间。
(2)控制系统复杂，导致系统的故障率高，接触器、电阻器、绕线电机碳刷容易损坏，维护工作量很大，直接影响了生产效率。
(3)低速和爬行阶段需要依靠制动闸皮摩擦滚筒实现速度控制，特别是在负载发生变化时，很难实现恒减速控制，导致调速不连续、速度控制性能较差。
(4)启动和换档冲击电流大，造成了很大的机械冲击，导致电机的使用寿命大大降低，而且极容易出现“掉道”现象。
(5)自动化程度不高，增加了开采成本，影响了产量。
(6)低电压和低速段的启动力矩小，机械特性比较软，带负载能力差，无法实现恒转矩提升。
针对以上这些问题，煤矿需要对原系统进行改造。根据当今科技的发展，采用技术含量较高的变频调速，替代原来的绕线电机串电阻调速，是较理想的方案。变频调速实现了电机的软启动、软停车，连续平滑调速，降低了无功能耗，可节约大量的电能。安全性也得到大幅提升。
2 电气控制系统设计原则
◆安全性：采用PLC控制系统，除实现《煤矿安全规程》（2007年版），《金属非金属地下矿山安全规程》和《矿山电力设计规范》所规定的保护功能外，根据提升机运行工况配置相应的保护功能。
◆可靠性：选择高性能的进口或国产电气传动装置和电气元件，使用软件和硬件双线制实现安全保护，可用软件实现的功能不增加硬件，使系统的结构更加简单合理。
◆先进性：采用当前先进的技术，确保完善的软硬件保护环节。符合提升机控制的各种要求，满足现场情况，预留功能扩展的接口，具备远程诊断/通信功能。
全数字变频调速系统总体技术方案
1) 全数字变频调速系统选用瑞典ABB公司ACS80系列变频调速控制器（配提升机专用软件）。变频调速柜设有强迫通风装置；配置相应装置有效抑制变频器产生的高频谐波，改善变频器输入/输出的电流波形。
2) PLC选用日本三菱FX2N系列可编程控制器。对提升机运行的关键信号（如速度、容器位置、安全保护、减速、过卷、限速等均采用双线保护、互为监视。
3）主控PLC操作系统能完成提升机半自动、手动、检修及故障应急开车等运行方式的控制要求以及特殊工况的处理。
4）半自动运行时，司机可通过选择开关开车，系统具有开车联锁、自动选择去向、自动减速、自动精确停车等功能，司机可选择不同的开车速度。
5）手动操作时，司机可控制油压在0~最大压力连续可调，提升速度在0~额定速度范围内连续可调。
6）检修运行时，最大速度为0.5m/s，司机能够实现0~0.5m/s速度的连续可调，或者通过按钮使提升机以0.5m/s的恒定速度运行。
7）在PLC、监测系统出现局部故障时，提升机能实现低速应急运行，运行速度〈2m/s。
8）监控系统选用工控机，实现多画面实时监控，对状态、故障做到准确显示和实时报警；可以在windows系统环境下编程，全汉化显示。
9）整个电控系统采用网络化、人性化设计，充分考虑现场安装和运行， 简化安装和维护。
10）采取必要的硬件、软件抗干扰措施，确保整个系统不受外界电磁、内部供电电源干扰， 保证电网电压波形达到GB/T14549-93标15) 准的要求。