畢業(yè)設(shè)計：礦井提升機變頻調(diào)速系統(tǒng)改造設(shè)計說明書(編輯修改稿)
2025-01-08 16:26 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 和更換一 9 臺 AC660V 的電動機 ， 考慮到原提升機電機配置裕度比較大，電壓等級改變后， 電動機功率不變 ， 主要考慮的問題為：電機的底座和基礎(chǔ)配套問題。 控制系統(tǒng)采用 AC660V 變頻無級調(diào)速 。 采用 PLC 進行邏輯控制與系統(tǒng)保護。 輔助電源由礦 方原有 380V 提供 。 系統(tǒng)構(gòu)成 ? AC660V 電源柜； ? 操作臺 ； ? 變頻柜 ； ? AC380V 動力控制柜 ； ? PLC 柜 ； ? 制動電阻柜。 ? 旋轉(zhuǎn)編碼器 ：一個安裝于電機主軸 ，一個安裝 在深指器 軸 ； ? 其他外圍信號及行程開關(guān)：分別安裝于容易收集信號的地方（深指或井筒） 。 ? 上位監(jiān)控系統(tǒng)。 系統(tǒng)平面布置示意圖： （供貨范圍 ： AC660V 電源柜； 操作臺 ； 變頻柜 ； AC380V 動力控制柜 ；PLC 柜 ； 制動電阻柜 ； 旋轉(zhuǎn)編碼器 ；其他外圍信號及行程開關(guān)；上位監(jiān)控系統(tǒng)； 660V 260KW 電機一臺。注：變壓器由礦方提供 ） 10 系統(tǒng)構(gòu)成示意圖如下： 11 三、采用低壓變頻調(diào)速控制原理及功能 系統(tǒng) 原理框圖 系 統(tǒng)主要由主電源、變頻調(diào)速系統(tǒng)、 PLC 控制系統(tǒng)、 上位機 顯示系統(tǒng)、外圍傳感器及行程開關(guān)等組成。變頻調(diào)速系統(tǒng)完成對提升機電動機的轉(zhuǎn)矩和頻率控制。 PLC 控制系統(tǒng)完成對提升機的啟動、加速、等速、減速、停止等運行過程的邏輯控制、行程測量、故障檢測、安全保護、安全制動。 礦用提升機變頻調(diào)速系統(tǒng)的工作原理 變頻器是通過改變電機定子供電頻率來改變電機的轉(zhuǎn)速，以實現(xiàn) 提升機 的調(diào)速。交流異步電動機的轉(zhuǎn)速公式為： n=60f1(1s)/p 其中： n―― 電極轉(zhuǎn)速 。f1―― 定子供電頻率 。 12 p―― 極對數(shù) 。 s―― 轉(zhuǎn)差率 。 該設(shè)備為交－直－交電壓型變頻調(diào)速系統(tǒng)，原理圖如下圖所示。 礦用提升機變頻調(diào)速系統(tǒng)原理圖 該系統(tǒng)的運行過程主要分為兩個過程： （ 1） 提升機 電機作為電動機的過程，即正常的逆變過程。該過程主要由整流、濾波和正常逆變?nèi)蟛糠纸M成，如上圖所示。其中正常逆變過程是其核心部分，它改變電機定子的供電頻率，從而改變輸出電壓，起到調(diào)速作用。 （ 2） 提升機 電機作為發(fā)電機的過程，即能量回饋過程。該過程主要由整流、回饋逆變和輸出濾波三部分組成，如上圖所示。其中該部分的整流是由正常逆變部分中 IGBT 的續(xù)流二極管完成。二極管 D1 和 D2 為隔離二極管，其主要作用是隔離正常逆變部分和回饋逆變部分。電解電容 E2 的主要作用是為回饋逆變部分提供一個穩(wěn)定的電壓源，保證逆變部分運行更可靠。回饋逆變部分是整個回饋過程的核心部分， 變頻器對輸入電源的相位、電網(wǎng)電壓波動幅值進行實時檢測， 實現(xiàn)回饋逆變輸出電壓相位與電網(wǎng)電壓相位的一致。因為回饋逆變輸出的是調(diào)制波，為保證逆變的正常工作以及減少對電網(wǎng)的污染，我們加了一個輸出濾波部分， 使回饋的能量保持平滑 13 性，避免回饋能量對電網(wǎng)的騷擾作用。 使該系統(tǒng)的可靠性更加穩(wěn)定。 見于礦區(qū)電壓的波動性可能比較大的事實，由于變頻器的回饋條件是要和電網(wǎng)電壓有一個固定電壓差值，假若某時刻網(wǎng)電電壓比較高，再加上回饋時的固定電壓差值，此時變頻器的母線電壓就會達(dá)到一個比較高 的電壓值，如果再有重車下滑，則母線電壓會更高，此時的高電壓就有可能威脅到變頻器的大功率器件的安全，為此，該系統(tǒng)又加了一個剎車部分（如上圖所示），以保證變頻器的安全。 變頻器的容量選擇 電動機的額定值選定后，應(yīng)選擇相應(yīng)的變頻器容量。為了充分發(fā)揮電動機的負(fù)載能力，提高起重設(shè)備的安全性能，采用佳靈牌專用提升變頻器進行控制。該變頻器使電動機系統(tǒng)具有 2 倍的過載能力 (200%,1min)。由于 普 通 變 頻 器 的 過 載 能 力 一 般 為 150%,1min， 瞬 態(tài) 過 載 力 矩 只 能 達(dá) 到150%~180%，因此必須提高所適配的變頻器容量 ，以便提高變頻器與電動機系統(tǒng)的低速力矩和瞬時 200~300%的力矩。 由上述可知，只要把變頻器的容量提高 20%左右，即可使變頻器 /電動機系統(tǒng)的瞬時過載能力提高到 ~ 倍，過載保護仍按電機容量設(shè)定就能滿足要求。因此應(yīng)選擇變頻器額定容量為電動機額定容量的 120%以上，即把變頻器的容量提高一個等級。本系統(tǒng)使用 260kw 的電動機，配置佳靈牌 jp6c350kw 變頻器，采用提升特性專 用控制軟件，具有良好的性價比。 電氣制動 在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，降速的基本方法是通過逐漸降低給定頻率來實現(xiàn)。在頻率下降過程中 ，電動機將處于再生制動狀態(tài)（發(fā)電機狀態(tài)），使電動機的轉(zhuǎn)速迅速地隨頻率的下降而下降。 變頻器中選用電阻制動單元，將電動機的再生電能消耗在電阻中。在某一轉(zhuǎn)速下，當(dāng)負(fù)載一定時，存在著一個最佳工作點。負(fù)載變化，最佳工作點也轉(zhuǎn)移。變頻器能夠自動搜索最佳工作點，使電動機總是在最佳工作點上運行，從而實現(xiàn)節(jié)能運行。 選擇制 動組 件的基 本原 則是 :制動 組件 的最 大瞬時 放電 能力 大于或 等于最大瞬時回饋能量。制動組件的平均放電能量大于平均回饋能量 。 通常， 14 制動組件的最大瞬時放電能力由其放電開關(guān)管的額定電流所決定，而平均放電能力則取決于制動 電阻的額定功率大小。礦 用 提升機的變頻調(diào)速改造選用佳靈牌制動單元，按變頻器容量由廠家匹配，系統(tǒng)的一致性強 ， 維修也方便。 系統(tǒng)功能及特點 1） 采用 變頻無級調(diào)速 ，調(diào)速性能好，調(diào)速范圍寬， 過載能力強。 2） 采用 PLC 控制的高新技術(shù)，保護功能齊全 。 PLC 采用模塊化結(jié)構(gòu) 。具有熱備功能 ，并能方便地與礦管理網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)。 3） 電源柜為雙回路進線，具有可靠的機械閉鎖和電氣閉鎖。 4） 安全回路由一套硬安全回路、兩套軟安全回路構(gòu)成，軟安全回路的輸出點接入硬安全回路中。安全回路的工作狀態(tài)能在監(jiān)視器上監(jiān)視，各類停車故障必須保證安全制動并發(fā)出聲光報 警。 5） 井筒和井下電氣設(shè)備滿足相關(guān)防水或防爆要求，防護等級不低于IP54。 6） 電控系統(tǒng)采用雙套相同的 PLC，一主一輔熱備運行 ，一臺作為主控 PLC,一臺作為監(jiān)控 PLC。對提升機運行的關(guān)鍵信號（如速度、容器位置、安全保護、減速、過卷、限速等等）均采用雙線制多重保護。 7） 系統(tǒng)具有下列運行方式：半自動運行、手
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