试述矿井提升机变频调速控制系统的设计与改造
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矿井提升机控制系统设计矿井提升机是矿山生产过程中的重要设备,其控制系统设计的优劣直接关系到生产安全和生产效率。
本文将介绍矿井提升机控制系统设计的相关关键技术,并探讨优化方法。
矿井提升机控制系统主要包括电气控制系统和液压控制系统。
电气控制系统主要负责运行监测和故障诊断,而液压控制系统则承担着载荷控制和速度控制等功能。
为了确保提升机的安全与稳定,控制系统需满足高精度、快速响应、可靠性高等要求。
在控制系统的设计过程中,通常采用多种控制算法,如PID控制、模糊控制、神经网络控制等。
PID控制简单易行,但对参数调整要求较高;模糊控制能够处理不确定性和非线性问题,但计算复杂度较高;神经网络控制能够自适应地处理复杂的非线性过程,但训练时间较长,且对数据要求较高。
针对不同控制算法的优缺点,我们可以采用混合控制策略,将多种控制方法结合起来,实现优势互补。
例如,可以将PID控制和模糊控制相结合,或者将模糊控制和神经网络控制相结合,以提高控制系统的性能。
在控制系统设计中,还应充分考虑实时监控和故障诊断功能。
通过在系统中加入传感器和监测模块,实现对提升机运行状态的实时监测,及时发现并处理潜在问题,以避免事故发生。
为了提高系统的可靠性,应选择高可靠性、高稳定性的硬件设备,并加强系统的抗干扰设计。
矿井提升机控制系统设计是矿山生产中的重要环节,其优劣直接关系到矿山的安全生产和生产效率。
在设计中,应充分考虑系统的实际情况和需求,选择合适的控制算法和硬件设备,并加强实时监控和故障诊断功能,以实现提升机的安全、稳定、高效运行。
同时,随着科技的不断发展,应积极引入新的技术手段,对控制系统进行持续优化和改进,以适应不断提升的生产需求。
未来的研究可以从以下几个方面展开:进一步研究矿井提升机控制系统的动态特性和鲁棒性,以提高系统的适应性和稳定性。
针对矿井提升机运行过程中的复杂环境和恶劣条件,研究更加可靠、高效的故障诊断方法。
结合人工智能和大数据技术,实现提升机控制系统的智能化和自适应化,提高生产效率。
变频调速系统对矿山提升机的改造V ariable Frequency Control Velocity System Reconstructs Mining Hoist山东风光电子有限公司刘学成摘要:本文介绍了变频调速系统对矿用提升机的改造,实现了绞车的平稳运行,达到了节能降耗和提高产量的目的。
关键词:矿山提升机变频调速系统能量回馈Abstract: This paper introduces the reconstruction that v ariable frequency control velocity system for mining hoist. It realizes smooth running ofwell winch , achieves the purpose of retrenching energy ,reducing energyconsumption and improving output.Key words:mining hoist variable frequency control velocity systemenergy feedback1、引言:交—直—交变频调速系统已在泵类、风机类负载上得到广泛应用,并且正在大面积推广。
但大多数矿用提升机还在沿用传统的线绕式异步电动机,用转子串电阻的方法调速。
这种系统属于有级调速,低速转矩小,转差功率大,启动电流和换档电流冲击大,中高速运行振动大,制动不安全不可靠,对再生能量处理不力,斜井提升机运行中调速不连续,容易掉道,故障率高。
矿用生产是24小时连续作业,即使短时间的停机维修也会给生产带来很大损失。
矿用提升机的技术改造要求迫在眉睫。
但是,不可能把风机、水泵用的变频器直接应用到提升机上,因为提升类负载对变频器有着不少特殊的要求。
鉴于提升绞车的特殊性,我公司自2000年开始研制开发的矿山提升机变频调速系统,已于2000年12月研制成功并通过了山东省科学技术厅科技成果鉴定,填补了国内空白。
矿井提升机的变频调速改造分析摘要:笔者依据实际工作经验及相关文献资料的记载,详细分析矿井提升机变频调速改造工作进行的过程当中应当使用到的措施,希望可以在日后相关工作人员对这个问题进行分析的时候,起到一定借鉴性作用,最终在我国社会经济发展进程向前推进的过程中,做出一定贡献。
关键词:矿井;提升机;变频调速;改造;分析1.问题研究背景及意义矿井提升机实际运行的过程当中,承担起来了矿井设备人员以及物料运输的重要任务,在矿山生产领域当中发挥出来的作用十分重要。
在提升机实际工作的过程当中,可以将提升速度划分为三个阶段,也就是加速、匀速以及减速阶段,速度的变化一般情况下都会通过电动机调速系统来完成。
传统型调速系统其实是在电动机转子绕组回路当中经过接触器串联电阻,再在加速阶段当中逐级将电阻去除掉,减速阶段再串联电阻,以便于可以让转子电流得到有效地控制,在此基础上,自然可以让减速这个目标得以实现。
在电力电子技术发展的过程当中,变频调速技术逐渐完善起来,将数字技术作为基础内容的变频调速逐渐演变为交流电机调速领域的重要发展方向之一。
交流电机变频调速模式实际应用的过程当中,不单单可以让生产工艺流程得到一欧化,也可以让产品质量得到大幅度提升,是改善运行环境的过程当中,应当使用到的一项重要措施。
变频调速模式实际应用的过程当中,以其本身具备的优秀调速以及启动、制动性能得到了世界范围内各个国家的认可。
笔者依据实际工作经验及相关文献资料的记载,首先详细地对传统型串电阻调速系统当中的缺陷进行分析,并介绍变频调速的原理以及选取变频器的过程当中应当遵循的原则,最终提出改造之后提升机的性能,希望可以在日后相关工作人员开展这一项工作的过程当中,起到一定借鉴性作用。
2.传统型转子串电阻调速系统在交流变频技术成熟起来之前,矿井提升机调速工作进行的过程当中,一般情况下使用到的是直流电动机调速系统以及交流异步绕线型电动机转子串电阻调速系统。
串电阻调速系统应用到的一般是多级调速工作模式,在科学合理的选择电阻级别的基础上,可以让启动和调速性能的稳定性得到保证。
浅析矿井提升机变频调速控制系统发表时间:2016-03-18T16:06:57.350Z 来源:《基层建设》2015年22期供稿作者:赵晓胜[导读] 淮南矿业集团张集煤矿矿用提升机在可靠性、调速性能以及安全性方面的要求比较高。
赵晓胜淮南矿业集团张集煤矿安徽省淮南市 232100摘要:我国经济的发展进步带动了人们生活质量的提高,也直接调动了我国的能源需求。
我国矿产资源丰富,全国各地都有关于矿产的开采项目。
矿井提升机是矿产开采中重要的设备,提高矿井提升机变频调速控制可以保障并提升矿井提升机速度的可靠性,降低外界的干扰。
下面文章就矿井提升机的变频调速控制系统为切入点,阐述我国提升机变频条数控制系统现状并提出优化措施。
关键词:矿井提升机;变频调速;控制系统;PLC前言:矿用提升机在可靠性、调速性能以及安全性方面的要求比较高,变频调速作为一种比较新的自动化控制技术,具有调控效率高、可靠性好等优点,能够实现无极差调控,使交流电动机在比较大的范围内实现无极平滑调速。
在变频调速系统中,基本都采用了微机控制的方式,这种控制方式手段灵活,而且运算比较快,还能够实现监督、自我诊断等功能。
变频调速在提升机的调速控制中具有比较高的可靠性和经济效益,因此逐渐得到了广泛的应用。
1矿用提升机调速控制系统简介1.1提升机的工作原理在矿山矿井提升机是极其重要的设备,它承担矿物的提升运输、人员上下、材料和设备的运送,直接决定了矿山的开采量,是联系井下与地面的枢纽设备,因此又被人们称为矿山的“咽喉设备”。
多绳摩擦式提升机以电动机为动力源,通过减速器、主导轮装置等传动系统和工作系统,利用摩擦力F,实现提升机容器在井筒中的升降。
在矿井提升的过程中可以分为五个不同的阶段,分别是加速、等速、减速、爬行以及停车抱闸阶段,其中加速阶段是提升机从静止中起动并且加速到最高速度的阶段,在等速阶段提升机以最高速度稳定运行;减速阶段是提升机从最高速度减速到爬行速度;爬行阶段是提升容器定位以及准备停车阶段。
煤矿提升机变频调速拖动及PLC控制系统初步设计摘要目前,我国绝大部分矿井提升机(超过80%)采用传统的交流电控系统。
这种电控系统起动和调速换挡过程中电流冲击大;属于有级调速,调速的平滑性差;低速时机械特性较软,静差率较大;故障率高,节能效果差等。
为克服传统交流绕线转子异步电动机串电阻调速系统的缺点,采用PLC与变频器相结合的控制方案对传统电控系统进行改造,变频调速是通过改变定子供电频率,成功实现了提升电动机大范围的无级平滑调速,在运行过程中能随时根据电动机的负载情况,使电机始终处于最佳运行状态,能够满足提升机特殊工作环境的要求且有着明显的节电效果;采用PLC对提升系统进行保护和监控,使系统更加安全可靠。
关键词:提升机调速变频器 PLCMine hoist speed-adjusted drag and PLC control system designAbstractAt present, the vast majority of mine hoist (more than 80%) using the traditional control system of alternating current. This electronic control system start-up and speed the process of shifting the impact of major current; are in-class speed, smooth speed control poor; low mechanical properties when the soft, quiet larger gap; high failure rate, energy-saving effect of poor . In order to overcome the traditional exchange of string wound rotor induction motor speed control system of the shortcomings of resistance, the use of PLC and inverter control scheme that combines the traditional GM electronic control systems, variable frequency speed control is by changing the stator supply frequency, the successful implementation of the enhance a wide range of motor smooth stepless speed control, the process can run at any time based on motor load conditions, so that motor is always running at its best to meet the lift requirements of the special working environment and have a clear energy-saving effect; used PLC to enhance the protection and monitoring system, allowing the system to a more safe and reliable.Keywords:mine hoist electric controlled system PLC transducer transformation目录符号说明 (V)前言 (1)第一章煤矿提升机 (3)§1.1煤矿提升机概述 (3)§1.2对矿井提升设备的要求 (3)§2.3煤矿提升机的工作过程 (4)§1.4煤矿提升机的拖动与控制过程 (5)第二章变频器及其电路设计 (8)§2.1高压变频器简介 (8)§2.2高高变频器的工作原理 (9)§2.3变频调速主电路设计 (16)第3章基于PLC控制的大功率矿井提升机控制系统设计 (18)§3.1变频调速控制系统概述 (18)§3.2PLC控制系统设计 (19)§3.3PLC控制程序设计 (25)§3.4提升机在快速、减速或急停时的再生发电能量处理问题 (28)第4章其它电路设计 (32)§4.1旋转编码器的安装设计 (32)§4.3液压站的设计 (34)第5章抗干扰电路设计 (40)§5.1主电路抗干扰措施 (40)§5.2电抗器的作用及选择 (43)§5.3主电路其他抗干扰对策 (44)结论 (46)参考文献 (47)致谢 (48)附录 (50)符号说明V 代表速度,单位m/s; a代表加速度,单位:m/s;t代表时间,单位s;U代表电压,单位伏(v);前言矿井提升设备是沿井筒升降人员,提升煤炭、矿石、器材的机械设备。
133电子技术 矿井提升机主要负责运输矿井中的物料跟矿石,一旦在循环进行工作的途中出现问题势必会危害到矿井的生产安全。
所以,我们一定要尽可能的提高矿井提升机的稳固性跟安全性。
1 简述矿井提升机的概念 矿井直升机的工作主要分为以下五个步骤:加速、匀速、减速、爬行和停车。
首先加速主要指从静态逐步转变到最高速的状态;其次匀速指提升机在匀速状态下一直保持稳定的一个状态;第三减速指提升机的速度开始逐渐呈现递减的趋势;第四是爬行,主要指当提升机工作完后开始慢慢转变为静止。
当矿井提升机在进行工作时体现的特点主要为:在矿井中一定距离之间箕斗在运动时一直维持高速运转,进而更好的展开人员跟物资等的传送工作。
只有使矿井提升机的保护装置跟机械性能等都达到最佳状态,才会保证其在工作时可以更加的安全高效。
2 分析提升机的直流调速性能 (1)发电机-电机调速系统:在此系统内,电源作为旋转装置存在,电流通过旋转电机呈现出直流电。
通常条件下,直流发电机被原动机所拖动,并进行转速旋转,根据对发电机励磁电流进行有效调整来确定其方向跟大小,进而控制电机输出的电压极性。
虽然该直流调速系统运行起来比较简单,可是其中也存在着很多问题,像维修费过高、工作效率较低下、体积庞大等问题。
(2)晶匣管-电机调速系统:该系统内的电源处在静止情况下,根据对触发器进行调整来控制电压进行改变触发脉冲相位,进而转变可控的整流器所输出电压的大小,确保直流电机变得极为平滑。
这一系统的设备极为简单,且调速更加迅速,无论是在性能上还是在经济以及可靠性上,都具有独一无二的优越性。
可是该系统仅被允许在I、IV象限上进行运行,无法达到四象运行的要求;此外,当这一系统在进行低速运行的时候,极容易发生比较强大的谐波电流,进而对环境造成污染。
直流脉宽调制系统:在此系统内,电压的大小跟极性都可根据晶体管的改变而相应的发生改变。
跟前面两个系统相比较起来,此系统不仅运行状态比较稳定,且发热跟电机的损耗都较小,还具有很强的抗干扰能力。
矿井提升机变频调速控制系统浅述发布时间:2022-08-31T00:50:50.877Z 来源:《中国科技信息》2022年第8期作者:高超[导读] 提升机是矿井生产运行过程中的重要设备,提升机控制系统的整体设计充分考虑了使用安全及实用性效率、使用成本等指标。
结合个人工作经验,高超开滦能源化工股份有限公司范各庄矿业分公司,河北唐山 063000摘要:提升机是矿井生产运行过程中的重要设备,提升机控制系统的整体设计充分考虑了使用安全及实用性效率、使用成本等指标。
结合个人工作经验,对控制系统的硬件设计及软件设计分别进行探讨,以便更深入的认识矿井提升机变频调速控制系统,提升设备使用效率。
关键词:变频调速,控制系统,提升机,硬件设计,软件设计引言:矿井提升机作为我国重要的煤矿提升设备,其工作性能在一定程度上影响着矿井的正常开采。
矿井提升机负责井下人员及材料的运输。
统计数据表明,提升机在整个矿井电量消耗中占据了超过4 成的比重。
经过多年的发展,矿井提升机的驱动系统已经取得飞速发展,但在生产过程中,由于矿井环境较为恶劣,同时提升载荷的不同,使得提升机在运行过程中极易发生超速和过卷的问题,因此对提升机的驱动系统进行优化设计是十分重要的。
此前]通过对矿井调速系统进行优化,有效降低了电网的谐波干扰,并对变频驱动控制系统的软、硬件及故障保护系统进行设计,提高了提升机的安全稳定性。
为了解决电网阻抗大,严重威胁到提升机稳定性的问题,引入了基于权重前馈的控制方案,有效提高了弱电网下提升机的稳定域。
本文对提升机变频驱动系统进行优化设计,为矿井安全高效生产提供一定的借鉴。
1 提升机控制系统整体设计矿井提升机控制系统的结构可以分为执行单元、制动系统、润滑系统、减速装置、电控设备和保护装置等单元。
提升机的主轴、轴承、卷筒和轴承座等机械装置所属的部分为执行单元,这部分的功能主要是在钢丝绳将拉力作用到卷筒之后,将拉力变为负载力矩,以便可以承载提升容器;提升机的减速和刹车由制动系统来完成,提升机控制系统输入减速刹车的指令之后,制动系统要迅速做出响应,及时将提升机停下来;在提升机运行的时候,轴承等机械装置之间会产生摩擦,长时间的摩擦作用会使装置表面产生磨损,进而损坏提升机,而润滑系统可以向这些装置提供润滑油,降低装置之间的摩擦损耗,还可以避免因为长时间的摩擦而使装置表面的温度过高;减速装置通过改变齿轮的旋转速度来实现对提升机力矩大小的控制;电控设备的主要作用是对提升机的工作状态进行自动切换,传感器会采集到提升机的位置和高度等信息,通过提升机控制系统的分析,对提升机进行状态的切换;保护装置的作用是确保提升机的安全性,使提升机的所有功能都可以安全运行。
对矿井提升机变频控制系统的设计及应用的思考发布时间:2021-07-08T09:35:07.665Z 来源:《科技新时代》2021年4期作者:贾珏[导读] 传统的矿井提升机控制方法不能满足需求。
因此,目前变频控制策略开始应用于矿井提升机中。
内蒙古银宏能源开发有限公司内蒙古鄂尔多斯东胜区 017000摘要:矿井提升机对于矿井的正常运转而言至关重要,提升机是矿石、人员、设备运输的重要设备,其运行稳定性和安全性对于矿井运行十分关键。
随着矿井复杂程度和要求的不断增加,传统的控制模式不能满足要求,本文针对变频控制系统在提升机中的应用进行分析介绍,通过引进PLC控制系统,可以实现对提升机的精准控制。
关键词:提升机变频控制设计与应用1引言煤矿井下的设备众多,其中矿井提升机是煤矿设备中的关键。
煤矿提升机主要用于运输井下物料、操作人员等,提升机的运行稳定性至关重要,直接关乎煤矿矿井的开采效率和安全性。
传统的矿井提升机的控制方式是继电器-接触器,这种控制方式在安全性和运行效率方面较差,随着矿井复杂程度的不断加剧,传统的矿井提升机控制方法不能满足需求。
因此,目前变频控制策略开始应用于矿井提升机中。
PLC作为一种可编程控制器,可以实现矿井提升机的变频变速调节,满足不同情况下的提升需求。
保证提升机运行处于高效的状态。
PLC控制系统还具有更强的环境适应能力,可靠性、监控和保护能力均具有优势,极大提升矿井提升机的运行效率和安全性。
2 PLC功能及变频控制系统原理目前PLC控制系统已经融合了过程控制和位移控制不同层面的内容,发展成为最重要的工业控制器之一。
PLC控制系统可以与现场传感器、调节阀、开关等器具进行连接,实现远程控制。
PLC具有丰富的IO端口,能够采取模块化工具提升系统的灵活性,另外,PLC控制系统相对比较简单,适应范围广泛,具有明显的优势,抗干扰能力和安全性均较强。
矿井提升机控制系统PLC和变频器属于独立、合作的单元,共同作用于提升机。
提升机变频调速系统的电路设计作者:王立科来源:《科技创新导报》2017年第25期DOI:10.16660/ki.1674-098X.2017.25.075摘要:矿井提升机运行的安全性与效率决定了矿井生产是否安全与效率的高低,在矿井生产中,保证提升机的正常运行显得极其重要。
变频调速系统是影响提升机运行效率的关键所在,变频器作为一种新型的自动调速装置,广泛应用于现代矿井生产中。
本文以双PWM四象限变频器作为核心,采用闭环矢量控制的方法,实现提升机高效、安全运行的目的,主要介绍了提升机的变频调速系统的主电路和控制电路的设计。
关键词:变频器调速设计中图分类号:TD53 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2017)09(a)-0075-02矿井提升机是现代化矿山生产的四大系统之一,是综合化现代大型机电运输设备。
作为地面与矿井的主要运输通道,在煤矿的安全生产中,提升机发挥着不可替代的作用[1]。
调速系统在矿井提升机系统中极其重要,是保证提升机安全、高效运行的关键所在。
因此,提高提升机变频调速系统的性能,保证提升机的正常运行,进而保证整个提升系统的正常运行显得尤为重要。
提升机变频调速系统采用双PWM四象限矢量变频器,控制方式采用闭环矢量控制,具有功率因数高、动态响应快、电能利用率高等优点,同时解决了谐波污染的问题。
1 变频器主电路元器件的设计变频器的主电路设计特别重要,主要由低压断路器、电源滤波器、上电缓冲电阻(R0)和变频器输入侧电磁接触器(MC)等组成,如图1所示。
1.1 低压断路器根据所选择变频器的参数(额定电压380V、额定电流400A)确定低压断路器的参数。
选择的低压断路器额定电压与变频器一致为380V;为避开变频器启动时冲击电流峰值,电流容量应为变频器额定电流的1.5~2IN(即为600~800A),整定值为断路器额定值的3~4倍。
查阅断路器参数手册,确定选择断路器的型号为DZ20Y-630。