矿井提升机电控系统原理设计

矿井提升机电控系统原理设计内容摘要：

保护继电器等提供直流电源。 八、联轴器：本例提升机采用两种联轴器，主电机与减速器高速轴采用蛇形弹簧联轴器，此种联轴器能减少机器运转时冲击，卷筒主轴与减速器低速轴之间采用齿轮联轴器，此种联轴器传递扭矩大，并能补偿两轴安装时的微量偏斜和不同心，上述两种联轴器内必须加润滑脂以减少磨损。 九、调绳联锁装置：该装置用于调绳时发出信号，告诉司机离合器“合上”或“离开”位置，以及和液压站安全阀联锁。 167。 工作原理如图 21 所示，在主机也就是井筒的两端，一端是电机，一端是机械深度指示器，本设计采用牌坊式深度指示器。 牌坊式深度指示器的结构：由四条支柱、两条丝杠、两个圆盘及数对齿轮、蜗轮、蜗杆等组成。 其中电机为主轴提供动力，矿井提升机主轴的旋转运动，由牌坊式深度指示器传动装置经过齿轮对传给丝杠，使两根直丝杠相反方向旋转，带动两左旋转梯形螺母一上一下作相反的直线运动，分别代表主井和副井的位置，运行同时可发送位置信号.`毕业设计（论文）5amp。 ≥M主图 21 提升机机械原理示意与电机相连的有转子控制柜和高压换向柜，它们分别接收来自主令控制柜和制动电源柜的控制信号。 转子控制柜通过串切电阻来实现调速，高压换向柜实现对电机正反转的控制。 操作台通过人为或程序控制主令柜。 在辅助控制系统中，来自主令控制柜的信号控制液压站和润滑站的工作，保证提升机有效可靠的运行。 毕业设计（论文）6第 3 章 串电阻调速系统167。 串电阻调速系统原理提升机的主电动机采用绕线型异步电动机，通过其转子轴上的滑环，向转子绕组回路接入电阻，以便进行起动和调速。 对电控系统进行局部的修改、完善，根据我国国情，按照可靠性系统工程的原理，对现有的提升电控系统进行综合分析、评价，尽量采用国内外的新技术成果，形成一套较为完整的改造方案及适用的换代产品。 根据现有的经济条件，对绕线异步电机串电阻的调速部分的电路，采用无触点的 PLC 系统代替原有触点的继电器逻辑控制系统，提高系统的安全性及可靠性，充分利用 PLC 的多种功能，进一步改善控制性能，防止控制系统的内外部干扰。 使提升控制系统的速度图达到如图 31 所示的理想状态。 图 31 理想速度 [2]三相异步电动机转速公式为（31）式： n=60f/p(1s) (31) 从上式可见，改变供电频率 f、电动机的极对数 p 及转差率 s 均可达到改变转速的目的。 从调速的本质来看，不同的调速方式无非是改变交流电动机的同步毕业设计（论文）7转速或不改变同步转两种。 矿井提升机是转子串电阻调速。 为确保有足够的拉力，串电阻调速属于恒转矩调速。 恒转矩调速是指电机高速、低速时输出转矩一样大，即高速时输出功率大，低速时输出功率小。 恒转矩的特点是，不管电机的转速快还是慢，其转矩不变。 从调速时的能耗观点来看，有高效调速方法与低效调速方法两种：高效调速时转差率不变，因此无转差损耗，如多速电动机、变频调速以及能将转差损耗回收的调速方法（如串级调速等）。 有转差损耗的调速方法属低效调速，如转子串电阻调速方法，能量就损耗在转子回路中；一般来说转差损耗随调速范围扩大而增加，如果调速范围不大，能量损耗是很小的。 绕线式异步电动机转子串入附加电阻，使电动机的转差率加大，电动机在较低的转速下运行。 串入的电阻越大，电动机的转速越低。 此方法设备简单，控制方便，但转差功率以发热的形式消耗在电阻上。 属有级调速，机械特性较软。 167。 串电阻调速程序 因为继电器工作于高压状态，触点闭合时会有高压电弧产生，因此需要做消弧处理，串电阻调速消弧处理程序如图 32 所示：毕业设计（论文）8 图 32 串电阻调速消弧程序毕业设计（论文）9图 33 为串电阻调速程序：毕业设计（论文）10毕业设计（论文）11毕业设计（论文）12图 33 串电阻调速程序毕业设计（论文）13第 4 章 提升机电控系统构成167。 引言提升机电控系统可简单地划分为：控制系统（主控系统、辅控系统）、调速控制系统（调速系统、供电系统）、监控系统（上位机、操作台），提升机电控系统构成如图 41 所示。 深度限位测速机等 供电系统司机操作台主控系统 调速系统 主电机辅控系统液压站润滑站等上位机监控系统主机设备图 41 提升机电控系统构成主控系统主要是指完成提升机从加速、等速、减速、爬行到停车整个运行过程的开关逻辑控制及其必要的保护并与其他子系统交换信号共同完成对提升机整机有效控制的系统。 辅控系统是指各路供电电源、控制回路的接口以及辅机系统的控制部分。 对传统的继电器接触器控制系统而言，还包括可调闸速度闭环环节、动力（低频）制动速度闭环环节（对交流提升机电控而言） 、包络线速度保护环节和测速环节等。 毕业设计（论文）14调速系统是指根据控制系统的指令，作为执行机构最终对提升机的主拖动电机进行起停、加速、减速、稳速运行控制的系统。 监控系统是指对电控系统关键部件，包括提升机信号系统工作情况、提升机运行过程中关键参数、参量的曲线、以及司机操作的正确性进行监控和显示，并进行必要的记录以备需要查阅之需的系统。 操作台是电控系统的人机界面，担负着对提升机进行集中控制、监视、参量信号显示的重任。 因该控制线路大体可分为主回路、测速回路、安全回路、调绳闭锁回路、控制回路、可调闸控制回路、减速阶段过速保护控制回路、动力制动控制回路、自整角机深度指示器回路和辅助回路等 10 个部分，现分述主回路、测速回路、安全回路和控制回路。 167。 主回路主回路用于供给提升电动机电源，实现失压、过流保护，控制电机的转向和调节转速。 主回路由高压开关柜、高压换向器的常开触头、动力制动接触器的常开主触头、动力制动电源装置、提升电动机、电机转子电阻、加速接触器的常开主触头和装在司机操作台上的指示电流表和电压表等组成。 地面变电所送来的二路 6KV 电源，一路工作，一路备用，经高压开关柜的隔离开关 GLK、油开关、高压换向器线路接触器的主触头、正向(或反向)接触器后到主电机的定子。 在高压开关柜内还设有电压互感器 YH，失压脱扣线圈 SYQ，电流互感器 LH 和过流脱扣线圈 GL，用于失压或过流保护。 在 SYQ 线圈回路中还串联接有紧急停车开关和换向器室栏栅门闭锁开关。 用以人为的产生安全制动。 当人员进入高压换向器室时栏栅门闭锁开关起安全闭锁作用。 在 LH 回路中串入三相电流继电器，它有三个电流线圈，用来反映启动过程中电动机定子电流的变化，与时间继电器1sJ～10sJ 配合，共同调节启动过程中的速度，实现以电流为主时间为辅的自动启动过程。 高压换向器由 XLC、ZC、FC 等三组接触器组成，用以改变主电机的旋转方向。 正转时，XLC、ZC 工作，反转时 XLC、FC 工作。 电动机转子回路接有外加金属电阻和加速晶闸管，用来获得电动不同的人工毕业设计（论文）15特性。 167。 测速回路测速回路就是把提升机的实际速度测量出来并转化为电量，以供给速度回路和一些以速度为函数的电器控制元件。 在传统的提升机控制中，速度信号的获得都来源于测速发电机，为模拟信号量。 在 PLC 控制系统中为了增强系统的保护功能，我们通过计数模块计算提升机运行速度。 我们知道计数模块对位置脉冲的计数值代表了容器在井筒中的位置。 不同时刻测得的脉冲差值即为位置变量△S，而△ S 与时刻的变量△T 之比即为速度。 基于这一原理，利用 PLC 具有软件可设置中断功能，通过中断程序来测速。 在测速回路中，有光电编码器，它与提升机主轴相连。 卷筒旋转一周，光电编码器也旋转一周，产生固定数量的脉冲列: A， A， B， B。 其中一组 A， B 脉冲信号作为提升机深度控制的输入信号。 对光电编码器输出的脉冲计数可产生三个功能：1)通过旋转脉冲的累加值可确定提升容器在井筒中的行程；2）脉冲 A， B 之间相差 90176。 电角度，通过判断其相位差的正负，可以确定提升机滚筒的旋转方向；3）通过测量旋转计数脉冲的频率，可确定实际提升速度 [3]。 回路中还有低速继电器。 它主要用于低速爬行。 当提升机速度减小至继电器释放值时，它可以使高压换向器二次给电，提升机再次加速，当速度升高至其的吸合值时，它又使高压换向器(接触器)断电，切断电源而减速，由此实现脉动爬行。 另外，3 个速度继电器，其触头分别接于加速接触器回路，以便在动力制动时按速度原则节转子电阻。 为了使提升重物时动力制动减速和下放重物时动力制动加速，切换速度均能在特性曲线的临界值附近。 167。 安全回路安全回路用于防止和避免提升机发生意外事故。 安全回路中串有很多保护触头，当提升机工作不正常时，其中任一个触头打开，就产生安全制动。 主要包括通过软件和硬件设置的有关提升机连锁保护的各种重故障点，发生毕业设计（论文）16重故障时，具有对故障种类记忆功能。 排除故障后，用故障复位按钮复位，安全保护由以下几部分组成：1）主令控制器手柄零位联锁 当主令手柄处于中间零位时，零位继电器闭合允许安全回路接通。 当安全回路断电后，主令。