一、用途及適用范圍

礦井提升機(jī)是機(jī)、電、液一體化的大型機(jī)械，是礦井生產(chǎn)的咽喉，其運(yùn)行安全性直接影響著礦井的生產(chǎn)能力和人員、設(shè)備的安全。我公司生產(chǎn)的TS-V100型交流變頻提升機(jī)電控裝置適用于交流繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)的單繩纏繞式礦井提升機(jī)和多繩摩擦式礦井提升機(jī)，可以與新安裝的提升機(jī)配套，也適合對(duì)提升機(jī)電控的技術(shù)改造。

電控設(shè)備適用于以下使用場(chǎng)所：

a．海拔高度不超過(guò)1000米，如超過(guò)這個(gè)海拔高度，元器件在功率、容量方面應(yīng)按海拔高度的增加，適當(dāng)降容使用，并考慮一些元器件的安全爬電距離等的安全參數(shù)；

b．使用環(huán)境溫度不高于40℃，不低于–10℃；

c．相對(duì)濕度不超過(guò)85%；

d．在沒(méi)有導(dǎo)電塵埃及對(duì)金屬和絕緣有破壞性的氣體；

e．在無(wú)劇烈振動(dòng)、顛簸的場(chǎng)所；

f．沒(méi)有強(qiáng)磁場(chǎng)作用；

g．特殊使用場(chǎng)合必須在定貨時(shí)提出，如要求防爆、防水等要求。

二、基本結(jié)構(gòu)與技術(shù)參數(shù)

變頻器型號(hào)：AC60/AC80系列；控制電機(jī)型式：交流繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)或鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)；

控制電機(jī)容量：75kW～550kW；電機(jī)電壓等級(jí)：AC380V、AC660V、AC1140V；

提升速度顯示：0～99.99m/s；深度指示顯示：0～9999.9m；

制動(dòng)油壓顯示：0～9.99MPa；制動(dòng)正壓力顯示：0～9999.99KN；

三、系統(tǒng)主要特點(diǎn)

根據(jù)提升機(jī)的特點(diǎn)，采用無(wú)速度傳感器矢量控制技術(shù)的變頻器（AC80系列）對(duì)交流電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，啟動(dòng)、停車(chē)及加減速，具有平穩(wěn)，節(jié)能、免維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。

加減速過(guò)程0～50Hz平滑調(diào)節(jié)，無(wú)功沖擊較小，功率因數(shù)高。全程無(wú)極調(diào)速，無(wú)機(jī)械沖擊，延長(zhǎng)機(jī)械設(shè)備使用壽命。

采用了全數(shù)字速度、電流、位置閉環(huán)控制使提升機(jī)在任意速度下運(yùn)行穩(wěn)定可靠并保持較高的運(yùn)行效率。

操作和安全保護(hù)系統(tǒng)選用兩套不同配置的三菱公司的FX2N系列PLC，兩套PLC互為冗余控制。主輔PLC之間相互通訊及監(jiān)視，操作過(guò)程實(shí)現(xiàn)雙線(xiàn)控制方式，對(duì)提升機(jī)運(yùn)行關(guān)鍵的信號(hào)（如速度、容器位置、安全、減速、過(guò)卷等等）均采用多線(xiàn)制保護(hù)，互為監(jiān)視。

PLC操作控制系統(tǒng)能完成提升機(jī)手動(dòng)、半自動(dòng)、檢修、驗(yàn)繩、應(yīng)急及下放重物控制等各種運(yùn)行方式的控制要求等?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)提升容器的位置與去向之間的距離及提升種類(lèi)，自動(dòng)選取最大的運(yùn)行速度，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

手動(dòng)運(yùn)行：司機(jī)根據(jù)信號(hào)系統(tǒng)情況，通過(guò)速度給定器件主令控制器控制提升機(jī)在額定速度以下任意速度運(yùn)行，自動(dòng)減速、自動(dòng)準(zhǔn)確停車(chē)，同時(shí)要受到行程控制器的限制。

半自動(dòng)運(yùn)行：在半自動(dòng)運(yùn)行邏輯具備條件時(shí)，司機(jī)根據(jù)系統(tǒng)情況通過(guò)按鈕開(kāi)車(chē)，讓提升機(jī)完成一個(gè)提升循環(huán)，并具安全聯(lián)鎖；具有自動(dòng)選擇去向，確定運(yùn)行速度等功能，自動(dòng)加速、自動(dòng)減速、自動(dòng)準(zhǔn)確停車(chē)。

檢修、驗(yàn)繩和下放重物：檢修速度：0.3～0.5m/s。檢修時(shí)可手柄（0.3～0.5m/s）或按鈕開(kāi)車(chē)（0.5m/s）。可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況設(shè)計(jì)控制方式。

應(yīng)急控制：在任何運(yùn)行方式下出現(xiàn)緊急情況，司機(jī)通過(guò)急停按鈕（腳踏開(kāi)關(guān)）實(shí)施急停操作。

故障開(kāi)車(chē)：在PLC部分控制電路出現(xiàn)故障情況下，提升機(jī)能實(shí)現(xiàn)低速應(yīng)急開(kāi)車(chē)，速度<1.0m/s，并且具有《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的保護(hù)。

具有三條安全保護(hù)回路，其中，軟件安全回路兩條、硬件安全回路一條，關(guān)鍵環(huán)節(jié)采用三重或多重保護(hù)，比如過(guò)卷、超速等。多條安全保護(hù)回路之間互相冗余，保證礦山設(shè)備的高效、安全運(yùn)轉(zhuǎn)。輕重故障具有聲、光報(bào)警或預(yù)報(bào)警。安全回路執(zhí)行繼電器為雙繼電器。

各子系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)和信號(hào)交換實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化集中控制，使整個(gè)系統(tǒng)的外接線(xiàn)大量減少，整個(gè)電控系統(tǒng)的外部連線(xiàn)少于100芯，節(jié)省了安裝工期及費(fèi)用。

系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程診斷功能，通過(guò)電話(huà)網(wǎng)絡(luò)對(duì)本提升機(jī)電控系統(tǒng)的各個(gè)輸入口、輸出口以及中間參量進(jìn)行觀(guān)察、分析，能夠在較短的時(shí)間內(nèi)確定故障的原因并找到相應(yīng)的解決辦法，有利于與現(xiàn)場(chǎng)使用人員的技術(shù)溝通以及快速地處理故障及問(wèn)題。

采取必要的硬件、軟件的抗干擾措施（隔離、濾波、合理的結(jié)構(gòu)及布線(xiàn)），確保整個(gè)系統(tǒng)不受電磁、供電電源的干擾，并對(duì)其它設(shè)備不產(chǎn)生危害性的干擾。

經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，使設(shè)備的性能更加強(qiáng)大，硬件包括接線(xiàn)更加整潔，如原來(lái)由繼電器進(jìn)行隔離的線(xiàn)路均由光電隔離完成，使繼電器數(shù)目減少到最少的必要程度。

控制臺(tái)結(jié)構(gòu)形式：噴塑面板、模塊化組件、組合式結(jié)構(gòu)，美觀(guān)并且便于維修；柜體顏色：淺陀灰；控制臺(tái)為全密閉，防護(hù)等級(jí)高于IP54。

針對(duì)極端情況下的液壓制動(dòng)失效，具備主動(dòng)和被動(dòng)安全保護(hù)相結(jié)合的多重保護(hù)措施：

作為主動(dòng)安全保護(hù)手段之一，可提前發(fā)現(xiàn)事故隱患。采用壓力傳感器對(duì)液壓系統(tǒng)的油路情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)，檢測(cè)值進(jìn)入PLC，并可以顯示出出油路回油情況，防止因?yàn)槌鲇?、回油?dǎo)致的油路堵塞情況。

具有零速電氣安全制動(dòng)保護(hù)功能：作為被動(dòng)安全保護(hù)手段，在滿(mǎn)足《煤礦安全規(guī)程》要求的前提下，當(dāng)出現(xiàn)安全制動(dòng)時(shí)，同時(shí)具有電氣安全制動(dòng)功能，在零速電氣安全制動(dòng)的作用下，提升容器會(huì)往較重的方向作脈動(dòng)式向下滑行。避免故障擴(kuò)大，最大程度地減小故障損失。

安全保護(hù)分為三類(lèi)：

第一類(lèi)，嚴(yán)重故障：立即斷開(kāi)安全回路實(shí)施安全制動(dòng)；

第二類(lèi)，較嚴(yán)重故障：先減速到1m/s后實(shí)施安全制動(dòng)，但如果發(fā)生第一類(lèi)故障立即實(shí)施安全制動(dòng)；

第三類(lèi)為輕故障：允許一次開(kāi)車(chē)，本次運(yùn)行結(jié)束后不維修好不能再次開(kāi)車(chē)；

第一類(lèi)嚴(yán)重故障包括：等速過(guò)速、限速過(guò)速、包絡(luò)線(xiàn)超速、爬行段超速、高低壓電源故障、過(guò)流、變頻器故障、錯(cuò)向、PLC故障、過(guò)卷、急停操作、網(wǎng)絡(luò)通訊故障、操車(chē)聯(lián)鎖、兩套測(cè)速組件同時(shí)損壞、井筒開(kāi)關(guān)失靈、主回路失壓、速度比較錯(cuò)誤、殘壓高、電機(jī)溫度過(guò)高等等；

第二類(lèi)重故障包括：機(jī)械深度指示器失效、松繩保護(hù)、編碼器位置偏差過(guò)大、制動(dòng)油路故障（油壓過(guò)高、堵塞）、閘瓦磨損、主回路過(guò)壓或接地或欠壓等等；

第三類(lèi)輕故障：測(cè)速組件損壞、潤(rùn)滑溫度高、潤(rùn)滑油壓高/低、電機(jī)溫度報(bào)警、彈簧疲勞、閘盤(pán)偏擺、風(fēng)機(jī)失壓等等。

14）良好的拖動(dòng)性能

采取濾波措施，諧波電流較小，滿(mǎn)足GB/T14549國(guó)標(biāo)要求。

可調(diào)斜率的加減速度給定值設(shè)定。

起動(dòng)防沖擊控制(“Ｓ”化曲線(xiàn)給定)，在啟動(dòng)制動(dòng)的過(guò)程中使鋼繩振動(dòng)最小，加、減速度變化率（限制鋼絲繩振動(dòng)的沖擊限制值）≤0.4m/s2

預(yù)置起動(dòng)力矩并與液壓制動(dòng)器的油壓曲線(xiàn)形成可靠閉鎖，防止起動(dòng)時(shí)容器倒轉(zhuǎn)。

預(yù)置停擎置力矩并與液壓制動(dòng)器的油壓曲線(xiàn)形成可靠閉鎖，防止停車(chē)時(shí)容器倒轉(zhuǎn)。

具有過(guò)電流、堵轉(zhuǎn)、過(guò)速、絕緣檢測(cè)等幾十種完善的保護(hù)。

采用變頻矢量控制技術(shù)，實(shí)際速度緊跟預(yù)定速度變化，速度圖從等速段向減速段、減速段向爬行段過(guò)渡的平滑性好，與直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的礦井提升機(jī)相比，具有更優(yōu)的調(diào)速性能。

啟動(dòng)力矩可達(dá)150％，通過(guò)力矩補(bǔ)償，在這基礎(chǔ)上還可增加30％～50％額定力矩，因此，重載零速啟動(dòng)平穩(wěn)，這是現(xiàn)有同類(lèi)技術(shù)所不具備的特性。

具有很好的堵轉(zhuǎn)特性，堵轉(zhuǎn)電流可以隨意設(shè)定，并且實(shí)際電流值不會(huì)超過(guò)設(shè)定值；

具有強(qiáng)大的內(nèi)部軟件故障以及外部線(xiàn)路故障的診斷功能，在診斷到故障的情況下，裝置首先自動(dòng)停止工作，防止故障進(jìn)一步擴(kuò)大，同時(shí)，進(jìn)行準(zhǔn)確的故障報(bào)警。

四、系統(tǒng)功能

1．控制功能

a.根據(jù)提升工藝控制要求及信號(hào)系統(tǒng)發(fā)出的信號(hào)指示，控制提升機(jī)的啟動(dòng)、運(yùn)行、減速、停車(chē)等過(guò)程，運(yùn)行平穩(wěn)可靠。

b.實(shí)現(xiàn)提升機(jī)的半自動(dòng)或手動(dòng)運(yùn)行，滿(mǎn)足提升機(jī)控制工藝要求及各種安全聯(lián)鎖保護(hù)的要求。

c.實(shí)現(xiàn)提升機(jī)的行程監(jiān)視和位置閉環(huán)控制，具有完善的深度、速度顯示及控制功能。

d.實(shí)現(xiàn)提升機(jī)工作的PLC控制，硬件配置簡(jiǎn)單，軟件編程靈活，調(diào)試方便且維護(hù)量小。系統(tǒng)動(dòng)靜性能好，具有良好的閉環(huán)性能。

e.設(shè)計(jì)更加合理，機(jī)電配合更加協(xié)調(diào)，整機(jī)可靠性高。

f.提高了礦井提升機(jī)運(yùn)行的安全可靠性和控制技術(shù)的水平，對(duì)降低設(shè)備的故障率，提高生產(chǎn)效率，減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度發(fā)揮著重要的作用。

2．安全保護(hù)及聯(lián)鎖功能

安全回路閉鎖了提升機(jī)的運(yùn)行條件，只有當(dāng)外部設(shè)備運(yùn)行正常，具備開(kāi)車(chē)條件后，才允許提升機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；安全回路閉鎖了提升機(jī)的全部重故障保護(hù)信號(hào)，故障一旦發(fā)生，提升機(jī)立即進(jìn)行緊急制動(dòng)；對(duì)于提升系統(tǒng)出現(xiàn)的輕故障，允許完成本次提升，待排除故障后，提升機(jī)方可繼續(xù)運(yùn)行。

3．完善的綜合后備保護(hù)功能

a.利用雙路光電編碼器實(shí)現(xiàn)對(duì)提升機(jī)的運(yùn)行速度及位置的數(shù)字化檢測(cè)和控制，提高系統(tǒng)的控制精度及可靠性。

b.安全回路雙冗余，至少有一路軟件安全回路，一路硬件安全回路。

c.PLC部分檢測(cè)電路出現(xiàn)故障無(wú)法用PLC開(kāi)車(chē)的情況下，可以應(yīng)急進(jìn)行低速簡(jiǎn)易開(kāi)車(chē)并具有必要的安全保護(hù)。

d.一路速度及深度檢測(cè)有問(wèn)題而另一路正常的情況下，可以用PLC進(jìn)行限速開(kāi)車(chē)。

e.自動(dòng)發(fā)出位置信號(hào)，如減速、停車(chē)、定點(diǎn)、過(guò)卷信號(hào)等，重要的點(diǎn)如減速點(diǎn)、過(guò)卷等有兩路以上共同起作用。

f.有深度指示器失效保護(hù)、運(yùn)行方向錯(cuò)誤保護(hù)、松繩保護(hù)或鋼繩滑動(dòng)保護(hù)、減速檢測(cè)保護(hù)。

g.速度、深度有完全獨(dú)立的兩路，并進(jìn)行相互比較，比較時(shí)間間隔不大于1秒，速度、深度值不正確的情況下，會(huì)采取必要的阻止事故擴(kuò)散的措施。

五、性能特點(diǎn)

偉創(chuàng)電氣TS-V100型交流變頻提升機(jī)電控裝置具有多重保護(hù)措施，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，傳動(dòng)平穩(wěn)，環(huán)境噪音低，效率高，運(yùn)行安全可靠，且安裝調(diào)試簡(jiǎn)單方便，非常適合新礦井提升機(jī)的配套及舊設(shè)備的升級(jí)改造。自TS-V100型交流變頻提升機(jī)電控裝置面世以來(lái)，現(xiàn)已批量的應(yīng)用在礦井提升機(jī)上，客戶(hù)反饋良好，對(duì)該套裝置體現(xiàn)出來(lái)的性能給出了高度的評(píng)價(jià)。