132KW防爆变频电控方案.pdf

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1、 ZJT 矿用绞车防爆变频电控系统ZJT 矿用绞车防爆变频电控系统 方案设计书 兖州东方机电有限公司 2008 年 5 月编制 厂址：山东邹城市南屯 电话：（0537）5446650 兖州东方机电有限公司 电话：0537-5446650 5447742 公司网址：WWW.YZDFJD.COM E-mail： 1 一、ZJT 提升机用隔爆兼本质安全型变频调速电控设备简介 一、ZJT 提升机用隔爆兼本质安全型变频调速电控设备简介 ZJT 系列矿用隔爆兼本质安全型变频调速装置主要应用于煤矿井下具有煤尘、瓦斯等爆炸危险环境中。功率器件（IGBT）、滤波电容、控制核心等主要器件采用进口产品，保证了长期运

2、行的可靠性。本产品采用矢量控制技术，具备完善的电机保护和优良的调速性能，可以实现电机的软启动、软停止，根据负荷情况，自动调节电机速度，减小电机启动对电网的无功冲击，同时通过配备外围传感器，可以实现变量的动态控制，达到节能目的。适用于煤矿井下防爆提升机、胶带运输机、刮板运输机、泵站、风机等设备的电气控制。在应用于提升机类负载时，选择能量回馈型的四象限变频调速装置，结合隔爆兼本质安全型 PLC 控制箱和本质安全型操作台，实现提升机的启动、加速、匀速、减速、停车以及电气制动等过程。此外，本电控设备还可作为胶带运输机、刮板运输机、风机、水泵及其它设备电机的变频调速、起停和保护控制，实现节能降耗、安全生

3、产、延长设备使用寿命等目的。1、使用环境：1、使用环境：a）安装地点的海拔高度不超过2000m；b）周围环境温度为-5+40，相对湿度不大于95%（+20）；c）在有甲烷或煤尘爆炸危险的场所；无破坏金属和绝缘材料的腐蚀性气体的地方；d）环境污染等级为3级，安装类别为类；e）输入电压波形为正弦波；f）输入电压幅值波动不超过额定值15%；频率波动不超过额定值的2%；2、系统组成：2、系统组成：2.1 本电控设备的系统框图见图 1。2.2 本电控设备由以下几个部分组成 a：ZJT-132/660P 矿用隔爆兼本质安全型变频器 b：ZJT-132/660K 变频调速装置用隔爆型电抗器 c：ZJT-13

4、2/660L 变频调速装置用隔爆型滤波器 d：KXJB1-5/110矿用隔爆兼本质安全型可编程控制箱 e：THC-1矿用本质安全型操作显示台 f:QHBM-1矿用本质安全型编码器 g：KHX-1矿用本质安全型永磁限位开关 兖州东方机电有限公司 电话：0537-5446650 5447742 电源进线AC660VZJT-132/660L滤波装置ZJT-132/660K电抗器装置ZJT-132/660P变频调速装置KXJB1-5/110矿用隔爆兼本质安全型可编程控制 THC-1矿用本质安全型操作显示台减速箱牌坊指示器PGPG巷道滚筒信号系统液压站斜巷挡车控制井下地面地面监控计算机KTN1矿用隔爆兼

5、本质安全型智能通讯分站光纤交换机说明：1、点划线框内为远程网络监控部分，不包含在本系统中，为今后可扩展部分。2、紫色实线为控制及现场通讯电缆3、红色实线为光纤4、橙色实线为网线 图 1 系统原理框图 公司网址：WWW.YZDFJD.COM E-mail： 2兖州东方机电有限公司 电话：0537-5446650 5447742 公司网址：WWW.YZDFJD.COM E-mail： 3 二、防爆变频调速绞车电控系统方案设计 二、防爆变频调速绞车电控系统方案设计 1、设计的标准及设计原则 1、设计的标准及设计原则 1.1、主要设计标准 2006 版本煤矿安全规程 GB3836.1-2000 爆炸性

6、气体环境用电气设备第一部分：通用要求 GB3836.2-2000 爆炸性气体环境用电气设备第二部分：隔爆型“d”GB3836.4-2000 爆炸性气体环境用电气设备第四部分：本质安全型“i”GB/T12668-2002 调速电气传动系统 GB/T15969-1995 可编程控制器 GB/T10609-1989 技术制图 GB/T4728-1985 电气图用图形符号 1.2、设计原则 安全可靠性原则，选用优质元器件，保证设备运行的高可靠性 本质安全型工艺软件设计原则 网络化设计原则，利用网络的高可靠性，保证设备安全运行并减少现场控制电缆 数字化设计原则，保证系统各个性能参数的精度 用户特殊工艺需

7、求原则，根据现场使用习惯及使用情况，进行特殊工艺设计 2、系统主要设备选型及技术参数 2、系统主要设备选型及技术参数 根据用户技术要求，结合东方公司 ZJT 防爆兼本质安全型变频调速装置系统，对主要设备选型如下：2.1 ZJT-132/660P矿用隔爆兼本质安全型变频调速装置 a）变频器功率元件（IGBT）选用德国赛米控公司产品 b）输出频率 050HZ，连续可调 c）过载能力 1.5In 两分钟 2In 一分钟 d）额定电压：AC660V 额定功率：132kW e）矢量控制变频器，采用 SPWM 控制技术，四象限回馈制动 兖州东方机电有限公司 电话：0537-5446650 5447742

8、公司网址：WWW.YZDFJD.COM E-mail： 4 2.2 ZJT-132/660K矿用隔爆变频调速装置用电抗器箱 a）额定工作电压：AC660V b）额定工作功率：132KW 2.3 KXJB1-5/110 矿用隔爆兼本质安全型可编程控制箱 a）控制 PLC 选用西门子 S7-300PLC，采用双 PLC 系统结构，两套系统相互监控 b）控制箱内继电器采用欧姆龙产品 c）控制箱内主要电气元件选用进口产品 2.4 THC-1 矿用本质安全型操作显示台 a)内设西门子 ET200 分站 b)具有电压、电流、速度、提升容器位置以及各种信号显示功能 c)设有主令及制动手柄、功能选择开关以及必

9、要的控制按钮，完成绞车操作功能 2.5 信号系统及斜巷自动挡车控制 本套绞车电控系统中，留有与信号系统、斜巷自动挡车控制等进行接口的输入输出接口。绞车电控系统根据信号系统打点情况确定绞车运行方向和速度大小，实现与信号的安全闭锁，同时实现与防跑车系统的安全闭锁，控制巷道内挡车装置的打开与关闭，并根据挡车装置动作情况和矿车行程距离来判断防跑车系统的状态。3、系统主要功能描述 3、系统主要功能描述 3.1、主要保护功能 序号 序号 名 称 名 称 描 述 描 述 电控系统主要保护 电控系统主要保护 1 过卷 过卷开关动作或者 PLC 计算高度过卷，提升机紧急制动 3 提升机过速 提升机运行速度超过最

10、大速度的 15%，提升机紧急制动 3 限速保护（2m/s 限速）提升容器到达终端位置时超过限值，提升机紧急制动 4 过负荷和欠电压 提升机紧急制动 5 深度指示器失效 当指示器失效时，提升机紧急制动 6 闸间隙保护装置 当闸间隙超过规定值时，自动报警。7 松绳保护 在钢丝绳松弛时自动断电并报警 8 运行方向错误 提升机运行方向、速度与给定不一致，提升机紧急制动 9 司机台紧急停车 提升机紧急制动 10 信号系统紧急停车 提升机紧急制动 11 变频器故障 提升机紧急制动 12 液压站故障 提升机紧急制动 13 主电机温度报警 闭锁提升机 14 主轴承温度报警 闭锁提升机 兖州东方机电有限公司 电

11、话：0537-5446650 5447742 公司网址：WWW.YZDFJD.COM E-mail： 515 制动油温 闭锁提升机 16 矿车掉道保护 提升机紧急制动 变频器自身主要保护功能 17 电机过载保护 1.2Ie 过载 2 分钟变频器动作，提升机制动 18 欠/过压保护 提升机紧急制动 19 断相保护 提升机紧急制动 20 瞬时断电保护 提升机紧急制动，再次送电系统不能自启 3.2、控制功能 系统控制核心采用西门子 S7-300 系列 PLC，实现电控系统的控制和绞车状态监控，完成绞车控制的所有保护。控制系统包括 2 套一套 S7 300 系列 PLC，一套主控 PLC 承担提升机的

12、程序控制、行程控制、状态监测、各种保护。一套完全独立的监控 PLC 完成系统的系统状态监控，完成提升机后备保护。在主控 PLC 故障时，监控 PLC 投入到应急工作状态，接管系统的控制功能，完成本次提升。PLC 通过编码器和接近开关精确确定矿车位置，生成系统的速度包络线（S 曲线），并能实现提升高度校正、提升高度掉电记忆等功能，根据信号系统的水平选择信号确定提升高度，根据信号系统打点情况确定绞车运行方向和速度大小，实现与信号的安全闭锁，同时实现与防跑车系统的安全闭锁，控制巷道内挡车装置的打开与关闭，并根据挡 车装置动作情况和矿车行程距离来判断防跑车系统的状态。提升高度根据矿车实际位置进行校正，

13、保证停车精度 提升高度根据矿车实际位置进行校正，保证停车精度 在矿车经过轨道传感器，传感器动作瞬间绞车行程距离自动校正为开关到上车场到位位置的实际距离，避免了运行过程中的累积误差。根据实际行程进行速度计算，生成系统的速度包络线并通过变频器进行精确速度控制和行程控制，矿车到位自动停车。掉电记忆提升高度 掉电记忆提升高度 PLC 内部程序实时记忆绞车行程距离，在系统出现意外掉电时，绞车电控系统记忆矿车的实际位置，并通过 PLC 内部电池进行保持。在系统重新上电后通过上电复位程序从保存区域读出掉电时的距离，操作台数码行程表自动显示矿车实际位置，在系统再一次运行时保证按正常的速度包络线运行，完成系统的

14、启动、加速、匀速、自动减速、爬行、到位自动停车。实现与信号系统的安全闭锁 实现与信号系统的安全闭锁 实现打点信号与绞车运行的闭锁。没有信号不能行车，信号发出后绞车电控系统根据信号打点方向运行，信号紧停直接进绞车电控安全回路，实现信号紧停时绞车紧急停车。同时信号系统实现多水平信号之间的打点闭锁，在绞车运行过程中，只响应对应水平的打点信号，但是停点全线均可，直通绞车房。信号检修时，闭锁绞车。兖州东方机电有限公司 电话：0537-5446650 5447742 公司网址：WWW.YZDFJD.COM E-mail： 6实现与斜巷安全设施的闭锁 实现与斜巷安全设施的闭锁 实现防跑车与绞车的闭锁。防跑车

15、装置采用常闭式机构，根据矿车实际位置，自动打开 和关闭防跑车装置，防跑车装置带有位置检测，当防跑车装置出现故障时，绞车紧急停车，同时报警。防跑车装置进行检修时，闭锁绞车。系统操作模式设计 系统操作模式设计 电控系统的操作模式（通过操作台上的转换开关进行选择）：在自动模式下，绞车司机可以离开操作台，电控系统根据信号系统确定提升高度、运行方向及速度大小，提升速度不超过 4m/s，加减速度不超过 0.5m/s2，实现系统自动运行，。在手动模式下，根据打点信号和主令手柄给定的大小确定系统运行方向和速度大小，速度大小可以根据手柄进行调节，此操作模式需要绞车司机的参与，在不能自动运行时可以使用此模式。在检

16、修模式下，系统最大速度受到限制（根据东滩工艺要求控制在 0.3m/s0.5m/s），同时受主令手柄给定大小的限制，速度可以连续调节，满足检修时的需要。3.3、网络功能 本套电控系统采用网络化结构设计，PLC 控制箱与操作台之间采用 Profibus-DP 网络 进行网络联接，这样提高了系统可靠性，节约了现场电缆。随着矿井信息化的逐步推进，工业以太网络的逐渐成熟，光纤网络已经广泛应用于煤矿井下。本套电控系统可以装设光纤以太接口，电控系统可方便地通过 KTN1 型矿用隔爆兼本质安全型智能通讯分站（东方公司产品）与地面信息化网络联网，实时地把井下绞车运行信息上传至地面，便于地面技术人员对电控系统进行

17、监控。4、系统主要特点4、系统主要特点 4.1、系统可以预留了远程监控接口，可以通过通讯分站与地面监控中心联网，以方便地面技术工程师实时监控井下绞车电控运行状态，并及时分析处理井下绞车电控系统故障。4.2、变频调速电控设备按煤矿安全规程要求进行设计，对等速过速，井口过速，深度指示器实效，过卷等关键保护实现双重或者多重化，保障系统运行安全可靠。4.3、变频调速电控设备针对提升机负载特点进行专业设计。在上海防爆站经过严格型式试验，包括保护性能试验以及重载下放时的电能回馈制动性能试验。4.4、变频箱和可编程控制箱采用隔爆兼本质安全型设计，操作及检测设备为本质安全型 设计。本安隔离回路采用无触点的隔离

18、方式，彻底避免普通开关接点接通和关断过程中产 兖州东方机电有限公司 电话：0537-5446650 5447742 生的火花，最大限度保证系统的安全性。4.5、系统具有良好的电磁兼容性，设有专门电源滤波器，有效减少变频器运行过程中对电网的污染和对其他电子设备的干扰。4.7、采用网络化、数字化设计，保证系统的安全运行性能及控制精度，有效减少了现场 控制电缆的硬线连接，减少了系统故障点。5、电控系统配置明细表 5、电控系统配置明细表 序号设备名称规格型 号数量设备尺寸生产厂家1隔爆变频箱ZJT-132/660P1118010801172东方机电2隔爆电抗箱ZJT-132/660K189010376

19、30东方机电3隔爆滤波箱ZJT-132/660L18901037630东方机电4隔爆兼本质安全型控制箱KXJB1-5/1101902848563东方机电5本安型操作台THC-1112001200850东方机电6本安型编码器QHMB-12东方机电7本安型限位开关KHX-16东方机电 660V 变频器外观图 公司网址：WWW.YZDFJD.COM E-mail： 7兖州东方机电有限公司 电话：0537-5446650 5447742 公司网址：WWW.YZDFJD.COM E-mail： 8经营业绩一览表 经营业绩一览表 序号 设备名称 数量用户名称 备注 防爆变频器应用主要业绩表防爆变频器应用主

20、要业绩表 1 200kW 防爆绞车变频调速电控设备1 套 南屯煤矿 已投运 2 220kW 防爆绞车变频调速电控设备1 套 南屯煤矿 已交货 3 95kW 防爆绞车变频调速电控设备 1 套 新疆瑞安特 已投运 4 132KW 防爆绞车变频调速电控设备1 套 枣庄赵坡煤矿 已投运 5 132kW 矸石山绞车电控系统 1 套 鲁能彭庄煤矿 已投运 6 132kW 防爆绞车变频调速电控设备1 套 杨村煤矿 调试中 7 200kW 防爆绞车变频调速电控设备1 套 东滩煤矿 安装中 8 2x500kW 下运皮带控制系统 3 套 龙家堡 正在制作 9 132kW 矸石山绞车电控系统 1 套 贵州小屯 正在

21、制作 10 132kW 防爆绞车变频调速电控设备1 套 徐州华润天能 正在制作 11 95kW 矸石山绞车电控系统 1 套 肥城枣庄 正在制作 12 200kW 防爆绞车变频调速电控设备2 套 肥城兴杨 正在制作 13 250kW 防爆绞车变频调速电控设备6 套 淮南 正在制作 14 2x400 kW 防爆变频皮带机控制 2 套 神华集团 已交货 15 200kw 皮带机变频电控 2 套 柠条塔 正在制作 16 1320kw 皮带机变频电控 4 套 柠条塔 正在制作 17 132kW 防爆绞车变频调速电控设备1 套 杨村煤矿 签订合同 18 200kW 防爆绞车变频调速电控设备1 套 杨村煤矿

22、 签订合同 地面提升机电控系统主要业绩表地面提升机电控系统主要业绩表 1 400kw 斜井提升机电控系统 1 套贵州煤业五轮山煤矿 运行良好 2 1000kw 副井提升机电控系统 1 套临沂矿业新驿煤矿 运行良好 3 1100kw 主井提升机电控系统 1 套临沂矿业新驿煤矿 运行良好 4 600kw 主井提升机数字化电控系统 1 套北宿煤矿 运行良好 5 1100kw 混合井提升机电控系统 2 套南屯煤矿 运行良好 6 副井提升机信号系统 1 套南屯煤矿 运行良好 7 1250kw 副井提升机电控系统 1 套南屯煤矿 运行良好 8 1250kw 副井提升机电控系统 2 套南屯煤矿 运行良好 9

23、 2200kw 主井提升机电控系统 1 套南屯煤矿 运行良好 10 800kw 副井提升机电控系统 1 套杨村煤矿 运行良好 11 1100kw 副井提升机电控系统 1 套鲍店煤矿 运行良好 12 132kw 矸石山绞车电控系统 1 套 鲁能彭庄煤矿 运行良好 13 132kw 矸石山绞车电控系统 1 套贵州小屯煤矿 制作中 14 132kw 主井提升机电控系统 1 套章丘玉山煤矿 制作中 15 132kw 主井提升机电控系统 1 套章丘明水煤矿 制作中 顺序控制系统类顺序控制系统类 1 电厂输煤程控系统 1 套科澳电铝南屯电厂 运行良好 2 电厂输煤程控系统 1 套科澳电铝济三电厂 运行良好

24、 3 砂石料输送程控系统 1 套广西龙滩水电站 运行良好 4 煤码头输煤程控系统 1 套兖州煤业济三矿 运行良好 5 原煤地面输送控制系统 1 套宁阳华宁矿业 运行良好 6 原煤地面输送控制系统 1 套贵州青龙煤矿 运行良好 6 原煤地面输送控制系统 1 套鲁能彭庄煤矿 运行良好 7 水泥厂顺序控制系统 1 套兖矿水泥厂 运行良好 兖州东方机电有限公司 电话：0537-5446650 5447742 公司网址：WWW.YZDFJD.COM E-mail： 98 原煤地面输送控制系统 1 套临沂矿业王楼煤矿 运行良好 9 尿素储运集中控制系统 1 套兖矿鲁南化肥厂 运行良好 洗煤厂集中控制及工艺

25、控制洗煤厂集中控制及工艺控制 10 洗煤厂集中控制系统（含重介工艺控制）1 套宁阳华宁矿业 运行良好 11 洗煤厂集中控制系统 1 套鲁能彭庄煤矿 运行良好 污水处理控制系统污水处理控制系统 12 污水处理控制系统 1 套鲁能彭庄污水处理厂 运行良好 13 污水处理控制系统 1 套兖矿南屯污水处理厂 运行良好 变频恒压自动控制系统变频恒压自动控制系统 14 锅炉集中控制系统 1 套兖矿南屯煤矿 运行良好 15 恒压供水控制系统 1 套兖矿南屯煤矿 运行良好 16 恒压供水控制系统 1 套兖州矿区家属区 运行良好 17 井底水窝水泵控制 1 套菏泽能化赵楼煤矿 运行良好 18 井下中央泵房自动控

26、制系统 1 套新汶矿业龙固煤矿 调试中 19 井下采区泵房自动控制系统 1 套兖州煤业南屯煤矿 设计中 其他其他 20 原料煅烧自动控制系统 1 套科奥电铝铝厂 运行良好 21 风井集中控制系统 1 套兖州煤业南屯煤矿 运行良好 22 风井集中控制系统 1 套兖州煤业北宿煤矿 运行良好 23 矿井计量信息管理系统 1 套兖州煤业南屯煤矿 运行良好 24 井下采区变电所监控系统 1 套兖州煤业济三电厂 运行良好 25 变电所模拟屏监控系统 1 套鲁能彭庄煤矿 运行良好 兖州东方机电有限公司 电话：0537-5446650 5447742 公司网址：WWW.YZDFJD.COM E-mail： 10