八寶井井下大功率主提升強(qiáng)力皮帶地面變頻遠(yuǎn)程拖動(dòng)及控制

摘要：本文主要介紹了國產(chǎn)高壓變頻器在煤礦皮帶運(yùn)輸機(jī)中的應(yīng)用情況。針對(duì)由地面2臺(tái)高壓變頻器起動(dòng)井T2臺(tái)皮帶大功率高壓電動(dòng)機(jī)(2x630kW)，而且在井下進(jìn)行控制，采用了一系列方法成功的解決了皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行中的同步、功率平衡，調(diào)蓮以及各種保護(hù)等問題。成功地應(yīng)用在白山八寶煤業(yè)公司八寶井主提升皮帶機(jī)。應(yīng)用情況表明，這種控制方式的應(yīng)用是成功的。

關(guān)鍵詞：高壓變頻囂 功率單元串聯(lián)多電平 煤礦皮帶運(yùn)輸機(jī) 同步控制

中圖分類號(hào)：TD53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X(2012)02(b)-0090-01

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，尤其是國產(chǎn)變頻器的發(fā)展更是如此，國產(chǎn)變頻器經(jīng)歷了一段曲折的路程，現(xiàn)在走上了飛速發(fā)展的時(shí)期，國產(chǎn)變頻器在風(fēng)機(jī)、水泵等一般負(fù)載上的應(yīng)用已成熟，在提升機(jī)、皮帶運(yùn)輸機(jī)等特殊負(fù)載上的應(yīng)用實(shí)例也有，但很少，但是，應(yīng)用在煤礦井下皮帶運(yùn)輸機(jī)上卻沒有，因?yàn)楦邏鹤冾l器均為非防爆設(shè)備，不允許在井下使用，若要制造成防爆型的，成本將非常高，而且體積相當(dāng)龐大，因此到現(xiàn)在為止還沒有防爆型高壓變頻器，本文重點(diǎn)介紹地面高壓變頻器帶動(dòng)井下皮帶運(yùn)輸機(jī)是怎樣實(shí)現(xiàn)運(yùn)程控制的。

1地面變頻器帶動(dòng)井下皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用

1.1系統(tǒng)概述

皮帶機(jī)一般由膠帶運(yùn)輸機(jī)(含漲緊、抱閘等)、供電系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(如軟啟動(dòng)、液力偶合器、CST、變頻器等)和電控系統(tǒng)(含傳感器等)組成，其中供電系統(tǒng)根據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的不同配置可以有不同的配套，但一般都有饋電開關(guān)、磁力啟動(dòng)器和照明綜合保護(hù)器等組成，而電控系統(tǒng)一般由PLG控制箱、操作臺(tái)和各類保護(hù)傳感器組成，它們之間通過控制電纜和通訊電纜進(jìn)行連接，以完成設(shè)備間的檢測(cè)和控制。

1.2通訊系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

各控制設(shè)備和系統(tǒng)間通過通訊方式完成信息交換和控制任務(wù)，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和傳感器等與控制器間通過硬接線完成信息交換和控制任務(wù)，地面設(shè)備與井下設(shè)備間采用光纖進(jìn)行通訊。

1.3地面設(shè)備介紹

在地面控制中心，設(shè)備主要由變頻器柜、PLc控制柜，操作臺(tái)、工控機(jī)和視頻顯示設(shè)備等組成。

1.3.1PLC控制柜

本機(jī)柜為整個(gè)系統(tǒng)的主控制柜，內(nèi)安裝有西門子S7CPU315-2DP PLC及I/O模塊、MOXA以太網(wǎng)交換機(jī)、視頻光纖接收機(jī)、開關(guān)電源組件、UPS電源等組成，是系統(tǒng)的信息控制和交換中心。

7-300除完成本機(jī)I/0的信號(hào)采集和控制任務(wù)外，還與變頻器的S7-200PLC通過ProfiBUS通訊方式交換信息，并有故障、急停、就緒等硬接線信號(hào)聯(lián)系；與操作臺(tái)的觸摸屏通過MPI電纜連接進(jìn)行信息交換。

在本機(jī)柜中安裝的MOXA交換機(jī)通過光纖完成井上和井下的信息溝通，其輸出的電信號(hào)通過以太網(wǎng)口完成與上位IPC610工控機(jī)及操作臺(tái)觸摸屏的信息交換。

1.3.2操作臺(tái)

本設(shè)備安裝有數(shù)顯儀表、觸摸屏及指示燈、按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)等。操作臺(tái)的觸摸屏和PLC控制柜的CPU315-2DP PLC之間通過MPI通訊適配器進(jìn)行通訊。操作控制方式有遠(yuǎn)控、就地、檢修等，設(shè)備選擇有雙機(jī)、單機(jī)運(yùn)行等。

1.4井下設(shè)備介紹

井下現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備主要有變頻電動(dòng)機(jī)、冷卻水泵、抱閘裝置、漲緊裝置、KXJI-127PLC控制箱(內(nèi)裝S7-200 PLC)、THl-24本安操作臺(tái)(內(nèi)嵌昆侖通態(tài)操作屏)、皮帶機(jī)保護(hù)裝置、饋電開關(guān)和磁力啟動(dòng)器等組成。

1.4.1PLC控制箱

PLC控制箱內(nèi)部配置開關(guān)電源、本安電源、西門子s7

CPU226PLC及I/0模塊、MOXA以太網(wǎng)交換機(jī)及視頻光纖發(fā)送器等組成。

CPU226PLC主要采集外部傳感器的信息，并通過程序計(jì)算和判斷各設(shè)備的狀態(tài)，以便發(fā)出相應(yīng)的控制指令。所有傳感器及執(zhí)行器的接線都是通過控制箱上部的接線接線腔引入，并通過內(nèi)部的JD9-48接線端子與PLC的I/0模塊對(duì)應(yīng)通道相連接。與PLC控制箱相連接的傳感器，如皮帶機(jī)必備的“六大”保護(hù)裝置、電機(jī)溫度傳感器、電機(jī)速度傳感器、漲緊力壓力傳感器、制動(dòng)閘位置傳感器、磁力啟動(dòng)器的接觸器輔助接點(diǎn)等，執(zhí)行器如制動(dòng)裝置的啟/停、磁力啟動(dòng)器的起/停、變頻器的使能、灑水電磁閥的開/合等。

1.4.2本安操作臺(tái)

本設(shè)備安裝有觸摸屏及指示燈、按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)等。操作臺(tái)的觸摸屏和控制籍的CPU226PLC之間通過485通訊協(xié)議進(jìn)行通訊。

通過操作屏可以顯示系統(tǒng)信息，包括操作方式、通訊系統(tǒng)狀態(tài)、保護(hù)信息、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行信息等。

本電控系統(tǒng)，可以根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定配備必須的“六大保護(hù)”裝置，并根據(jù)用戶要求裝設(shè)特殊用途的傳感器，主要有堆煤傳感器、速度傳感器、煙霧傳感器、溫度傳感器、超溫灑水滅火裝置，跑偏開關(guān)、縱撕保護(hù)傳感器、急停閉鎖開關(guān)、綜合通訊信號(hào)機(jī)、測(cè)溫傳感器等。

2結(jié)語

本系統(tǒng)的應(yīng)用解決了非防爆設(shè)備無法入井的難題，這兩套變頻裝置如果要做成防爆型的，其費(fèi)用要增加240萬，而且井下要掘出很大的硐室來擺放這兩套變頻及其配套的高壓開關(guān)，此項(xiàng)費(fèi)用也可節(jié)約130萬，此兩項(xiàng)費(fèi)用節(jié)約近370萬。另外，本系統(tǒng)的特點(diǎn)是：采用了高壓變頻器遠(yuǎn)距離進(jìn)行皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)，由地面控制中心對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行集中檢測(cè)和控制，應(yīng)用后設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，應(yīng)用效果明顯。