金翅岭金矿2.5米卷杨机自动控制改造方案 本文关键词：金矿，自动控制，改造，方案，金翅岭
金翅岭金矿2.5米卷杨机自动控制改造方案 本文简介：金翅岭金矿2.5米双罐笼卷杨机自动控制改造方案烟台金建设计研究工程有限公司2006年4月20日招金矿业股份有限公司金翅岭金矿傅家矿井2.5米双罐笼卷扬机控制系统进行升级改造以适应当今矿山安全生产管理和节能降耗，提高效率并降低生产成本。本方案为自动化直流驱动电控，是在夏店金矿全自动卷扬机成功应用基础上
金翅岭金矿2.5米卷杨机自动控制改造方案 本文内容：
金翅岭金矿2.5米双罐笼卷杨机
自动控制改造方案
烟台金建设计研究工程有限公司
2006年4月20日
招金矿业股份有限公司金翅岭金矿傅家矿井2.5米双罐笼卷扬机控制系统进行升级改造以适应当今矿山安全生产管理和节能降耗，提高效率并降低生产成本。本方案为自动化直流驱动电控，是在夏店金矿全自动卷扬机成功应用基础上控制部分又进一步升级。该方案完全满足金翅岭金矿改造升级要求，在单绳卷扬机自动控制领域处于前沿。
一、
方案的内容及要求：
（1）改造后技术参数
双罐笼提升井：罐笼互为平衡的提升方式。
1．卷扬机技术参数
提升高度：
m
提升速度：
最大
3.47
米/秒
最大加速度：
al=a3=0.70m/s2
停车水平9个
当前4个
2．电动机参数(推荐)
型号Z4－355－32
容量406KW
电压400V
电流1098A
最高转速n=680转/分
励磁功率5840W
励磁电流15A
GD2
=52Kg/m
效率＝91.3%
总重＝3500Kg
3．电源条件
主电源：3相，380V，50Hz，电压波动±10%。
容量：大于500KVA,可由矿区就近提供。
（2）设计说明
1．我公司提供的所有电控装置能够满足金翅岭金矿双罐笼井提升技术要求，并留有一定的安全富裕系数和扩充能力。动态静态性能指标完全满足主电机四象限运行的要求。
2．
装置以全数字控制制为核心。其中主控PLC与监控PLC采用原装进口西门子公司S7-300系列可编程控制器，控制软件编制以安全为第一因素，冗余配置保证系统安全可靠运行。
3．
直流电动机驱动采用ABB公司DCS502B1503-51装置，额定工作电压500V，最大20S持续工作过载2.0倍。
4．
直流电动机励磁采用ABB公司SDCS-FX2-0016装置，配进线电抗器。
5．
四象限可逆运行，减速负力可反馈电能，节电效果是原系统的10－15％。
6．
加减速动态S曲线调整，无级平滑调速，速度控制精度0.1％。
7．
设电子监控器实现对错向、主控计算机位置、速度和变流器输出速度全范围保护。安全回路、位置、速度等关键控制采用硬件电路与软件冗余结构设计。
8．
提供所有的程序、程序文档及支持软件。
9．
监控设计安全可靠，傻瓜式操作，故障点可在微机中快速查出，维护简便。
10．
上位机监视系统采用标准工控机，软件采用组态王6.5编制，能对系统运行状态、故障信息、生产数据进行实时采集，产生日、月、年度生产报表，并能够与组网微机通讯，实现远程监控、故障诊断。
11．
公司电控装置符合下列文件的规定和要求：
i.
国家有关电气设备质量标准。
ii.
《金属非金属地下矿山安全规程》（GB16424-1996）
iii.
进口电器满足国际电工委员会IEC标准
iv.
《直流传动矿井卷扬机电控设备
第二部分晶闸管电控设备》（JB/T6754.-93）
v.
国际现行的电气制图标准
vi.
《工业过程测量和控制装配的电磁兼容性》（GB/T13926-92）
vii.
《低压配电设计规范》（GB50054-95）
viii.
系统3C国家强制认证。
控系统主要技术方案
1.操作台
台内主要装有PROFIBUS总线模块、电源模块、音响装置、继电器、联想计算机等。台面人性化设计，司机界面友好，操作简单舒适。主要有15’液晶屏（用于编程、画面参数动态显示和故障查找）、数字深度指示器、高亮度30×30光字显示器、数字显示表（电枢电流、励磁电流、提升速度、液压站压力、电机温度、风机频率）、工作方式选择开关等。
操作台主要完成以下功能
（1）
台面适用于数字化操作。上设辅助设备的集中开合控制，人工紧急停车装置，运行方式选择开关，手动开车开关，故障复位按钮等组成。
（2）指示当前电枢电流、励磁电流、液压站压力、速度、深度、电机温度、风机频率等参数值。
（4）设备工作状态光字牌，显示有装卸载站设备运行状态、皮带振动放矿机运行状态、去向信号、机房设备状态、提矿方式、翻板位置、急停故障信号等，可随时观察卷扬机状态。
（5）台内设电铃、电子音响等。在开车、经过减速点或出现故障时，发出不同语音信号，提醒司机注意。
（6）整台设计综合考虑各种误操作，软件编有各种保护，将误操作几率降至最低。
（7）现场人员只要经过几个小时培训，即可全部掌握操作。
（8）全自动提矿，运行时满足不设人要求。
卷扬机工作在自动、手动、检修、过卷回收四种运行方式
自动开车：运行方式开关拨到自动方式
自动方式按照国外无人值守标准设计，可以实现全自动运行。
卷扬机转为自动方式后，卷扬机根据中段信号自动判别信号方向，目的地自动减速到0.1米/秒速度停车。停车精度2cm,可满足直接上下矿车要求。自动运行时，机房操作台不需要人工操作。（司机只进行监视，不参与任何操作）。
手动开车：运行方式开关拨到手动方式
开车所需安全条件必须满足，司机依照操作台显示，将上升或下降显示拨动开关至爬行（0.1米/秒）、手动给定（0-设计速度任意调整）或全速。卷扬机会按选定目的地自动减速，自动停车，中间不需要人工参与。停车后，将开关拨回。如此循环开车。（减速停车司机只进行监视，不参与任何操作）。
检修开车：运行方式开关拨到检修方式
在条件（无紧停、无报警）满足时，可无去向信号，按司机开车方向运行（爬行0.1m/s、手动给定0-1m/s任意调整或全速1m/s）。司机可随意停车，开车，满足提升系统检修需要。
过卷回收：运行方式开关拨到回收方式
此方式是为卷扬机过卷后复位用，在此方式下卷扬机只能向非过卷方向开车（0.1m/s，反向开不动车），到达正常位置后，取消该操作。卷扬机共设每方向设三道过卷保护。
计算机柜
（1）通过主轮编码器采集卷扬机位置、速度信息，并与监控器位置、速度和变流器速度比较，实现测速元件的相互监视保证所采集数据可靠。
（2）两头独立的减速校核（电子、机械开关）三套，对减速过程相互核对，确保减速无误。
（3）软件与硬件的冗余设计，包括各种复杂的逻辑控制与连锁，几十种报警与急停检测，确保卷扬机安全可靠运行。
（4）装卸点位置同步，有效消除运行中产生的误差。位置采用数字（数码管，精确到1cm）和屏显（液晶）两套独立显示，停车精度2cm。
（5）减速过程由电控实现，中间不需要闸系统参与。计算机控制闸的开启，不管闸系统出现任何故障，计算机均可将卷扬机停车到安全可靠处。
（6）系统故障停车方式有三种：一级制动、二级制动、完成本次提升后不再开车。
（7）与电子监控器数据相互比较，无误后运行。
电子监控器：
电子监控器有独立的编码器，可采集来自电机侧的卷扬机位置、速度，对过卷、错向、包络线、减速点、与主控计算机位置、速度对比和变流器输出速度对比，在全范围内保护。电子监控器硬件电路独立设计，即使主PLC发生故障，监控器也可完成卷扬机停车保护。
2.变流器柜
（1）
柜由ABB
DCS502B1503-51
全数字直流调速装置和交流进线电抗器(700A)、主电源开关一个（LG产品）、继电器、开关、指示灯端子等组成。完成如下功能：
a)
电流、速度双闭环控制。加减速平滑“S”型曲线。
b)
具备过载（I2C）、欠压、超速、电机堵转、过流、过压、励磁检测等多重保护。
c)
变流器进线、出线端均设专用过电压吸收装置。
d)
具备长时间不开车自动将励磁电流降低60％，有效降低电机温升，节省电能。
e)
交流电源设避雷器。
f)
继电器
1、强/弱电气隔离转换
2、控制电路和保护电路
3、硬件与软件安全回路相互冗余联锁
3．1低压配电柜
a、
压配电由总开关（1200A）、各分项开关、一台3KVA
380V/220V/110V变压器等组成
b、
配1000VAUPS电源1台作为停电时位置记录。
c、
设液压泵控制、润滑泵控制各两套，冗余转换。
d、
风机变频控制，节电并降低噪音20db。(夏甸无)
e、
设电量变送器，实时采集卷扬机电量并记入生产报表。
3．2滤波补偿柜
a、
虑除大部分5、7、11及高次谐波，保证电源清洁。
b、
补偿提升级功率因数至0.90以上，报证系统运行效率最优。
c、
吸收电网瞬间高压脉冲，保护系统电子设备。
d、
随卷扬机启停自动投入切除，有效降低卷扬机启动电流。
4．井筒开关
（1）
停车开关4个
（2）
校核检测开关（光电漫反）2个
（3）
以上开关全部选用德国TURCK
IP67产品，保证在恶劣条件下可靠工作。
5．中段控制箱
a、
与卷扬机密切集成，信号系统直接操控卷扬机
b、
中段控制箱直接完成换层、对罐、去目的地等控制功能，可不需司机参与。
c、
中段控制箱总线结构，线缆接线最少。
d、
中段箱集成语音报解功能。
e、
锁罐与安全门连锁控制功能。
f、
直接显示罐所在中段及目的中段。
5.上位机
a.
标准联想计算机，P4，80G，512M
，15“彩显(液晶)。
b.
显示、记录卷扬机工作状态。对速度、电流、位置、压力等过程变量显示或打印其变化曲线，并存储数据。
c.
显示、打印故障源及故障状态，为维修人员提供详细的故障发生时间、地点、原因和当时运行的数据。
d.
统计产量，显示并打印小时、每班、日、月、年提升矿、废石量提升次数。
6．文件资料
1．电气原理图
6份
2．设备接线图
2份
3．设备外型尺寸、安装及布置图
2份
4．操作使用说明书
3份
5．用户软件
1套
6．产品合格证、说明书
1套
10
三、设备价格明细表：
见附表
四、产品说明
1、所有继电器、按钮、信号灯、转换开关为施奈德产品，所有空气断路器、接触器、热继电器及微型断路器为韩国LG产品，LED光字牌为上海天逸产品。
2、
井筒开关均选用德国TURCK进口原装IP67防护等级开关，保证恶劣环境下可靠工作。
3、
设计符合GB规范，柜体采用标准型材柜600×500×1800。设备集成符合国家强制认证，电控柜出厂均贴有3C认证标签。
五、服务承诺
1．
设备安装期间我方及时派人指导并解决设备安装过程中出现的问题。
2．
所供设备必须进行出厂调试检验，矿方可派人参加。我们在出厂检验时对矿方人员进行技术培训（约1周），调试结束后，再集中对矿方维护人员进行培训。
3．
我方负责现场调试，设备安装完毕并且具备调试条件后通知我方进行，矿方配合调试。
4．
我公司提供两年的免费售后服务。
5．
我公司为贵矿提供详细的技术文件和资料，以方便贵矿维护，但贵矿应负责保存好资料，并为我公司作好技术保密，以防流失。
6．
保修期内，设备在运行中发生故障，我公司人员在6小时内到达现场，及时处理以确保不耽误生产。
7．
我公司服务人员将定期走访用户，即使解决现场运行过程中出现的问题。
8．
对我公司卷扬机提供终身技术咨询服务，保证快捷及时解决用户生产中的技术困难。
9．我公司保证以优惠的价格在卷扬机使用期内提供该设备同型号的备品、备件。
六、系统对比
以下是卷扬机运行速度图
最高速度
加速段
减速段
上升
下降
减速段
加速段
1．
真正全过程无级加减速，电流、速度双闭环直接力矩控制。对负载力矩变化反映迅速平稳。这一点是矢量控制变频器无法做到的（矢量变频器最高频率精度0.01Hz，速度不闭环）。
2．
允许长时间低速运行，低速运行速度平稳，可实现零速运行。电流＝力矩，低速与高速电流相同，低速运行不会造成电机温度上升。交流电机受转子转差率影响，低速时速度电流力矩均处于失调振荡状态，这点是矢量解耦运算和交流电机转差率无法克服的缺陷。
3．
直流系统四象限运行，负力制动能量反馈电网，系统节电最高。国内变频器大部分是矢量2象限运行，主要应用场合是风机泵类负载，卷扬机负力能量变频器只能通过斩波器流入电阻以热能方式消耗调。当负力过大时，易出现超速或烧变频器事故。
4．
专用提升软件，独特的齿轮间隙补偿功能，能有效降低齿轮冲击延长减速机寿命。
5．
虽国外直接转距控制四象限变频器也可以达到与直流传动相媲美程度，但该类型变频器造价是直流传动的6－8倍，如不考虑造价，交流直接转距控制四象限变频器的传动也是一个很好选择。
七、主要技术特点及在夏店金矿基础上的升级改进
2．
按标准矿山设备过压保护选配过压保护装置、滤波补偿装置（改进）。
3．
动态速度包络线和包络线自学习功能，全运行过程动态保护。（改进）
4．
两套独立PLC分别采集两套独立脉冲编码器，PLC冗余检测，对运行全程的速度、位置、减速、过卷均采用主控PLC和监控PLC互为保护监视，可靠性最高，完全能满足卷扬机在最恶劣情况下可靠停车。
5．
作台仪表全部实现数字化，数据显示直观迅速。（改进）
6．
速虚拟校核与物理位置校核，监控器减速验证（改进），保证卷扬机绝对可靠减速。
7．
系统能在液压闸发生严重故障（回油堵塞无机械制动力）时，将卷扬机低速送至安全位置。
8．
减速停车制动闸完全不参与，液压闸只在停车零速后投入，闸盘与闸瓦磨损极低，寿命大大延长。
9．
数字深度指示，采样分辨率2.5mm，显示控制精度1cm。
10．
开放式网络互连，卷扬机运行状态、故障、报表等可在矿局域网查看。
LAN
提升机现场服务器
客户端
监视机
客户端
客户端
图1：网络系统结构
11．
通过互联网实现远程故障诊断，可在最短时间解决用户故障。（新增，需用户配合）
12．
系统采用国际先进大型多绳卷扬机自动控制工艺，采用西门子300系列PLC做为主控及监控计算机、ABB传动装置，其他低压电器件主要器件全部采用采用国外大厂生产，整个电控系统工作稳定，故障率低
13．
计算机采用模块式结构，留有足够的控制、运算能力，软件支持IEC61131-3国际标准编程方法，具有良好的开放性和高可靠性。
14．
安全保护功能：
安全保护采用主计算机、监控计算机、继电回路三冗余设计，卷扬机发生故障时，每环节均能独立完成停车保护。
系统制动分三级
a立即施闸的紧急停车：提升容器的上下过卷、电源故障、过压及确相保护、各运行段超速、闸系统故障、变流器故障、错向、PLC系统故障等。
b
按预定减速度减速，然后紧急停车：制动油温高、闸瓦磨损、主电机超温、变流器超温、等。
c
本次提升完毕不允许再次开车：润滑站故障、风机故障、（变压器超温）等。
具备硬件线安全回路，与PLC软件安全回路冗余，包括：上下过卷、紧急停车、变流器故障、超速、闸系统故障等。
15．
软件梯形图语言中文符号编制，符合现场维修人员习惯，易于理解学习。
16．
动态卷扬机运行显示，画面形象直观。
17．
强大的报表统计，使生产管理更直接迅速。
18．
新增电量计量统计功能，电量与提矿量共同记录。（改进）
19．
系统全新彻底摒弃陈旧继电系统一步到位，符合最新自动化控制潮流。柜体规划简洁实用，占地空间小。该系统是小型卷扬机升级换代步入自控领域首选。
17