提升机电控系统技术方案选型
矿井提升机选型及控制设计——毕业设计
矿井提升机选型及控制设计摘要矿井提升机是矿井运输的重要设备，是沟通矿井上下的纽带的，其任务是沿井筒提煤、矿石、矸石，下放材料，升降人员和设备。
矿井提升机是煤矿、铁矿、有色金属矿生产过程中的重要设备，它的可靠运行直接关系到煤矿生产的安全，矿井提升机信号系统的可靠性和准确性是矿井提升和安全运输的重要保证。
本设计主要对矿井生产所用的提升机械设备选型及控制进行的一次合理选择，了解了煤矿生产矿井的提升系统的基构造和原理，对提升设备的选型和设计有了初步的了解，而且对井下大巷和采区的机械有了进一步的深入了解，对提升机，皮带，以及绞车的设计和选择有了更深一步的认识。
设计中运用PLC控制技术，PLC系统采用三菱公司的FX2N系列作为主控制器，对井口、井底、机房信号台进行信号联络。
组态设计使用WINCC完成，能够实现上位监控功能。
使用编程软件实现信号的联络。
采用PLC控制不但提高了信号传输的可靠性和准确性,而且具有极大的灵活性和扩展性。
在不改变系统硬件的前提下,仅靠改变PLC内部的程序就可满足用户要求。
有效地解决了信号系统中的远距离传输和可靠性问题。
关键词：矿井提升机信号系统；提升机；钢丝绳；电动机PLC；上位监控; WINCC前言毕业设计是培训学生综合运用本专业所学的理论知识和专业知识来分析,解决实际问题的能力的重要教学环节,是对三年所学知识的复习与巩固，同样，也促使了同学们之间的互相探讨，互相学习。
因此，我们必须认真、谨慎、塌实、一步一步的完成设计，给我们三年的学习生涯画上一个圆满的句号。
毕业设计是一个重要的教学环节，通过毕业实习使我们了解到一些实际与理论之间的差异。
通过毕业设计不仅可以巩固专业知识,为以后的工作打下坚实的基础,而且还可以培养和熟练使用资料,运用工具书的能力.在各位老师及有关技术人员的指导下锻炼自己独立思考、分析、解决的能力，把我们所学的课本知识与实践结合起来，起到温故而知新的作用。
在毕业设计过程中，我们要较系统的了解矿运及提升的设计中的每一个环节，包括从总体设计原则，本次设计综合三年所学的专业课程，以《设计任务书》的指导思想为中心，参照有关资料，有计划、有头绪、有逻辑地把这次设计搞好！该设计力求内容精练，重点突出。
提升机电控系统高压变频技术方案
一．总体介绍1．矿井提升机交流电控设备符合下列文件的规定和基本要求：1.1、《煤矿安全规格》（2007版）1.2、《煤矿安全质量标准化标准》1.3、《电气设备的抗干扰性基本测量方法》（GB4859-84）1.4、《低压配电设计规范》（GB50054-59）1.5、《矿山电力设计规范》（GB50070-94）1.6、《JB4263-86交流传动矿井提升机电控设备技术条件》1.7、《现场总线技术标准》和《PLC设计标准》1.8、现行国家电工委员会及其它有关标准1.9、进口电气设备遵守国际电工委员会IEC标准2.0、井筒电气设备满足防水、并具有MA证和防爆合格证要求。
2.1、电控系统采用PLC控制，可编程控制器等关键设备为原装进口产品。
二．主要技术数据及要求1．基本技术参数提升机型号：提升机用途：服务水平数量：井筒高度或斜长: 米井筒倾角: °钢丝绳最大速度: m/s爬行速度: m/s电机参数:型号:额定功率: 355KW定子额定电压/电流： 10KV/ A转子额定电压/电流： V/ A额定转速: 转/分滚筒数：滚筒直径： m减速箱减速比：配套液压站型号：以上参数均有矿方提供。
2．技术要求1、满足《煤矿安全规程》中有关保护装置的要求。
2、系统为PLC+高压变频调速方式，实现速度环节和保护环节的双线控制。
3、采用PLC控制，PLC可编程控制器采用西子的S7系列产品。
4、安全回路采用软硬两套回路实现双线控制，硬安全回路的各种保护即不通过PLC控制，直接由外部保护开关控制；软回路由轴编码器和外部保护开关共同控制；各种保护符合《煤矿安全规程》和《煤矿机电质量标准化》的要求。
5、具有自检测故障点功能，有不少于24小时的故障记忆功能。
6、操作台仪表齐全可靠。
7、具有过卷、欠压、过流、短路、断相、制动磨损超限、松绳保护等。
三．电控系统设计及电控设备成套范围1．电控系统总体设计方案1.1、提升机电控系统采用PLC系列新型电控系统并根据实际情况做相应的修改。
提升机电控方案660V-1140V
II
电话：0392-2568115
高压变频调速电控系统
一、提升机高压变频调速系统综述
1、系统概述 1.1 变频调速装置适应该项目的主要技术和相关要求，适应其使用环境要求及适应设备安全
使用要求。 1.2 原电机开关回路接至变频系统高压旁路柜内，由高压旁路柜直接接至电机。 1.3 变频系统装置能适应原控制方式的要求。 1.4 高压变频系统的组成： 1.4.l 系统组成及原理分析： 风光牌高压变频器为高--高电压源型模式，由移相变压器，功率单元和控制器组成。前端由
高压变频调速电控系统
JK-3.5×2.5P 矿井提升机 高压变频调速装置技术方案
鹤壁市双民矿山机械有限公司
( 仅供参考，以实际定货技术协议、合同为准 ） I
电话：0392-2568115
高压变频调速电控系统
一、提升机高压变频调速系统综述........................................................................................................ 3 1、系统概述............................................................................................................................................... 3 2、风光高压提升机变频器基本技术与性能.......................................................................................... 6 3、风光高压提升机变频器的突出特点.................................................................................................. 7 4、高压提升机系统主回路图旁路方案如下：...................................................................................... 9 5、变频外形尺寸示意图.........................................................................................................................10 6、控制电源：......................................................................................................................................... 10 7、主要器件清单：.................................................................................................................................22 二、施工保证措施及相关技术服务...................................................................................................... 24 三、售后服务承诺...................................................................................................................................27 四、施工安装方案...................................................................................................................................28 1、机械安装............................................................................................................................................. 28 2、电气安装............................................................................................................................................. 29 五、变频调速系统保证可靠性的措施和质量控制手段...................................................................... 30 1、JD-BP 提升机专用高压变频调速系统的可靠性设计：................................................................30 2、JD-BP 提升机专用高压变频调速系统的可靠性制造：................................................................30 3、JD-BP 提升机专用高压变频调速系统的可靠性应用：................................................................31 六、系统装置出厂前的功能和性能测试的方法和项目...................................................................... 32 七、效益分析........................................................................................................................................... 35
矿井提升机电控系统设计方案研究
矿井提升机电控系统设计方案研究目前，矿井提升机操作人员对该机械的电控系统的要求逐渐提高。
良好的矿井提升机电控系统能够保证提升机的工作性能和保障相关工作人员的生命安全，在发生故障前及时预警并自行制动，避免或减少造成采矿设备损坏以及操作人员的伤亡，因此提高矿井提升机电控系统的安全稳定性能是一件迫在眉睫的事情。
本文通过对某矿区矿井提升机电控系统进行全新的设计，采用直流可逆调速系统控制提升机运行，取得了较好的实践效果。
1矿井情况本文研究对象选取某生产能力为380万t/年岩矿的矿山，该矿山的采矿工作采用竖井开拓方式，其中有一条主井作为矿区的主要运输通道，主井深250m，平均爬升速度为6m/s。
现采用主井提升设备，型号为JKMD3.5X4，为多绳落地提升设备，功率为2240kW。
工作时，电机转数设置为每分钟45r。
提升机在主井距地表123m处进行安装，其容量为两个矿用多绳箕斗。
现就该提升机的硬件条件来选择相应的电控系统设计方案。
2矿井提升机电控系统的方案分析我国矿井提升机的系统设计，可选用我国目前在技术较为成熟的直流可逆调速方法、交流变频调速方法。
需结合提升设备具体状况选择适合的方法处理，上述两种方法均能加强工作人员对矿井提升机系统的控制，提高矿井提升机的安全性和稳定性。
2.1直流可逆调速方法的分析。
直流可逆调速方法，能结合提升设备自身的功率，将直流调速磁场设置为恒定的状态，电枢换向方法分成6脉动和12脉动两种主回路。
为满足不同功率提升机的不同效率，并降低谐波危害的使用要求，功率小于500kW的提升机，建议选择6脉动方法处理，针对功率＞500kW提升设备来讲，可考虑使用12脉动方法，以便保证设备工作的效率和安全性。
结合本研究所选提升机的实际功率，在此处需要选择12脉动方案来对提升机电控系统进行设计。
2.2交流变频调速方案介绍。
在功率为600～2000kW 的交流电动机运行电控系统进行方案设计时，一般会通过高压变频器，以绕线式异步电动设备，做好设备的控制、调速工作。
矿井提升机变频电控系统
一、变频器选型
1、二象限变频器系统组成及特点： 、二象限变频器系统组成及特点： 二象限变频器原理简图
• 变频器直流侧使用二极管整流，提供直流电源， 变频器直流侧使用二极管整流，提供直流电源， 能量不能回馈。 能量不能回馈。 • 采用制动斩波器加制动电阻解决电机减速的问题， 采用制动斩波器加制动电阻解决电机减速的问题， 如果电阻选择正确， 如果电阻选择正确，可以产生等同于电机加速时 相同的力矩，使电机减速。 相同的力矩，使电机减速。 • 逆变侧采用 逆变侧采用IGBT电流元件，性能优于 电流元件， 电流元件 性能优于GTO，使变 ， 频器功率能够达到300kVA以上，并且提高了可靠 以上， 频器功率能够达到 以上 性。
2、四象限变频器系统组成及特点 、 四象限变频器原理简图
• 直流侧采用动态前端代替二极管整流桥，可以根 直流侧采用动态前端代替二极管整流桥， 据电机负荷变化进行整流或者逆变， 据电机负荷变化进行整流或者逆变，直流电源端 本身就是一台变频器， 本身就是一台变频器，和输出逆变端变频器 BTB(BACK TO BACK)配置。 配置。 配置 • 由于能量可以直接反馈电网，不再需要制动单元 由于能量可以直接反馈电网， 和制动电阻，但是反馈电源质量没有保证， 和制动电阻，但是反馈电源质量没有保证，变频 器电源端需要增加电源滤波器， 器电源端需要增加电源滤波器，对回馈电源进行 滤波。 滤波。 • 两种方案运行效果完全相同，四象限方案节能效 两种方案运行效果完全相同， 果更显著。 果更显著。
3、限制电机力矩设 、 定： 电机力矩极限值在4 电机力矩极限值在 个象限内， 个象限内，均可以 单独设定， 单独设定，一般情 况下出厂设定为额 定力矩的200%，最 定力矩的 ， 大值可以设定为 300%。 。
矿井提升机完整变频电控方案
矿井提升机完整变频电控方案2012-5-28 11:44:50 深川电气科技有限公司供稿一、用途及适用范围矿井提升机是机、电、液一体化的大型机械，是矿井生产的咽喉，其运行安全性直接影响着矿井的生产能力和人员、设备的安全。
我公司生产的TS—V100型交流变频提升机电控装置适用于交流绕线式异步电动机传动的单绳式矿井提升机和多绳摩擦式矿井提升机，可以与新安装的提升机配套，也适合对提升机老电控的技术改造。
电控设备适用于以下使用场所：海拔高度不超过1000米，如超过这个海拔高度，元器件在功率、容量方面应按海拔高度的增加，适当降容使用，并考虑一些元器件的安全爬电距离等的安全参数；使用环境温度不高于40℃，不低于-10℃；相对温度不超过85%；在没有导电尘埃及对金属和绝缘有破坏性的气体；在无剧烈振动、颠簸的场所；没有强磁场作用；特殊使用场合必须在定货时提出，如要求防爆、防水等要求；二、基本结构与技术参数变频器型号：SVF-EV系列；控制电机型式：交流绕线式异步电动机或鼠笼式异步电动机；控制电机容量：75KW—550KW；电机电压等级：380V、660V、1140V；提升速度显示：0~99.99m/s深度指示显示：0~9999.9m；制动油压显示：0~9.99Mpa；制动正压力显示：0~9999.99KN三、系统主要特点1)提升机的特点，采用无速度传感器矢量控制技术的变频器（SVF-EV系列）对交流电机进行调速，启动、停车及加减速平稳，节能、免维护。
2）加减速过程0—50HZ平滑调节，无功冲击较小，功率因数高；全程无极调速，无机械冲击，延长机械设备使用寿命。
3）采用了全数字速度、电流、位置闭环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。
4）操作和安全保护系统选用两套不同配置的三菱公司的FX2N系列PLC，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，对提升机运行关键信号（如速度、容器位置、安全、减速过卷等等）均采用多线制保护，互为监视。
提升机技术参数介绍以及设备选型过程
摩擦提升系统，中型矿井的井筒较深时也可采用摩擦提 升系统，或主井采用单绳箕斗，副井采用多绳罐笼。
4、矿井若有两个水平，且分前后期开采时，提升机、 井架等大型固定设备要按照最终水平选择。提升容器、 钢丝绳和提升电动机根据实际情况也可以按照第一水平 选择，待井筒延深至第二水平时，再更换。
对于新矿井如没有什么特殊要求，可参照《定型成 套设备》的规定确定提升方式，并尽量选用定型设备。 但因各个矿井具体情况不同，副井提升量也不一致，因 此，可结合具体条件计算、选择，或验算选用的定型成 套设备。《定型成套设备》中未规定的如钢丝绳、提升 机与井筒相对位置、生产能力与耗电量等也要计算。
提升高度为350米，3圈摩擦圈＋50米预留绳＝70米 共需要卷筒容绳420米。卷筒宽度不满足要求，可选用JK-
2×1.8提升机，其容绳量＝435米，可满足要求。
2.3提升速度计算
以JK-2提升机，31.5速比，8极电机为例
绳速＝（电机转数÷速比÷60）×3.14×卷筒直径 ＝（725÷31.5÷60）×3.14×2＝2.4米/秒
t——一日工作时数，一般为14h。
根据m`值在箕斗规格表中，选取标准箕斗容量m。选箕斗 时，应在不增大提升机，及井筒直径的前提下，尽量采用大容 量箕斗，以降低提升速度、节省电耗。若采用罐笼应按矿车规 格选择。
（二）提升钢丝绳的选择 （三）提升机的选择 1、滚筒直径 2、滚筒宽度
提升机强度校核 （四）提升机与井筒相对位置 1、天轮直径 2、井架高度 3、滚筒中心至井筒钢丝绳之间的水平距离 4、钢丝绳的弦长 5、钢丝绳的偏角 6、滚筒下绳的出绳角
对于双滚筒绞车。最大静张力也是绞车强度所允许的容器、 钢丝绳、提升载荷自重的总和。而最大静张力差是绞车强度所 允许的钢丝绳、提升载荷自重的总和。单位为重力单位：KN， KN除9.8就为提升量的质量，单位为：kg
矿井提升机电控系统的技术改造.doc
矿井提升机电控系统的技术改造摘要：矿井提升机承担着向井下输送工作人员以及矿石等任务,每天的工作量十分繁重。
我国矿井提升机电控多数采用转子串电阻调速方式，这类电控系统缺点较多。
为了提升矿井提升机的运行可靠性，矿井提升机的电控系统采用PLC控制进行了改造。
改造后的提升机电控调速系统与原有交流电机串电阻调速方式相比，调速性能大为提高，而且安全性、可靠性和生产效率都有所提高。
关键词：矿井提升机；电控系统；PLC；改造引言：对于矿井提升机的电控系统来讲，不但要满足复杂的操作，还必须保证很高的可靠性。
目前，我国矿井提升机普遍采用的是电机转子回路串电阻调速系统，通过逐级切断串入的电阻，来达到分级调速的目的。
这种调速方法属于功率消耗型调速系统，耗电量较大；而且这种调速系统的控制性能不够理想，还会给电网造成很大的谐波影响。
对传统的提升机调速进行改造迫在眉睫，由于变频调速的调速特性很好，过渡过程非常平稳，而且节能效果明显。
因此，将变频调速技术、可编程控制器（PLC）技术应用到提升机电控系统当中，是保证提升机安全稳定运行的必然选择。
一、电控系统存在的不足和改造趋势1.1电机串电阻调速方式的缺点电机转子回路串电阻调速方法是通过分合串联在转子回路多级电阻,也就是调整异步电动机的转差率s来进行调速的。
这种调速方法操作比较简单，投资较少,同时也存在很多弊端：如功率因数较低，有谐波污染。
在提升机反复的启动以及制动的工作过程当中，电机转子串联电阻进行调速也会产生很大的能量损耗，同时由于启动和换挡时会有电流的冲击，也会产生一定的谐波污染,不但造成了电能的浪费而且会危害设备的安全。
另外这种调速方法调速范围十分有限，特别是当负载波动时较难实现恒定的减速控制。
电机的正转反转控制由接触器完成且电机存在滑环等因素，控制电路会随着元件的磨损，工作特性变差，控制精度降低，容易出现故障。
调速平滑性差，提升机在减速和爬行阶段的速度控制性能差，会对钢丝绳等其它机械设备造成不可避免的机械冲击。
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②功率因数较高ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
①谐波较大
①P≤3200KW
②适合于主井及副
井提升
并联12
脉动电枢
可逆
①谐波较小
①单桥只能半载全
速，不太适用于副井
提升，如果单桥要全
载全速，投资额要加
大许多
①P≤3200KW
②适合于主井提升
说明：1）表3中P为电动机的额定功率；2）对于P较大，采用国产优质整流装置，可靠性与原装进口相当，能够节省不少成本；3）原装装置，当P≤1800KW，通常采用西门子产
①6脉动直流调速
②12脉动调直流速
低速直流
电动机
①低速直联，省掉减速器
②大容量
①非标订货，价格高
表2提升机直流电控系统的特点
直流电控种类
优点
缺点
电控选型说明
6
脉
动
6脉动电
枢可逆
①线路简单，价格便
①功率因数较低
②整流桥没有备份
①P≤400KW
②适合于主副井提
升
12
脉
动
串联12
脉动电枢
可逆
①单桥能够全载半速
提升机电控调速系统技术方案
提升机电控系统可以分为三个子系统：调速系统、控制系统、监控系统。调速系统是比较重要的子系统。
直流调速采用可控硅调速方案。
图1提升机交流电控系统的分类
表1提升机用的交直流电动机的特点
电动机种类
优点
缺点
适合的调速方案
直
流
高速直流
电动机
①制造容易，价格低
①需要减速器，主机
占地面积