探讨全数字直流调速技术在矿井提升机中的应用

矿井提升机ASCS直流电控系统在立井绞车上的应用

【摘 要】提升机ASCS直流电控系统高压采用高端真空换向器，转子调速回路采用20级编码启动专利技术；成熟的低频电源装置，最新西门子S7-300型PLC控制器；上位计算机显示运行参数；实现了提升机的网络化管理。

【关键词】直流电动机；可控硅变流；全数字调节PLC控制；上位机监控

0.引言

提升机在矿井中担负着升降人员、提升矿物、运送材料以及升降设备、工具等项任务，它是沟通矿井地面与井下的运输设备，是矿井的重要设备之一，对矿井生产起着非常关键的作用。

矿井提升机有交流拖动和直流拖动两种，是电力传动技术的典型应用。进入20世纪90年代，随着计算机控制技术和电力电子技术的飞速发展，在提升机拖动系统中，采用“电动机+可控硅变流+全数字调节+PLC控制+上位机监控”的全数字控制方式已成为一种发展趋势。提升机采用全数字控制技术具有如下优点：

（1）硬件结构简单，故障点少，可靠性高。

（2）可控精度高，工作稳定性好。

（3）故障自诊断能力强，大大降低了使用维护成本。

（4）具有较高的可购置性，扩展方便，运行灵活性高。

（5）可与其他系统联网，实现现代化管理。

（6）运行效率高，能耗低。

矿井提升机采用全数字控制技术，综合了电机、电力电子、自动化、计算机控制等多种学科，控制系统结构发生了很大变化，硬件大大简化，软件实现的功能不但越来越复杂，而且日新月异。下面结合益新矿2JK5×2.3绞车所用的直流ASCS系列PLC电控系统说说直流电控系统在绞车上的应用。

益新矿2JK5×2.3绞车原来所采用的JKMK/J型电控系统。高压电路采用仿苏CG5型换向器，转子调速10级交流接触器（CJ12-600A/380V）切换外加电阻，逻辑控制电路为继电器接触器组成的有触点逻辑系统。这种控制系统分立元件连接复杂，出事故不易查找，安全保护单线控制，后备保护不齐全，可靠性差，触点、触头空气氧化接触不良和电弧烧伤故障率高；转子调速性能差，冲击电流大，机械碰撞及磨损严重，同时缩短了电机减速器、接触器外加切换电阻等设备寿命；高压换向器绝缘老化，遇阴雨潮湿天气，短路放炮，严重威胁矿井提升安全。将

直流提升机数字化改造

摘 要 通过对数字技术在直流矿井提升机中的研究，针对提升机的高可靠性要求，提出一种高可靠性的提升机保护系统。副井提升机电控系统采用了当今最先进的双plc技术、并联十二脉动整流技术和磁场换向技术来改造传统的由继电器、晶闸管组成的模拟调速控制直流提升系统。

关键词 十二脉动；矿井提升机；行程控制；plc控制；全数字

中图分类号th2 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）55-0132-02

0引言

矿井提升机作为井下与地面联系的咽喉，是矿山的关键设备之一，提升机起、制动频繁，调速范围广（一般在1：40左右），要求可逆提升。三河尖煤矿原提升机属国产大功率早期产品，模拟调速控制存在技术陈旧、故障率高、运行参数易受环境影响等问题，这些因素对提升运行的安全和生产构成了潜在威胁。因此，在设计上，采用了目前最先进的全数字直流调速整流技术，以及plc无触点控制技术，在安全回路上采用双线制，保证安全回路动作的可靠性。

1电气系统组成简介

该提升机电枢回路采用了并联12脉动调节方案，一台主整流变压器副边有两套绕组，联结方式为d/d0-y1，副边两套绕组电压相

位差30°，分别送给两组整流柜，经均衡电控器进行变换和迭加后，在电机两端得到12脉动的直流供电电压。2台电枢整流柜进并联，系统按其功能划分，主要有：

1）以高压开关柜、低压配电柜为主体组成的高、低压供电系统，其功能是对主整流变压器和调节控制及plc等回路供电，使系统具备工作条件。这些系统中配有必要的电压、电流测量、指示及保护等措施；

2）以电枢整流调节柜、励磁调节整流柜、主变压器、励磁变压器、平波电抗器、直流快速开关为主体组成的晶闸管变流设备，它是提升机的核心部分，是实现电流变换、进行能量传递、实现速度控制和电流调节的关键。电枢和励磁整流调节柜采用的是西门子公司6ra70全数字调速装置，晶闸管整流和电流闭环调节融在一体，应用了数字调节和数字触发技术，静态参数设置数字化，操作键盘化；动态参数自动优化；

６２　湖南有色金属　ＨＵ　ＮＡＮ　ＮＯＮＦＥＲＲＯＵＳ　ＭＥＴＡＬＳ　第２３卷第４期　２００７年８月　

提升机直流全数字电控系统的行程和速度控制　

盛飞霞　

（株洲冶炼集团有限责任公司，湖南株洲４１２００４）　

摘要：提升机直流全数字电控系统是目前我国较为先进的提升机控制系统，具有调速性能好、安　全可靠、节约能源、设置灵活等优点，而行程、速度控制是提升机的核心控制功能。文章以国外某矿　山的提升机控制系统为例，分析、介绍该系统的行程、速度控制原理和方法，以及实际应用效果。　关键词：提升机；电控系统；速度；行程；控制　中图分类号：ＴＤ４４４　文献标识码：Ａ　文章编号：１００３—５５４０（２００７）０４—００６２—０３　

目前在我国使用的矿井提升机的提升控制及调　速方式，主要有以下几种方式：交流异步电动机驱　动，转子回路串电阻调速、制动；交流异步电动机变　

频调速驱动，并结合ＰＬＣ等实现按既定的速度曲线　图控制；直流电动机调速，并通过调速柜、ＰＬＣ等的　

配合，实现提升机直流调速装置工作于四个相限，以　耗电、发电方式交替工作。其中，矿井提升机采用直　

流调速、并结合全数字电控系统实现提升控制，是较　

为先进的提升机控制方案，具有以下显著优点：（１）　调速性能好。直流调速装置可以按照设定的速度曲　

线运行，实现精确、平稳的速度控制；（２）节约能源。　

在提升容器下行过程中，让直流调速装置工作于第　

三、第四象限，以直流发电机状态工作，向电网回馈　电能，变能耗制动为发电制动，所以长期运行非常经　济；（３）设置灵活。直流调速装置再结合全数字控制　

系统，可以灵活设置停车点的数量及位置，可灵活设　置、修改速度曲线等，适合矿山滚动开发、灵活多变　的施工任务；（４）功率变化均匀、平滑，起动、停车过　程中不会造成对矿山电网的剧烈冲击，尤其适合小　

容量矿山电网。　对于提升机的直流全数字电控系统，行程和速　

度控制是其最重要的控制功能，速度与行程控制的　科学设计、可靠结合直接关系到主提升机运行的可　靠性、安全性、自动化水平。本文以国外某矿山使用　

高性能直流调速器在提升系统中的应用

摘要:随着自动化高科技的不断发展,全数字控制技术在传动领域和自动化方面得到广泛应用。全数字直流调速装置已成功地应用于轧机、矿井提升机、钻机等传动系统。ABBDCS800全数字直流调速装置是ABB公司研发的新一代高性能产品,它性能稳定,且具有操作简便、灵活、抗干扰能力强、故障率低等特点,与西门子S7-400的PROFIBUS总线通讯速率可高达1.5Mbit/S,形成了完善的保护功能,安全可靠。矿井提升机是矿山连接井下与井上的咽喉通道,提升系统运行良好对整个矿山安全生产至关重要。

关键词:ABBDCS800 西门子S7-400 PROFIBUS总线通讯

1 引言

随着矿产资源行业的不断发展,对矿井提升机的运行调速性能要求越来越高,矿井提升系统的调速性能直接影响到提升机的安全性、运行稳定性、运行效率、和机械的使用寿命。近年来,提升系统的调速装置朝着直流调速和交流调速两个方向发展,一些小功率的矿井提升机采用了交流调速装置,但直流调速装置仍以它稳定的性能和强大的提升能力赢得了广大用户的认可推崇。ABBDCS800直流调速装置更具代表性,它调速性能好,运行稳定,加减速平滑无抖动,最大加速度可控制在0.7m/s2以内,完全满足人体乘坐要求,而且通讯开放,可以与S7-400进行PROFIBUS现场总线通讯。及时反应提升机的运行速度,运行电流等,达到了监控其运行状态的目的,便于管理分析。

1.1 ABBDCS800调速装置连接方式

两个ABBDCS800电枢控制装置和一个ABBDCS800磁场控制装置形成并联12脉动连接。每个ABBDCS800电枢控制装置为六脉动,采用并联方式连接到直流电机的电枢上,所以称为并联12脉动,每个电枢控制装置可以单独和磁场装置一起控制提升机运行,但此时的提升能力为原来的二分之一。采用串联方式连接到直流电机的电枢上,称为串联12脉动。此时两个电枢控制装置的电流时刻相等。