直流電控調速6RA70升級改造6RA80

摘 要：提升機直流電控系統組成可分為調速系統、控制系統、監控系統。調速系統主要由全數字調速裝置和可控硅整流裝置組成。

關鍵詞：西門子全數字調速裝置；6RA80；安全提升

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.163

1 調速系統兩種配置

①調速裝置和功率晶體管全部采用進口部件；②采用原裝全數字調速裝置，配置國產的可控硅功率單元。控制系統主要采用可編程控制器PLC控制柜、電源柜、操作臺組成。監控系統主要是：工業計算機作為上位機，配彩色液晶顯示器、彩色打印機，并配置編程及監控軟件。上位機起監控提升機系統運行、報警、實現多張彩色圖表顯示，并具有可以隨時打印輸出的功能。

就調速系統配置而言，在過去的十幾年多數礦井采用的是原裝全數字調速裝置和功率晶體管全部采用進口部件。運行多數以達十多年，進入了電氣元件老化事故多發期，為減少事故的發生，應進行更換電控系統，如何去更換升級核心的部件調速裝置是一個探討的話題。從新設備資金投入及舊設備淘汰資金回收上考慮，如何以最大的安全系數和較少的資金投入是更換電控系統的一個考慮因素。

我礦使用的是德國西門子公司生產的原裝6RA70全數字調速裝置。已投入運行有十多年，在運行過程中出現了一套功率單元的晶體管老化擊穿現象。由于西門子6RA70調速裝置已經停產，配件不易購買，臨時改為六脈動方式運行。聯系電控廠家后，建議升級更改6RA80全數字調速裝置。

2 6RA70和6RA80的區別

由于西門子6RA70的停產，再購買備件可能成本會增加很多，（隨6RA70備件存量的下降，越會比較明顯）在這種情況下，一個新設備就不考慮6RA70，而考慮使用新的6RA80，那么原使用的6RA70系統應該何去何從呢？首先問，6RA80可以替代6RA70嗎？

從功能上比6RA70更豐富，在功能這一點沒有問題。在對外接口上更沒有問題，6RA80的外部接口不論是開關量點還是模擬量6RA70豐富，也可以這樣說，一臺6RA80它的接口數量相當于6RA70的CUD1+CUD2的數量。原來在6RA70中用到CUD2的一些接口在使用6RA80后，就不用考慮選件了。在6RA80上集成了DP通訊接口，也不需要像6RA70那樣還要再選購CBP2通訊板了。PROFIBUS在替換的在有上位PLCPROFIBUS系統在替換了原來的6RA70后，上位PLC系統硬件配置需6RA70修改成6RA80才能使用。不牽扯到PROFIBUS通訊問題。

從參數結構上看，6RA80與6RA70有相近的地方，6RA80的6RA70參數，從6RA80的參數列表會發現，6RA70在前面加上50就是6RA80的參數號。也是說大部分參數是這樣6RA80的參數P50+6RA70參數號，如果你6RA70比較熟悉，那6RA80同樣會很快上手。

從使用體驗上來看，80的調試軟件STARTER比70的DriveMonitor功能更豐富，例如增加的TRACE（示波）的功能。綜上所述，我礦在原來的基礎上進行升級改造。

3 改造方案

改造主要針對提升機PLC控制系統和傳動系統，采用PLC工藝和操作控制，同時新增加一套串聯12脈動調速系統，與現用傳動系統切換。

傳動系統：傳動系統為磁場恒定，串聯12脈動主從控制方案，此次改造保持原系統的高壓開關柜、整流變壓器、直流快開、平坡電抗器不變。新增加一套傳動系統，主要包含勵磁柜、整流柜和切換柜，實現二套傳動系統的手動切換。確保二套傳動系統的獨性、完整性和完全的電氣隔離。單套傳動系統故障需維修時，另一套傳動系統可安全運行且不影響生產，同時故障的傳動系統可方便維修。

4 電樞整流及切換系統

直流系統采用磁場恒定，電樞換向的驅動方式，控制提升機按照設計的速度圖和力圖運行，滿足提升機運行要求。

（1）增加電樞整流柜2臺，包含西門子公司6RA80全數字直流調速裝置2臺，裝置型號：6RA8091-6DV62-0AA0，1200A，串聯12脈動，主從控制。

（2）二套電樞整流系統的交流電源分別來自二臺整流變壓器，通過切換開關分別接入二套傳動系統。切換方式：手動切換，切換開關基本參數為：AC400V，2000A.

（3）二套傳動系統直流輸出，通過切換開關接入電機。切換方式：手動切換，切換開關基本參數：DC400V，2500A.

（4）電樞整流系統采用編碼器反饋方式，編碼器脈沖通過分頻板分為二路脈沖，分別接入二套傳動系統（分頻板最大工作頻率250KHz）。測速機信號井電路板放大后分為兩路，分別接入二套傳動系統。

（5）設置獨立的交流進線和直流回路切換柜，任何單套系統運行，不影響另一套系統維護檢修。

PLC軟件采用洛陽源創電器公司提供提升機控制系統專用軟件，根據洛陽源創公司多年年的提升機電控系統開發和使用經驗編制而成，完全能夠滿足礦井提升機各種工藝及功能需求，具有完善的邏輯控制、安全聯鎖和保護功能。

PLC控制柜配置兩套PLC系統，負責提升機工藝控制及軟件安全保護功能，兩套PLC系統通過網絡通訊交換運行數據，確保提升機的安全運行。

安全回路采取多重化設計，包括硬件安全回路及兩路PLC軟件安全回路，軟件安全回路通過獨立的繼電器輸出，和其它重要故障信號繼電器共同形成硬件安全回路。

安全規程規定“防止過卷裝置、限速裝置等設置至少為獨立的雙線制”，過卷保護為軟件、硬件的多回路保護，包括：主編碼器過卷、從編碼器過卷、磁開關過卷保護、機械限位開關過卷保護。超速及限速保護采用主編碼器、從編碼器計算速度、電氣傳動裝置反饋速度等多路傳感器采集速度信號，并根據容器所處位置實現軟件、硬件的多回路超速及限速保護。

重要的安全回路保護點的狀態如過卷保護、超速保護在操作臺上有明顯的燈指示及聲光報警，上位監控系統有安全回路故障的詳細指示和報警記錄，方便查找故障和歷史記錄。

這次副井升級改造方案考慮全面，從設計到安裝施工調試等全部環節進展快，現場施工3天，施工期間副井三八制間斷運行，調試工作4天，調試期間新舊系統均可運行，此次改造方案實施可行。經過一年的運行，系統穩定，如6RA70舊系統出現故障可及時切換到6RA80新系統運行。兩個系統正常時可以每15天切換運行，確保副井安全提升。

作者簡介：崔東偉（1981-），男，山東菏澤人，本科，機電技術員，助理工程師，研究方向：煤礦機電設備安全管理自動化控制。