《矿山提升机改造方案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《矿山提升机改造方案（43页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、兰花集团莒山煤业有限公司主井提升机系统改造整改方案郑州广众科技发展有限公司二零一二年四月九日山西兰花集团莒山煤业有限公司主井主提升系统现安装有2JK-2.5（双筒2.5米）型提升机一部，主电机6000V、200KW、额定 转速730r/min,（以后要更换到JK-3/30E型提升机，主电机450KW, 电压6000V）。液压系统为双油泵电液调压阀式液压站，节流阀式二 级制动，油泵电机额定电压三相AC380V。润滑站为双齿轮泵整体式 润滑泵站，油泵电机额定电压三相AC380V。该电控系统调速方式是采 用交流绕线式电机转子串电阻八段调速,电控系统控制方式是建立在 继电器逻辑式控制架构上的TKD系列
2、提升机电控系统。2008年，国家安全监管总局、国家煤矿安全监察局发布的禁 止井工煤矿使用的设备及工艺目录（第二批（安监总煤装2008 49号）将TKD型绞车电控列为禁止井工煤矿使用的产品。2009年6月1819日，安标国家中心在重庆组织召开了煤矿提 升设备及电控装置专项研讨会，相关产品制造企业、设计研究院、国 家安全生产检测检验机构、国家安全生产专家组成员及国家安全监管 总局、国家煤矿安全监察局等多家单位的代表参加了会议。会议一致 认为，采用电磁继电式逻辑电路构成的提升绞车电控，存在性能可靠 性差、接触器触头易烧毁、故障率高、维护量大且困难、系统功能不 完备、参数标定困难、能耗高、效率低、噪声
3、大等较大缺陷，应采用 更为安全、可靠的技术予以替代。二、改造综述为响应国家安全监管总局、国家煤矿安全监察局的要求和保障矿 井提升的安全性、可靠性，根据国家煤矿安全监察局、煤矿安全规程 及兰花集团莒山煤业有限公司主井提升系统现状，郑州广众科技发展 有限公司通过对生产工艺流程、现场使用条件和现有设备的充分调研 和反复研讨、论证，在保障提升系统安全可靠的原则下，参照矿方建 议制定了兰花集团莒山煤业有限公司主井提升系统改造计划如下：1. 保留提升机主机（包括滚筒、减速机、主电机、传动连接部 件）。2. 保留润滑系统（润滑站及润滑管路）。3. 改造制动系统（保留制动器，保留原液压站，新增液压站， 改造液
4、压管道）。3.保留原电控的基础上，新增一套高压变频电控系统（包括操 作台、四象限变频器、高压开关柜，低压开关柜，由于矿方计划增容 提升能力，为免除后续重复投资和资源浪费，变频电控设计最大输出 功率为500KW ）。4. 为了进一步提高系统的安全性、可靠性和响应矿方要求及建 议，新增原电控系统与新装电控系统的切换装置一套（可实现主电机 电源切换，液压站油路切换，润滑站电源切换），两套电控系统独立 过卷、松绳、闸保、到位、满仓、减速点、深度指示器失效等安全传 感信号。共享信号通讯系统。5. 新增提升机综合后备保护装置（KTH12型）一套。三、高压变频电控系统技术方案1. 概述兰花集团莒山煤业有公司
5、主井原电控系统系统属于有级调速，具有低速转矩小，转差功率大，启动电流和换档电流冲击大，中高速运行振动大，制动不安全不可靠，对再生能量处理不力，低速运行到 终点时易出现过卷”现象，故障率高，运行效率低等缺点，因此拟对 原有提升机控制系统进行变频改造。根据矿方要求，我方做KTJ-P 系列变频提升机电控技术方案以满足莒山煤矿主井提升机提升运输 的工艺要求。此方案具有以下特点：(1) 、所提供的电控装置能够完全满足提升系统运行的要求，并 留有一定的过载能力和安全富裕系数。其中静态、动态性能指标完全 满足主电机四象限运行的要求。(2) 、电控装置以全数字控制为核心。其中电动机驱动控制系统 采用汇川技术股
6、份有限公司生产的HD92-F060/630型高压变频器产 品；操作及监控系统采用三菱FX2N系列可编程序控制器(PLC)。(3) 、交流电动机高压变频装置由移相变压器、功率单元和控制 器组成，每相有多个功率单元串联，高高结构，6KV直接输出。(4) 在20-100%的调速范围内，变频系统不加任何功率因数 补偿的情况下输入端功率因数达到0.95。(5) 变频装置输出符合IEEE519 1992及中国供电部门对电压 失真最严格的要求，高于国标GB14549-93对谐波失真的要求。(6) 变频器效率达到98%以上，变频装置整个系统的效率(包 括隔离变压器等)在重载时达到96%以上。(7) 、安全回路
7、等关键控制及监控回路采用PLC软件程序与硬件 电路冗余结构设计。(8) 、设置电子监控器，实现全行程范围内的速度保护。(9) 、电控装置所用低压电器如断路器、继电器等均选用知名品牌产品。(10) 、电控装置设计以安全可靠、技术先进、维护方便为原则。 模块化组件、组合柜结构，尽量减少设备与设备之间的连接电缆，节 省工程成本及维护费用。(11) 、电控系统中关键电路包括安全回路采用两线制或三线制 冗余设计，确保可靠运行。2. 设计制造遵循的标准与依据a. 煤矿安全规程(2010版)。b. 进口电气设备遵守国际电工委员会IEC标准。c. 现行国家电工委员会及其它有关标准。d. 矿山电力设计规范GB5
8、0070-94e. JB4263-86交流传动矿井提升机电控设备技术条件f. 煤矿地面多绳摩擦式提升系统设计规范MT5021-1997g. 金属非金属地下矿山安全规程GB16424-1996h. 低压配电设计规范GB50054-95i. 工业过程测量和控制装置的电磁兼容性GB/T13926-92j. 直流传动矿井提升机电控设备第二部分晶闸管电控设备(JB/T6754.2-93)k. 快速瞬变干扰实验IEC61000-4-4l. 浪涌抗扰性实验IEC61000-4-5m. 干式变 电机定额和性能ZBC552000n. (89)中煤总生机字第电气128号文件规定的各项保护及后备保 护功能。o.外壳
9、防护等级的分类(GB4208-84)p.矿井提升机电控、制动系统技术规范q.用户提供的现场数据及要求3. 产品性能简介3.1变频调速系统调速系统采用汇川技术股份有限公司生产的HD92-F060/630型高 压变频器，该变频器由主控制柜、功率单元柜、变压器柜、工频旁路 柜（选配）组成。HD9X系列高压变频器是汇川技术研发和生产的通 用型交流变频调速系统，系统是基于高速ARM、DSP、FPGA的智能控 制器，并采用成熟的功率单元串联叠波技术、矢量控制技术、优化的 叠波PWM控制技术，实现优质的可变频变压的正弦电压和正弦电流的 输出。其工作原理和主要特点如下（1）主控制柜主要由核心控制板、接口板、光
10、纤板、PLC等组成核心控制板主要由ARM、DSP、FPGA组成ARM子系统主要完成和触摸屏、PC端应用程序、参数设定、故障和状态信息读取和保存DSP子系统主要完成电机控制算法，配合A/D、D/A完成系统电压、 电流的采集和输出FPGA子系统通过光纤板主要完成功率单元的脉冲生成，以及单元状态的采集（2）功率单元柜每相串联39个单元，形成3kV10kV高压输 出单元输入为三相690V，输出为单相0690V单元为交-直-交不控三相整流/单相逆变输出结构。整流侧为二极管不可控整流。逆变侧为IGBT模块H桥单相逆变通过对逆变桥进行正弦调制PWM控制,得到正弦的单相交流输出。（3 ）变压器柜内装移相变压器
11、二次侧给每个单元独立供电，构（4 ）成多级移相叠加的整流方式，此结构大大改善了网侧电流 波形，提高网侧功率因数，降低了设备对电网的谐波污染。（5 ）旁路柜为选配部件，其作用是党功率单元部分出现故障时, 通过旁路柜旁路故障单元，变频装置可以降容使用，从而提高保障了 提升机运行的安全系数。（6 ）变频装置整体拓扑结构主变压器变频器拓扑结构图3.2主控台主控台由两台PLC、数模转换模块、模数转换模块、触摸屏、 电流检测模块、电流转换模块、应急提升模块、语言报警功能模块、 液压站控制模块、润滑站控制模块等组成。主控台是该变频电控系统的控制核心。除位置、速度、温度、压 力、电流等必要的信号采集传感器和终
12、端执行设备外，所有控制回路 装到操作台中。司机可操作主控台上的开关及按钮来控制提升机运 行，并通过指示灯和触摸屏及时了解提升机的运行状态及运行参数。 可显示提升机的运行状态、运行参数及各种控制元器件的工作情况， 具有监控功能。该主控台采用技术先进、性能可靠的PLC （可编程序控制器）， 按安全回路双线制的设计原则，配以研制生产的多种检测控制组件完 成了提升机运行过程中应有的逻辑控制、时间和速度控制，具有按行 程的速度给定、位置、行程闭环控制以及上述各种情况下的安全保 护。具有逻辑编程简单、安全保护可靠、状态显示齐全、语言报警 等功能，可扩展上位监控系统实现与调度室计算机的联网与远程诊 断，提高
13、了矿井现代化管理的水平。3.3高压电源柜高压电源柜采用双回路电源进线，真空断路器分合闸控制，具备 完善的短路、过流保护功能，进线隔离开关机械连锁，有限防止 误操作。3.4低压电源柜双回路进线，手动切换。给出提升机电控设备所需低压电源，包括变频器控制电源；提升机辅助设备(液压站、润滑站)电源；UPS 电源、交流稳压电源等；并且提供备用电源。4, 提升系统安全保护安全回路由PLC1和PLC2同时实现，称为双线制安全回路，具有 过卷保护功能、过速保护功能、限速保护功能、减速点报警及自动减 速保护功能、闸间隙保护功能、深度指示器失效保护功能、紧急安全 制动功能，其中过卷、过速、限速、自动减速功能保护装
14、置设置为相 互独立的双线形式，同时将硬件过卷、电源故障、紧急制动等重故障 直接构成继电安全回路，从而构成多重安全保护。根据故障的性质和危害安全及工作状态的程度，安全保护按故障的性质分成三类进行处理：(1) 一类故障 发出声光报警，系统立即实施安全制动，抱闸 停车。一类故障主要包括：电源失压故障；变频器进线开关跳闸；变频调速回路故障；制动系统油压故障；提升容器过卷；松绳故障；深指故障；提升运行超过最大速度15% ；提升运行减速段过速10%;提升容器到达终端时的速度超过2m/s；一错向操作；信号系统故障；信号系统急停、按下紧急安全制动钮。(2) 二类故障 发出声光警报，系统立即实施电气制动，按电
15、气制动减速度减速，当速度降低到0.5m/s以下时，实施安全制动， 抱闸停车。二类故障主要包括：电源欠压；变频装置过压保护熔断器熔断；主电机过载；打点停车；按下电气制动钮。(3) 三类故障发出声光报警，允许一次提升循环结束后再停 车，并进行闭锁部不允许下一次开车。三类主要包括：一主电机轻度过载；闸瓦磨损、弹簧疲劳；润滑油超欠压制动油超温5. 电控系统图监控机主控机PLCPLC润滑站液压站心信息报警I 操作信号I 面板信号I制动油压提升过卷 钢丝绳松 深指失效 提升到位 减速信号 弹簧疲劳 闸挖磨扌调绳信号 煤位超高 润滑油压 外部急停 外围信号电控系统图四、液压站及切换装置方案1液压站1.1随着科学技术发展，矿井提升机的安全、可靠运行，对液 压站提出了新的要求，为此在兰花集团莒山煤业有限公司主机提升 系统改造中，我们选用了 TE160双电机、双油泵储能式二级制动 液压站。TE160液压站适用于XKT、XKT-B型、JK型双筒矿井提 升机和带盘
