礦井提升機防爆變頻電控系統(tǒng),核心設備采用我公司BPJ7系列礦用隔爆兼本質安全型交流變頻器,配套礦用隔爆兼本安型PLc控制箱、本安型操作臺、隔爆顯示屏及現(xiàn)場傳感器、操作箱、聲光顯示屏等設備 。 本系統(tǒng)適用于煤礦井下等含有煤生, 瓦斯或其它易燃易爆氣體的場所, 適用對象包括井下暗斜井;單水平、多水平;単巻筒、雙巻筒等礦井提升機。具有結構緊湊、體積小;調速性能和控制性能優(yōu)異; 安全可靠、 使用維護方便.

系統(tǒng)框圖

系統(tǒng)構成示意圖

◆系統(tǒng)特點
1. 采用全數(shù)字無速度傳感器矢量控制,使系統(tǒng)調速范圍寬,調速精度高,變頻器在低頻運行時, 也保證有1 oo%額定力矩輸出 。
2. 采用AFE自換向變頻技術, 使提升機在減速段或重物下放操作時系統(tǒng)能自動轉入發(fā)電反饋狀態(tài), 使制動更平穩(wěn), 操作更簡単, 大大提高了安全可靠性能。
3. 系統(tǒng)各項保護功能滿足或超越 ?煤安規(guī)程? 所規(guī)定的要求。
4. 實現(xiàn) “雙線制” 控制, 保障了故障狀態(tài)下設備的可靠應急運行。 也實現(xiàn)了"雙線制"的安全保護, 關鍵電路如安全電路、 減速回路等均采用硬軟件冗余設計和多樣化設計, 實現(xiàn)雙重或三重保護。
5. 司控人員操作簡便可靠, 原來反復繁雜的操作變的簡便可靠, 只用主令控制手把就可以實現(xiàn)提升機的起動、等速、減速、爬行和重物下放。操作簡便,大大減輕了操作強度。并且系統(tǒng)的安全性及可靠性不再由司機決定, 而是由設備本身決定了系統(tǒng)的安全性與可靠性。
6. 自動化程度搞, 維護量非常少, 減少了維修所造成的設備停產(chǎn)檢修時間 。
7. 提供完善的EMc(電磁兼容性)安裝應用方案, 系統(tǒng)的電磁兼容性符合國家標準及IEc標準要求。

AFE能量回 t貴 系統(tǒng)主要技術原理

1)網(wǎng)側變頻器采用PwM斬波調制,使輸入電流波形為正弦波,大大減小對電網(wǎng)的諧波污染,總諧波電流含量<5%。
2) 網(wǎng)側變頻器采用単獨的cPu實行PID控制, 對網(wǎng)側交流電流的大小和相位進行實時檢測并控制, 使系統(tǒng)的功率因數(shù)總是接近于1。 當提升機進入發(fā)電狀態(tài)時能量從逆變器返回到直流母線,系統(tǒng)立即控制交流輸入電流的相位與電源電壓相位相反, 能量回饋至電網(wǎng) 。
3)能量反饋,節(jié)省電能,當絞車作重物下放操作時,電動機變?yōu)榘l(fā)電機狀態(tài)運行,此時系統(tǒng)能自動將電動機發(fā)出的再生能量反饋至供電電網(wǎng), 與原電阻調速系統(tǒng)相比, 可節(jié)省電能明顯。 同時, 制動力矩増大, 保證了提升機下放時的安全性 。

諧波治理
通用變頻器的主電路一般為交一直一交組成, 外部輸入50Hz的工頻電源經(jīng)三相橋路半控或不可控整流成直流電壓信號,經(jīng)濾波電容濾波及大功率晶體管開關元件逆變?yōu)轭l率可變的交流信號。在整流回路中, 輸入電流的波形為不規(guī)則的矩形波, 波形按傅立葉級數(shù)分解為基波和各次諧波, 電流波形具有以下高次諧波: 6k+/-1,  ( k=1,2,3_) ,諧波會帶來以下問題:
  A、 干擾電網(wǎng)上其他的用電設備, 特別是比較精密的設備;
  B、 諧波引起的額外的損耗須從電網(wǎng)取得, 同一設備需功率加大;
  c、 諧波會帶來更高的電壓沖激, 對設備的絕緣不利;
  D、増加供電變壓器的損耗;
  E、 使無功補償電容更熱 。
四象限變頻器由于采用AFE整流回饋系統(tǒng), 輸入電流波形為正弦波, 從理論上可*消除諧波, 由于受檢測信號的精度和控制精度的影響, 在實際應用中仍有少量諧波, 于是, 匹配各類諧波抑制裝置, 可將諧波含量降至zui小, 具體的有:
  輸入EMC1慮波器, 可降低高頻電磁干擾。
  磁環(huán),可降低部分高頻干擾。
  輸入電抗器,降低三相電壓不平衡,降低輸入側諧波干擾,與輸入AFE整流回饋系統(tǒng)配和,完成正弦波輸入系統(tǒng)。
  輸入AFE整流回饋単元, 與輸入電抗器配和, 完成正弦波輸入系統(tǒng)。
  輸出電抗器,降低電機運行噪聲,降低電機發(fā)熱。

◆自動化控制原理
1、基本特點
  雙線制冗余: PLC系統(tǒng)主要由兩套PLC系統(tǒng)組成。 PLC1作為主控系統(tǒng), PLC2作為監(jiān)控系統(tǒng)。正常工作時, 兩套PLc系統(tǒng)同時投入運行, 實現(xiàn)了絞車的"雙線制"控制與保護 。
  速度控制與保:護: 速度檢測來自于系統(tǒng)計算和軸編碼器反饋兩個不同的速度源速度控制和超速保護的動作値取自兩者的zui大值。
  應急方式: 如果有一套PLc出現(xiàn)故障或其位置檢測元件出現(xiàn)故障, 則可將在 “應急/正常/檢修” 轉換開關切換至“應急”方式下,由単套PLc1或PLc2繼續(xù)工作,實現(xiàn)"雙線制"控制。在應急方式下工作時, 絞車應有的保護并沒有缺少, 但為了保證絞車運行的安全可靠性, 將運行速度降為半速應急使用并及時維修!
  位置校正: 系統(tǒng)利用現(xiàn)場傳感器校正位置, 以防止編碼器誤差等因素造成系統(tǒng)計算偏差越來越大,確保位置準確性。

2、安全回路
  系統(tǒng)設有一條硬件安全電路和兩條軟件安全電路,這三條安全電路相互冗余與閉鎖。三條安全電路正常時閉合, 出現(xiàn)故障一條斷開時, 另兩條也同時斷開。 三條安全電路從根本上保證了絞車運行的安全可靠性。 按照故障性質, 電控系統(tǒng)故障可分為三類:
  立即安全制動故障: 該類故障綜合在硬軟件安全電路中。 安全電路正常時吸合, 有急停故障時釋放。 一旦安全電路釋放, 就會立即封鎖變頻器, 斷開制動油泵, 并控制液壓系統(tǒng)電磁商對 實施安全制動, 抱安全閘 。
  先電氣制動、 后安全制動故障: 這類故障發(fā)生后, 變頻調速系統(tǒng)會自動進行減速, 當速度降到爬行速度以下時會立即轉為緊急制動。
  完成本次開車后、 不允許再次開車故障: 開車前出現(xiàn)這類故障, 則不允許開車; 若在運行過程中出現(xiàn),則允許本次操作完成,但不允許下次開車,除非故障解除后。

電氣聯(lián)鎖功能
  
  手柄零位與安全回路聯(lián)鎖
  允許開車信號與提升機開車回路聯(lián)鎖
  信號系統(tǒng)緊急停車與安全回路聯(lián)鎖 
  液壓站故障與提升機開車回路聯(lián)鎖 
  聞滑站故障與提升機開車回路聯(lián)鎖
  溫度保護
  間隙保護
  過巻方向與開車方向閉鎖
  安全回路與油泵電機閉鎖
  減速保護
  二級制動的投入與解除
  二級制動的實施
  防止事故跑車安全聯(lián)鎖
  斜井防跑車裝置與安全回路進行聯(lián)鎖
  后備保護裝置與安全回路進行聯(lián)鎖
  只有當提升系統(tǒng)中必要的輔助設備按順序全部投入正常運行并且安全回路接通后, 提升機才可能運行