提升机系统

IFU ARU
Control Interface Options: - Oil level Alarm - Overtemp /FLT/Alarm - Gas relay /FLT/Alarm - Transformer supervision FLT/Alarm
NP CBU
INU
Excitation Power Supply
一、提升机主传动的发展及选择
一.提升机主传动的发展及选择
1.1提升机对电气传动的要求
M
1) 提升机的负载性能(位势负载)及对传动要求Ⅰ
Ⅱ
Ⅰ
a)能在四象限平滑运行(能量可双向流动)
N
b)机械特性硬，启动力矩大
Ⅲ
Ⅳ
C) 调速范围宽（1:35），以满足各种速度的要求
2) 传动系统的基本控制结构 a)速度控制:双闭环结构( 速度---电流)
三.QKTS系列矿用提升机计算机控制
系统/12脉波桥串四象限运行
系 ★统操特作方点式:自动、半自动、手动
★运行方式:正常、简易、应急、双桥运行、桥1 运行、桥2运行
★提升种类:提人、提物、提矿、特运、检修 ★提升速度:根据提升种类和设计设定 ★提升高度: 根据设计而定 ★输出直流电压: ≤1000V ★输出直流电流: ≤5200A ★当某桥故障时可通过切换开关切除故障桥,另一
变频 功率单元A1
变频 功率单元A2
变频 功率单元A3
变频 功率单元A4
变频 功率单元A5
变频 功率单元A6
变频 功率单元B1
变频 功率单元C1
输入频率：50 +/- 0,5 Hz
输入功率因数：1.0
效率：>97.0 % 额定负载,带IFU单元
输出功率因数：1.0 同步电动机;
输出频率：0...75 Hz
静态速度精度 (带编码器)：+/- 0.01 %
动态速度精度：0.2...0.5 %
转矩响应时间：3.5 ms with 70% of speed
EXU
WCU
UPS Power Supply
COU
Auxiliaries
CHU
DIU
Control
Scope of ACS 6000
Motor
1U 1V 1W
SM
Options for
P
control Interface: T
- Tacometer and position encoder - Winding Temp /FLT/Alarm - Bearing Supervision /FLT/Alarm - Cond. Water Det. - Space Heater FB - Cooling Fans FB
性能好。
性能优。控制精 度高，已智能 化、网络化。
缺点
趋势
性能差、能耗 高。国外于 50 年代开始应 用于提升机， 70 年代淘汰。 系统复杂、谐 波大、功率因 数低，对电网 污染大。只适 合低速电机。
逐步被能四象限运行的中压 和低压变频装置或全数字直 流装置替代。
为过度性产品，ABB 西门子均 已停产，而全力推广四象限运 行的中压变频装置如： ABB ACS6000 SD
3。
MMI系统介绍
MMI采用配有 Windows NT平台、 MMI系统软件和应 用软件以及网卡的工控机。其主要作用：
A） 监视、记录整个系统设备的工作动态及运行实时数 据；如：各水平设备的工作状态、罐笼的动态位置、闸 系统及系统其它信号的诊断和监视结果；
B）系统报表的生成、存储、打印； 系统故障和操作信 息的定位、存储、打印。
已淘汰
现已被全数字晶闸管拖动系 统淘汰。
对于电机容量小于 2500KW-3000KW 的 提 升 机 仍 占主导地位。自 80 年代开始 应用，现已不断升级发展至第 三代。
产品介绍
一.QKTS系列矿用提升机计算机控制系统/6
脉波单桥四象限运行
系统特点
★操作方式:自动、半自动、手动. ★运行方式:正常、简易、应急 ★提升种类:提人、提物、提矿、特运、检修 ★提升速度:根据提升种类和设计设定 ★提升速度:根据设计而定 ★输出直流电压: ≤1000V ★输出直流电流: ≤5200A ★结构简单,占地面积小 ★成本低,投资小 ★适用于较小功率的系统
桥可单独工作,实现全载半速运行 ★谐波小,功率因数高,对电网污染小 ★适用于较大功率和电机电压较高的提升系统
四.QKTS系列矿用提升机计算机控制
系统/交-直-交变频四象限运行
Main Power Supply
MCB (Standard) (Pre)Trip Open/Close
Auxiliary Power Supply
6脉动交交变频器的原理
12脉动交交变频器的原理
12脉动传动下的紧急状态运行
SIMOVERT SM150 主流传动系统的功率元件
半导体 功率元件
SIMOVERT ML
GTO 门可关断晶闸管
SIMOVERTSM150
IGCT 集成门整流晶闸管
IEGT
IGBT
增强注入式门晶体管 绝缘门场效应晶体管
2）系统采用以太网和工业现场总线和光缆通讯，融提升系统和 信号系统、或称重系统为一体，实现信号连锁，实时在MMI屏幕 上监控、记录井口、井下车场设备状态；操作工艺先进，可进行 水平慢上、慢下对罐和主井全自动定量运行。
3）当一组电枢变流器出现故障时，通过选择开关，可实现系统 全载运行。
4）系统运行状态和故障监控的多重化（PLC、全数字传动、继电 回路相互监控）以及故障的分级处理。具有全数字系统的死机保 护。
Cooling Water
系统特性
ABB ACS6000SD 系列变频器； 供电电压：3160V，50 Hz； 功率：7、9、11 MVA 连续输出； 应用：同步电动机传动； 控制类型：DTC直接转矩控制； 标准：IEC 60146； 三电平自整电压源逆变器，带3电平ARU有源整流单元，
卸矿操作箱
光缆
DI/O AI
CPU
装矿操作箱
装矿站现场 信号
称重传感器1
称重传感器2
提升机电控系统图（ 12脉动桥串）
M
TG
TG
操作台显示盘
操作台
电控柜排列图
系统主要特点
1）全数字调速系统（C30）和PLC系统对罐笼位置行程和故障 实现全数字冗余控制即：当PLC 正常时，C30和PLC冗余控制， 相互监控。而当PLC系统发生故障时，C30独立控制提升机简易 运行，实现罐笼的全数字行程控制（自动减速、停车）和故障保 护。
一般设计下列部分动态画面（具体画面由用户确认）：
电源系统的配置画面如：高压配电系统、低压配电系统、 控制系统；
设备、部件监控画面如：闸系统、各水平车场状态、井 筒开关状态
运行跟踪画面如：提升机运行速度、罐笼位置；电枢电流、 磁场电流、运行速度等实时数据，动态曲线。
信息记录库及画面；
系统对输入输出信号进行处理的同时，对某些重要数据 按时间序列或类别在硬盘上存储，以供系统响应要求输出 或定期输出时用。一般有：
晶体管模块
▪ 无缓冲电路 ▪ 低功率门驱动 ▪ 低切换损耗
▪ 对电机的du/dt高 ▪ 单位元件的输出
功率有限
6 脉动交直交ARU供电的单机传动荡
wk.baidu.com
4Q 传动
功率流 功率流
DC (+)
发电模式 电动模式
DC (NP)
Motor
EMC Filter or
Reenforced EMC Filter
(IFU)
AC DC
Phase modules
DC (-) Clamping circuit
Clamping circuit
Phase modules
对 9 MVA 逆变器 12 个大功率半导体器件
DC
AC
IGCT
M
EMC Filter
PAWM主回路拓扑结构（罗宾康）
高 压6KV 三 相交 流输 入
移 相变 压器
价格高，对电 机有特殊要 求。
性能差、能耗 高。国外现已 淘汰。全部改 造为全数字 晶闸管传动 系统 系统复杂，参 数离散，难调 试，故障率 高。 有谐波、功率 因数低，对电 网有污染。
为大容量电机（大于 2500KW-3000KW）拖动的发展 方向。随着其价格的降低必将 取代全数字矢量控制式交交 变频传动系统。为提升机拖动 的发展方向。
转矩波动成分(气隙)：<1% Motor fn <25 Hz频率成分低 于100 Hz
于100 Hz
<2% Motor fn <50 Hz频率成分低
五.QKTS系列矿用提升机计算机控制
系统/交交变频四象限运行
系统特性
选用：ACS6000 C 、SIMADYN D 、西班牙Ingeteam 公司 Sisteam M变频器；
二.QKTS系列矿用提升机计算机控制
系统/12脉波桥并四象限运行
系统特点
★操作方式:自动、半自动、手动. ★运行方式:正常、简易、应急、双桥运行、桥1运行、桥2
运行 ★提升种类:提人、提物、提矿、特运、检修 ★提升速度:根据提升种类和设计设定 ★提升高度: 根据设计而定 ★输出直流电流: ≥10000A ★正常工作时两桥并联工作,电流裕量大 ★当某桥故障时另一桥可单独工作,实现半载全速运行 ★谐波小,功率因数高,对电网污染小 ★适用于较大功率的提升系统
不带熔断器设计； ARU有源整流单元：每个额定连续功率： 7MVA、9MVA、
11MVA； INU逆变单元，对于7MVA每个额定输出电流:1650 A
r.m.s输出频率> 8 Hz 连续电流0-3 Hz, 1155 A 连续电流3-8 Hz, 从1155 至1650 A线性增加
额定输入电压：3000 V AC, +15%…-5%
* 高压配电系统（高、低压电源断电、直流快速开关跳闸、 主回路过电压或接地）
* 全数字传动系统的运行和异常状态如： 主回路元器件状 态（可控硅温度及快熔等）传动故障（超速、过流、测速 机断线、失磁等）
* 发生故障时提升机的运行状态（如电枢电流、励磁电流、 给定速度、运行速度、提升种类、操作方式、发生时间 等）。
全数字 交-直交中压 变频器 （四象 限运行）
电动机 -发电 机组供 电
ABB
：
ACS6000
西门子：
SIMOVERT
-MV
（GM15）
模拟式 晶闸管 拖动系 统 全数字 晶闸管 直流传 动系统
优点
价格低、适用的 电机容量小
性能优，控制精 度高，适合控制 同步交流大电 机（容量 >2500KW）如： 谢桥、顾桥矿 性能优，控制精 度高，功率因数 高，对电网谐波 污染小为“绿 色”装置。
—方案介绍
欢迎各位领导和同行指导工作
上海华菱暨LK 公司
提升机电控系统图(12脉动桥并）
PLC及通讯系统
主回路示意图（ 12脉动桥并）
PG
PG
TG
M
电控装置布置图(12脉动桥并）
全数字调速系统软件框图(12脉动桥并）
提升机电控系统图(12脉动桥串）
液压系统
闸手柄
速度手柄
操作台
CPU I/O
描述 优点
缺点
软驱动 GTO
▪ 软切换设计 ▪ 小 du/dt ▪ 对元件及电机的冲
击小
▪ 较大的缓冲电路 ▪ 稍高的损耗
硬驱动 GTO
▪ 较小的缓冲电路 ▪ 较低的切换损耗 ▪ 单位元件输出功率高
▪ 对电机有较高的du/dt
压力包晶体管
▪ 无缓冲电路 ▪ 低功率门驱动 ▪ 低切换损耗
▪ 对电机的du/dt高 ▪ 没有短路限制能力
b)伺服控制: 三闭环控制(位置---速度---电流)
一、提升机主传动的发展及选择
1.2 传动发展及分类：过程：传统交流传动→直流传动→变频传动
分 类
交 流 提 升 机
直 流 提 升 机
名 称 绕线式 异步电 机转子 串接电 阻调速 全数字 矢量控 制式交 交变频
代表产 品
无
ABB ： ACS 6000 C 西门子： SIMADY D
供电电压：由同步电动机决定； 功率：由同步电动机决定； 应用：同步电动机传动； 控制类型：矢量控制； 标准：IEC 60146； 额定输入电压: 由同步电动机电压决定； 输入频率: 50 +/- 0,5 Hz 输出频率:0...20 Hz 转矩响应时间: 系统动态响应快（<50ms）；机械特性硬， 在0到额定转速的范围内均可输出最大力矩。弱磁比为1：
5）可在各种提升种类（提人、提物、检修）和工作方式（自动、 半自动和手动、简易运行）下，均能保证系统运行速度图为最佳 S型曲线。
副井提升机电控系统图
液压系统
闸手柄
速度手柄
操作台
CPU I/O
井口操作台
（井口调度）
DI/O
光缆
CPU
井下水平操 作台
车场状态： 现场（阻车器.稳 罐器.摇台.安全 门) 以及打点信号