矿井提升机控制系统的现状与理论基础.ppt

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1、矿井提升机控制系统徐志鸥二00六年一月目录一、矿井提升机控制系统的现状二、矿井大功率传动设备的发展与趋势三、矿井提升机控制系统的理论基础一、概述矿井提升机作为矿山企业的关键机电设备，对矿山的高效、安全生产与经济的营运具有极其重要的作用，它不仅装机容量大，是矿山的主要耗电大户，而且它作为一个典型的位势力矩负载，要求其拖动电动机在其机械特性的四个象限内频繁周期性地进行启动、制动和反向运行。反映其运行状态的速度图和力图是根据设计的提升能力和安全规程确定的，对其在运行过程中的加速度、减速度以及各运行阶段的行程和最后的停车位置都有精确的要求和严格的限制。因此，提升

2、机始终是电力拖动与控制的典型应用装置和研究对象，正确处理好矿井提升机的拖动系统极矿井提升机控制系统的现状其自动化问题，对保证矿井的生产、安全和效益具有重要意义。矿井提升机有交流拖动和直流拖动两种，早期的交流拖动采用“异步电机+转子串电阻加速+高压接触器换向+动力制动（或低频拖动）+继电器控制”方式；直流拖动在20世纪70年代以前一般采用“发电机-电动机机组+继电器控制”的方式，在80年代后普遍采用“可控硅整流+电动机+模拟调节+继电器控制”的方式。进入20世纪90年代，随着计算机控制技术和电力电子技术的飞速发展，在提升机拖动系统中，采用“电动机+可控硅整

3、流+全数字调节+PLC控制+上位机监控”控制方式，下面就具体说明这些控制方式。矿井提升机控制系统的现状二、矿井提升机速度图和力图提升机分为罐笼（副井）提升和箕斗（主井）提升两种，其速度图和力图有一定的差别，因为箕斗提升有曲轨行程，因此加速时需要有两段加速，第一段加速到出曲轨再进行第二段主加速，而罐笼提升没有这个问题。不论是单绳提升还是多绳提升，其速度图和力图都是一样的，速度图有三阶段或是多阶段，比较实用的是主井采取六阶段，副井采取五阶段，下面给出一个六阶段的速度图和力图具体说明。矿井提升机控制系统的现状矿井提升机控制系统的现状图中：1、V1为初加速终了的

4、速度，亦是箕斗出曲轨的速度，Vmax最大速度，V2为爬行速度。2、t1为初加速时间，t2为主加速时间，t3为等速段时间，t4为减速段时间，t5为爬行段时间，t6为机械抱闸时间。3、力图实线是不带尾绳情况，虚线是带尾绳情况。但这种速度图有一定的拐点，会对提升机机械系统造成冲击，因此速度图可做成平滑的“S”曲线，如下图所示：矿井提升机控制系统的现状矿井提升机控制系统的现状三、交流拖动1、金属电阻调速方式这种方式也叫TKD方式，在我国的矿井提升占很大的比例，超过80%。它指的是在饶线异步电动机的转子回路接入金属电阻，用控制器或磁力站逐步切除电阻的方法进行调速。

5、下图给出一个TKD控制方式的。换向靠高压真空开关改变进线高压相序，在减速段投入动力制动或是低频制动，下图给出一个TKD控制方式的示意图。这种控制方式的优点是结构简单，但缺点是显而易见的，主要表现在以下几个方面。（1）调速性能差，起动和减速运行特性出现阶梯式跳跃。示意图矿井提升机控制系统的现状返回（2）能耗特别大，消耗在电阻上的电能特别客观。（3）速度不能平滑调节，因而对机械系统的冲击非常，缩短设备寿命。（4）速度不易人为控制，存在着安全隐患。虽然近来对这种方式做了改进，用PLC代替老式的继电器控制，用可控硅代替接触器切换电阻，在故障率和维护方面得到了不少

6、改善，但本质的控制方式没有发生改变，所以以上所阐述的缺点还是存在的。2、异步串级调速方式在矿井提升控制系统，还有少数一部分采取串级调速矿井提升机控制系统的现状方式，这种方式占的份额很少，它的原理是在电动机转子回路内引入一个附加电势，改变电势的大小即可改变转子的电流，从而改变电动机的转矩和转速。这种控制方式具有效率高，调速平滑，爬行段不需要附加其它设备和控制性能好等优点，但它功率因素低，最大力矩降低约17%，且线路较复杂，投资高，因此它的利用并不多，逐渐被淘汰。四、直流拖动1、F-D机组拖动方式这种拖动方式中的电动机的电压由专用的直流发电机供给，发电机由同

7、步电动机拖动。电动机的励磁线圈由固矿井提升机控制系统的现状定的直流电源供电，接成他励式。发电机的励磁电压可进行调节和控制，调节发电机励磁的大小，就可以改变供给直流电动机的电压，从而达到调速的目的。改变发电机磁场的极性就可以控制提升电动机的结构。下图即为它的结构。F-D拖动装置的优点是调速平滑和稳定，且调速范围较宽。但它的缺点是设备投资多，占地面积大，建筑和基础费用大，并且功耗较大，经济效益不好。示意图矿井提升机控制系统的现状返回矿井提升机控制系统的现状2、可控硅整流器-电动机拖动装置这种拖动装置利用可控硅整流器的直流电压向提升电动机供电，电动机的电枢和磁

8、场均可它来供电，因为直流电压可通过控制角均匀调节，电动机的转速便可以得到均匀改变