PLC智能控制四象限变频调速技术试验应用

煤󰀁矿󰀁机󰀁电

󰀁

2008年第4期󰀁󰀁󰀁󰀁

PLC智能控制四象限变频调速技术试验应用

朱振宝,颜世忠

(新汶矿业(集团)公司安全监察局,山东新泰271233)

摘󰀁要:󰀁采用智能功率模块,选配数字式深度监视器,实现提升机起动、调速、减速和制动无级调速。通过翟镇煤矿的试验应用,具有调速范围大、精度高、操作方便及节电效果好等优点,经济社会效益显著。

关键词:󰀁提升机;隔爆;变频调速;智能控制

中图分类号:TP272󰀁󰀁󰀁文献标识码:B󰀁󰀁󰀁文章编号:1001-0874(2008)04-0096-03

ExpermientandApplicationof4󰀁QuadrantIntelligentSpeed

ControlbyPLCFrequencyConversion

ZHUZheng󰀁bao,YANShi󰀁zhong

(AdministrationofCoalMineSafety,XinwenMiningGroupCo.,Ltd.,Xintai271233,China)

1󰀁控制系统󰀁󰀁(1)主要组成

󰀁󰀁矿井提升隔爆兼本安智能变频调速控制系统主电路由充电接触器、进线电抗器、充电电阻和6组智能电力模块(SKIP)组成。SKIP模块能将一个或多个并联的IGBT及其驱动电路、保护电路、监测电路集成在一个模块上。

(2)工作原理

󰀁󰀁工作原理见图1所示。合上馈电开关ZK、合上

磁力起动器1CQ,变频器电源侧有660V电源,此时由于充电接触器没吸合,电源电压经充电电阻、进线电抗器,再经与IGBT反并联连接的整流二极管组成的三相整流电路,对直流滤波电容器进行充电,当充电电压接近额定值时,充电接触器自动吸合,充电过程结束,变频器进入正常工作状态。

󰀁󰀁变频器的控制电路由接口模板、计算机控制板、内置模板、液晶显示和操作控制模板、通讯模板和电源板组成。

󰀁󰀁接口模板的主要功能是传递和放大由计算机控

表1󰀁原通风机两个工况点数值表

风机参数工矿所需风量/m3󰀂s-1

320378

工矿负压/Pa

32003920

风机风量/m3󰀂s-1

336397

风机负压/Pa

36004320

轴功率/kW

14402066

通风容易时期通风困难时期

[2]󰀁刘富等.矿山电力拖动与控制[M].北京:煤炭工业出版社,

5󰀁结语

󰀁󰀁变频调速装置应用于煤矿通风系统,不仅大大提高矿井通风的安全性和可控性,降低了噪音污染,而且提高了通风系统运行效率,节省大量电费。

参考文献:

[1]󰀁李树刚,邵海.矿井通风[M].徐州:中国矿业大学出版社,

2006

2005

[3]󰀁吴忠智,黄立培,吴加林.调速用变频器及配套选用指南[M].

北京:机械工业出版社,2006

[4]󰀁傅源方,高丽,张永建.通风机变频调速工况自动控制系统研

究[J].矿山机械,2004(3)

作者简介:霍红义(1963-),男,高级工程师。毕业于中国矿业大学(博士学位),现任潞安矿业(集团)公司副总经理,长期从事煤矿安全、机电方面的管理和技术工作,发表论文6篇。

(收稿日期:2008-04-25;责任编辑:姚克)

2008年第4期

煤󰀁矿󰀁机󰀁电󰀁

󰀁󰀂97󰀂

制模块输送来的触发脉冲,传递SKIP采集的输出电流过流,输入电源低电压和功率器件IGBT过热的故障信号,采集直流母线电压,电源电压信号,散热基板温度等讯号,传送给计算机控制板,进入软件系统。

󰀁󰀁(2)引进热管散热和变频控制新技术

󰀁󰀁引进了热管后,使热管的体积在允许温升的条件下减少到最小,适应矿井运输、安装的要求。采用了AFE自动换向变频控制新技术,将网侧三相整流桥改成PWM可控整流桥,单独设置CPU进行独立控制,实现了电动 发电自动过渡,解决了当提升机减速和重物下放时向电网自动反馈发电的技术难题。当电动机减速制动从逆变器返回的再生功率使直流电压升高时,可以使交流输入电流的相位与电源电压相反,以实现再生运行,并降再生功率回馈到电网中去,系统仍能将直流电压保持在给定值上。另外,网侧变流器采用单独的CPU控制,对网侧交流电流的相位和大小进行实时检测并控制,使输入电流和电源电压保持同相位,系统的功率因数总是接近等于1。网侧变流器采用PWM调制技术及应用进线电抗器,大大降低了输入电流中的高次谐波含量。电压型PWM整流器的控制方法是在控制器内产生与电源电压同相位、由负载电流决定其大小幅值的电流指令信号,并依此信号对PWM整流器进行跟踪控制。

󰀁󰀁(3)采用无速度传感器矢量控制技术

󰀁󰀁主要是使变频器控制特性更好,尤其在低频段运行时特性硬,能保证额定力矩输出达100%,完全满足提升机运行要求。3󰀁使用范围及试验情况

提升机隔爆兼本安四象限变频调速系统适用于煤矿井下󰀁1.2m~󰀁2.5m防爆运输绞车作控制调速之用,是煤矿井下660V(380V)系统、控制电机功率55~280kW之间提升绞车的最佳驱动调速装置,可与现有的JKB󰀁2系列防爆提升机、JTPB型防爆绞车配套,作为成套绞车电控装置使用。

新汶矿业(集团)公司翟镇煤矿试验地点为后组一采轨道上山。后组一采轨道上山最大提升长度为650m,最大倾角为20!,服务年限约10年。翟镇煤矿后组一采区、三采区和四采区等三个采区共用一条轨道上山,服务年限长,担负的采区多,直接决定着开采后组一采、三采、四采的能力。后组一采轨道下山提升绞车设计选型为JKB󰀁2/30型防爆绞车,控制系统配装四象限变频调速系统,通过九个月工业性运行试验,完全达到了设计要求,主要表现在:

(1)采用四象限交-直-交无速度传感器矢量控制技术,实现无级调速,调速范围宽,调速精度高,

图1󰀁隔爆兼本安四象限变频调速系统主电路原理图

󰀁󰀁计算机控制板的作用是接收司机控制台来的提升机操作命令,例如正向运行、反向运行和速度控制电位器传送来的速度基准值产生不同频率的触发脉冲,同时根据反馈回来的电源电压、输出电压、输出电流等信号,利用软件中建立的电机数学模型计算出相应的电机速度值,达到闭环调节控制目的。模板进一步扩展了计算机控制模板功能,它增加的功能有:温度保护功能;1路模拟输入,1路模拟输出,4个继电器输入,1个继电器输出,1个调节器参与闭环控制。

液晶显示和控制板用于就地控制变频器的操作和变频器、电机的各项参数设置及运行方式的设置,同时显示变频器当前运行参数,记录变频器故障跳闸的次数、原因和最后一次故障跳闸的各项参数。2󰀁主要特点

󰀁󰀁(1)选用智能功率模块

󰀁󰀁主要是将功率器件、驱动模块和监测模块集中在一个模块中,保证了产品高质量,同时SKIIP的功率损耗小,为解决功率元器件在隔爆箱体中的散热提供了有利条件。

󰀂98󰀂󰀁

煤󰀁矿󰀁机󰀁电

󰀁

2008年第4期󰀁󰀁󰀁󰀁

提升机制动系统的故障及处理

孙林友,艾俊友,柳淑华,刘连君

(铁法煤业集团公司小康煤矿,辽宁调兵山112700)

摘󰀁要:󰀁对矿井主井、副井现有提升绞车制动系统存在的一些问题作出分析,通过技术改进,解决了单一制动系统可靠性差以及绞车运行中存在半闸制动的现象。关键词:󰀁提升机绞车;制动系统;改进中图分类号:TD53.

+

5󰀁󰀁󰀁文献标识码:B󰀁󰀁󰀁文章编号:1001-0874(2008)04-0098-02

FaultsandTreatmentofWinderBrakeSystem

SUNLin󰀁you,AIJun󰀁you,LIUShu󰀁hua,LIULian󰀁jun

(XiaokangCoalMine,TiefaCoalMiningGroupCo.,Ltd.,Diaobingshan112700,China)

󰀁󰀁目前煤矿提升机运行一般都采用PLC控制系统,以提高各类保护传输和控制元件执行的可靠性。但在提升机的制动方式上仍存在着一些缺陷,现分述如下,以期与同行们共同探讨。1󰀁单一紧急制动系统可靠性差

以我矿主井提升机为例:在正常情况下,如果出现超速或过卷等状况,PLC控制系统即可发出停车指令,使设置的液压站上起安全紧急制动的G3、G4液控电磁阀断电,绞车制动。但一旦出现G4液控阀窜液或被阀芯卡住等现象,则提升机将完全处于失控状态,会发生严重事故。2󰀁运行中的提升机处于半闸状态

以B159型液压站为例(见图1),当提升机进入正常提升过程中,液控电磁阀G4的线圈突然被烧变频器在低频运行时也保证有100%额定力矩输出;选配了数字式深度监视器,实现绞车过卷、超速、限速和减速等重要保护的双线制保护功能。实现了电动、发电反馈的自动转换,实现发电反馈制动,使绞车在下放重物时制动更平稳,操作更简便、更安全可靠。

(2)由于主要功率器件和计算机控制模件采用进口产品,基本达到免维护,大大提高了绞车的安全运行能力,降低了维修费用。同时节省了电能,节电

损、断电,此时,B管中的压力油将通过G4回油到蓄能器。如果提升机处在启动或等速运行状况时,蓄能器中的压力油仍可通过G4进入B管使盘型闸正常松闸;当提升机减速运行或停车制动时,A管中的压力油可通过电液调压装置回油,实现滚筒右边制动器紧闸,但B管中的压力油不能回油,滚筒左边制动器松闸,此时,提升机的一对制动闸一边处于松闸状态、而另一边在制动状态。出现这种状态,在提升过程中,司机是很难察觉的,很容易造成溜车、过卷等重大恶性事故。3󰀁改进措施

(1)增设后备紧急安全制动系统

为改变单一执行系统不可靠的状况,现在原制动系统中增设了2个两位三通电磁阀作为执行元件,如图1G7、G8所示。它们分别并联在液压站输出达35%以上。

(3)提高了功率因数,功率因数cos󰀂>0.95,而且输入电流波形基本上为正弦波,大大减小对电网的谐波污染。

(4)从开拓投资、节电及设备维护统计,合计年创经济效益20.5万元。

作者简介:朱振宝(1975-),男,工程师。1977年毕业于西安科技大学工业电气自动化专业,长期从事煤矿机电技术工作,发表论文10余篇。

(收稿日期:2008-02-26;责任编辑:姚克)