礦用帶式輸送機(jī)電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用價(jià)格

上海躍爾自動(dòng)化科技有限公司 

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一、總體說明

      隨著電力電子技術(shù)、控制技術(shù)和電力器件制作工藝的進(jìn)步，變頻器技術(shù)發(fā)展迅速，變頻器在風(fēng)機(jī)、水泵、提升機(jī)、皮帶機(jī)等方面的應(yīng)用已很成熟。以前的礦用皮帶輸送機(jī)一般都采用工頻拖動(dòng)，液力耦合器傳動(dòng)，存在傳動(dòng)效率低、啟動(dòng)電流沖擊及機(jī)械沖擊大、無(wú)法功率平衡等問題，造成了系統(tǒng)運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)；皮帶和液力耦合器磨損嚴(yán)重，維修及維護(hù)成本高；存在無(wú)功環(huán)流損耗。因此對(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)采用變頻控制，能有效降低企業(yè)生產(chǎn)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益；控制系統(tǒng)本身良好的控制性能和完善的保護(hù)環(huán)節(jié)能有效避免事故的發(fā)生和延長(zhǎng)皮帶機(jī)的使用壽命。

二、設(shè)計(jì)依據(jù)及設(shè)計(jì)原則

2.1、本電控系統(tǒng)設(shè)備符合下列標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定和要求：

1、《煤礦安全規(guī)程》

2、《交流傳動(dòng)礦井提升機(jī)電控設(shè)備技術(shù)條件》（JB4263-86）；

3、《交流電機(jī)半導(dǎo)體變頻調(diào)速裝置總技術(shù)條件》（GB12668-1990）；

4、《電控設(shè)備  第二部分  裝有電子器件的電控設(shè)備》（GB/T3797-1998）

5、《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》（GB/T14549-1993）；

6、現(xiàn)行國(guó)家電工委員會(huì)及其它有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；

7、進(jìn)口電氣設(shè)備遵守國(guó)際電工委員會(huì)IEC標(biāo)準(zhǔn)；

8、電控裝置的靜動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)完全滿足提升機(jī)的運(yùn)行要求；

9、電控裝置能夠承受提升機(jī)和通風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的地坪振動(dòng)；

2.2設(shè)計(jì)依據(jù)

電機(jī)參數(shù)

型號(hào)：                         功率：2×280KW 

電壓：660 V                數(shù)量：2臺(tái)

轉(zhuǎn)速： 1490r/min

運(yùn)輸機(jī)參數(shù)

型號(hào)：                            運(yùn)量：

機(jī)長(zhǎng)： 500m                  帶寬：1200mm

帶速：                         運(yùn)行方式： 

上運(yùn)角度：

三、系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)

3.1、主要技術(shù)參數(shù)

1）主回路電源電壓： 660V

2）.控制電機(jī)功率：2×280KW

3）過載能力：150%  60s； 200%  5s

4）調(diào)速范圍：100：1

5）控制電源：220V\24V(無(wú)需單獨(dú)提供，由電控內(nèi)部變換）

6）邏輯控制方式：PLC主控

3.2、工作環(huán)境條件

1）海拔高度不超過1000m

2）環(huán)境溫度不超過 -10～+40℃

3）環(huán)境相對(duì)濕度不大于95%（25℃）

4）無(wú)爆炸性氣體（甲烷）和煤塵的環(huán)境中

5）無(wú)強(qiáng)烈振動(dòng)和沖擊的地方

6）無(wú)破壞金屬和絕緣材料的腐蝕性氣體的地方

7）能防止水滴滲入的地方

8）安裝種類：Ⅲ類

9）污染等級(jí)：3級(jí)。        

3.3、貯運(yùn)氣候環(huán)境條件

1）高溫：+60℃

2）低溫：- 20℃

3）環(huán)境相對(duì)濕度不大于95%（25℃）。

四、電控裝置總體技術(shù)方案

4.1總體技術(shù)方案

變頻帶式輸送機(jī)電控系統(tǒng)，分別采用2臺(tái)高性能矢量控制型變頻器控制2臺(tái)電動(dòng)機(jī)，構(gòu)成主從驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，通過各類傳感器采集設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息，配合控制系統(tǒng)完成所有的工藝控制和保護(hù)功能。

4.2控制系統(tǒng) 

本系統(tǒng)由主控臺(tái)、變頻柜、電源柜和制動(dòng)柜組成，安放于控制室內(nèi)。該主控臺(tái)采用技術(shù)先進(jìn)、性能可靠的可編程控制器，配以多種檢測(cè)、控制組件完成輸送機(jī)運(yùn)行過程中應(yīng)有的設(shè)備閉鎖控制、速度閉環(huán)控制、各種安全保護(hù)和工作狀態(tài)顯示。司機(jī)可操作控制臺(tái)上的操作手柄及按鈕來控制皮帶輸送機(jī)的運(yùn)行，并通過指示燈、儀表、及人機(jī)界面了解輸送機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)及運(yùn)行參數(shù)。

4.3主要控制單元 

變頻調(diào)速柜是該系統(tǒng)的調(diào)速單元，采用ABB或?qū)m川公司的全數(shù)字、矢量控制型變頻器作為主控原件，通過軸編碼器及PG卡的數(shù)據(jù)反饋，實(shí)現(xiàn)高精確度的速度和力矩控制。同時(shí)完成對(duì)電機(jī)啟動(dòng)、調(diào)速等控制過程，與主控臺(tái)等單元共同構(gòu)成全數(shù)字、高性能的變頻帶式輸送機(jī)電控系統(tǒng)。

主控臺(tái)是系統(tǒng)的控制中樞，通過操作人員的操作，可完成對(duì)輸送機(jī)的所有控制。通過操作面板和觸摸屏的操作，可對(duì)控制方式和運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行設(shè)定，監(jiān)視輸送機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)的設(shè)置。

電源柜具有雙電源進(jìn)線（即雙回路供電），保障了生產(chǎn)的連續(xù)性。同時(shí)向變頻柜、主控臺(tái)進(jìn)行饋電。完善的過電流、短路、欠電壓保護(hù)功能，使設(shè)備運(yùn)行更安全。

制動(dòng)單元可吸收輸送機(jī)運(yùn)行當(dāng)中產(chǎn)生的過電壓，從而形成輸送機(jī)的四象限運(yùn)行。

五、系統(tǒng)特點(diǎn)

本電控裝置可以任意設(shè)定皮帶的起動(dòng)時(shí)間和運(yùn)行速度，在很大程度上避免了直接起動(dòng)給設(shè)備帶來的機(jī)械沖擊；任意的速度調(diào)節(jié)給檢修、更換皮帶等帶來了很大的方便，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的煤量情況可以降頻使用（在現(xiàn)階段煤量不是很大的情況下），節(jié)能效果非常明顯。

5.1、主控臺(tái)采用日本三菱公司的FX2N型PLC作主控器件。并完全按GB/T17626電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。

5.2、由于控制系統(tǒng)采用PLC進(jìn)行控制，可以很容易的實(shí)現(xiàn)主皮帶機(jī)和前后級(jí)設(shè)備的閉鎖控制。

5.3、主控臺(tái)通過實(shí)時(shí)檢測(cè)輸送機(jī)的速度，控制輸送機(jī)在零速時(shí)制動(dòng)器動(dòng)作，自動(dòng)抱閘，避免了輸送機(jī)的溜車和變頻器、電機(jī)過流。

5.4、采用變頻器完成電機(jī)的啟動(dòng)調(diào)速，可實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)的平穩(wěn)啟動(dòng)和調(diào)速要求外，在長(zhǎng)時(shí)間低速運(yùn)行（如運(yùn)人、驗(yàn)繩、驗(yàn)帶）狀態(tài)下，具有明顯的節(jié)能效果。

5.5、變頻器通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)交換，具有運(yùn)行參數(shù)自動(dòng)調(diào)整功能，具有良好的主、從電機(jī)動(dòng)態(tài)跟隨性，保證多電機(jī)的功率平衡性。

5.6、系統(tǒng)具備全面的故障監(jiān)測(cè)、可靠的故障報(bào)警保護(hù)功能。具有過電壓、過電流、欠電壓、短路、接地、過熱等多種保護(hù)功能。

5.7、具備低速驗(yàn)帶功能。驗(yàn)帶速度為0.2米/秒～VE額定速度可調(diào)。

六、主要電控設(shè)備的主要特點(diǎn)

6.1 全數(shù)字、矢量控制型變頻調(diào)速系統(tǒng)

采用兩臺(tái)全數(shù)字、矢量控制型變頻器，分別向兩臺(tái)電機(jī)供電，同時(shí)完成對(duì)電機(jī)起動(dòng)、調(diào)速等控制過程。本設(shè)備具有如下特點(diǎn)： 

1）同步運(yùn)行和自動(dòng)功率平衡的實(shí)現(xiàn)，使雙拖動(dòng)的兩臺(tái)電機(jī)負(fù)荷分配均衡，速度控制同步；

2）起動(dòng)防沖擊控制（“S”型給定曲線），在啟動(dòng)制動(dòng)的過程中使皮帶抖動(dòng)最小，加、減速度變化率≤0.4m/s2

3）采用磁場(chǎng)定向閉環(huán)控制（矢量控制）方式，可準(zhǔn)確地維持和限定預(yù)先給定的轉(zhuǎn)矩；良好的開環(huán)和閉環(huán)控制性能；

4）故障自診斷功能（缺相、欠壓、過流、過載等）；

5）頻率指令由模擬信號(hào)（0~10V或4~20mA信號(hào)）給定；

6）根據(jù)電壓反饋，自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電壓，使其不受電網(wǎng)電壓和負(fù)載變化的影響，保護(hù)電機(jī)免受因長(zhǎng)期電壓過高而導(dǎo)致的絕緣損傷或磁密過高而引起的鐵芯過度發(fā)熱。

7）內(nèi)置全數(shù)字PID，可根據(jù)用戶要求進(jìn)行閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)恒壓、恒流運(yùn)行

限流功能；

8）寬廣的輸入電壓范圍，更適合國(guó)內(nèi)電網(wǎng)條件 

6.2  操作控制系統(tǒng)

1）選用日本三菱公司的FX2N系列PLC。還有硬件上的聯(lián)鎖和看門狗電路，對(duì)PLC的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)視，防止因?yàn)?/span>PLC死機(jī)或其他意外原因造成PLC故障時(shí)能及時(shí)監(jiān)測(cè)并參與安全保護(hù)。

2）PLC部分由FX2N系列PLC、模擬量I/O模塊等硬件組成，輸入輸出口留10%的余量。

3）PLC應(yīng)用軟件能完成運(yùn)輸機(jī)手動(dòng)、自動(dòng) 、檢修、緊急控制開車等運(yùn)行方式的控制要求。

4）實(shí)現(xiàn)完善的保護(hù)功能，完成過負(fù)荷、欠電壓、短路、超速、打滑、跑偏、等監(jiān)控與保護(hù)，并與一次開車回路聯(lián)鎖，報(bào)警和自動(dòng)保護(hù)；可與皮帶機(jī)綜合保護(hù)裝置如煙霧、瓦斯、縱向撕裂、急停等對(duì)接，并完成各項(xiàng)安全保護(hù)。

5）軟件和硬件冗余的安全回路。

6）系統(tǒng)通過各種傳感器對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的電機(jī)電流電壓、煤倉(cāng)煤位、跑偏、拉繩急停、速度、堆煤等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控，設(shè)備運(yùn)行和故障狀態(tài)在觸摸屏上實(shí)時(shí)顯示。

7）自動(dòng)灑水裝置由電磁閥、自動(dòng)水閥、水管噴嘴和閥門等組成，系統(tǒng)根據(jù)溫度、煙霧等傳感器提供的信號(hào)，可自動(dòng)控制該設(shè)備的起停進(jìn)行灑水、滅塵、滅火。

七、運(yùn)行效果及分析

1.真正實(shí)現(xiàn)了皮帶運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)的軟起動(dòng)

運(yùn)用變頻器對(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，運(yùn)用變頻器的軟起動(dòng)功能，將電機(jī)的軟起動(dòng)和皮帶機(jī)的軟起動(dòng)合二為一，通過電機(jī)的慢速起動(dòng)，帶動(dòng)皮帶機(jī)緩慢起動(dòng)，將皮帶內(nèi)部貯存的能量緩慢釋放，使皮帶機(jī)在起動(dòng)過程中形成的張力波極小，幾乎對(duì)皮帶不造成損害。

2.實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)多電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)的功率平衡

應(yīng)用變頻器對(duì)皮帶機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)，采用主從控制，實(shí)現(xiàn)功率平衡。

3.降低設(shè)備的維護(hù)量

變頻器是一種電子器件的集成，它將機(jī)械的壽命轉(zhuǎn)化為電子的壽命，壽命很長(zhǎng)，大大降低設(shè)備維護(hù)量。同時(shí)，利用變頻器的軟起動(dòng)功能實(shí)現(xiàn)皮帶運(yùn)輸機(jī)的軟起動(dòng)，起動(dòng)過程中對(duì)機(jī)械基本無(wú)沖擊，也大大減少了皮帶機(jī)系統(tǒng)機(jī)械部份的檢修量。相應(yīng)的降低了維修費(fèi)用。

4.方便皮帶檢修

采用變頻調(diào)速后，可將皮帶機(jī)運(yùn)行速度降到很慢，解決了以前由于皮帶機(jī)運(yùn)行速度過快而難于檢修皮帶的問題，提高了皮帶的檢修效率。

5.節(jié)約能源

通常情況下，煤礦用電機(jī)在設(shè)計(jì)過程中放的裕量比較大，工作時(shí)絕大部分不能滿載運(yùn)行，電機(jī)工作于滿電壓、滿速度而負(fù)載經(jīng)常很小，也有部分時(shí)間空載運(yùn)行。由電機(jī)設(shè)計(jì)和運(yùn)行特性知道，電機(jī)只有在接近滿載時(shí)才是效率最高、功率因數(shù)最佳，輕載時(shí)降低，造成不必要的電能損失。這是因?yàn)楫?dāng)輕載時(shí)，定子電流有功分量很小，主要是勵(lì)磁的無(wú)功分量，因此功率因數(shù)很低。采用變頻器驅(qū)動(dòng)后，在整個(gè)過程中功率因數(shù)達(dá)0.9以上，大大節(jié)省了無(wú)功功率。

采用變頻器驅(qū)動(dòng)之后，電機(jī)與減速器之間是直接硬聯(lián)接，中間減少了液力偶合器這個(gè)環(huán)節(jié)。而液力偶合器本身的傳遞效率是不高的，并且液力偶合器主要是通過液體來傳動(dòng)，而液體的傳動(dòng)效率比直接硬聯(lián)接的傳動(dòng)效率要低許多，因而采用變頻器驅(qū)動(dòng)后，系統(tǒng)總的傳遞效率可提高5%～10%。

在變頻運(yùn)行中，在運(yùn)煤量不大的下或空載的情況下，可將皮帶機(jī)的運(yùn)行速度降低，也可節(jié)約一部分電量。

供貨明細(xì)表