矿井提升机培训教程
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✓ 对于矿井提升机控制系统也由继电器控制系统 提高到PLC控制系统。
✓ 由数字式晶闸管整流装置和PLC就组成的全数 字式矿井提升机直流传动系统。
数字式晶闸管整流装置
（也称数字式直流调速器）
直流调速器主回路：
四象限运行
AC
双组晶闸管
整流桥
两象限运行 AC
单组晶闸管整流桥
数字式晶闸管整流装置
提升机数字式直流调速系统组成框图
AC380V
低频机组
(6台各种电机组成)
适用范围：主要用于箕斗井
交流绕线式异步电动机 转子串电阻加低频制动及爬行
特点： • 有较好的低速爬行性能； • 在减速段能提供低频制动； • 理论上讲制动时可向电网反馈能量，但由于低频
机组效率很低，反馈的能量基本上被低频机组消 耗完了；
• 可代替低频机组的交－交变频装置在各处均使用 不好。
使变频调速得以应用。 • 由于在变频调速中使用了矢量控制技术，使交
流电动机的调速性能与直流电机调速性能相当 。 • 用于矿井提升机的交流变频调速装置应该能四 象限工作。 • 这种装置仅限于低压，且价格较高。
交流变频调速系统
• 对于2000kW以上的大型矿井提升机，可以采 用同步电机变频调速系统。
- 采用极对数多的同步电动机，可以取消减速器。 - 同步电机有直流励磁绕组，通过调节励磁大小还
可以调节功率因数。 - 同步电机有两个定子绕组，分别由变频器供电，
当其中一台变频器故障时，可以半载运行。 - 但此系统复杂、投资大。
数字式直流传动系统
✓ 直流传动系统的使用历史悠久，虽然现在受交 流调速系统的挑战，但在矿井提升机传动系统 中，还会发挥重要的作用。
✓ 直流传动系统本身随着科技的发展也在发展。 向直流电动机供电的电源就经历了直流发电机 组－模拟式晶闸管整流装置－数字式晶闸管Βιβλιοθήκη Baidu 流装置三代产品。
直流调速系统
直流电动机以其调速性能好而被广泛应用于要求调
速的传动系统中。
转速n E Ce
反电势E U IR
转矩M CM I 恒定励磁，不变，令Ce Ke,CM KM
则n
E Ke
,M
KM I
一般电枢回路电阻很小，则n U Ke
I n
U
EM
R为电枢回路电阻
Ke、Km均为与电机结 构有关的参数
提升系统功能
▪ 提升容器高程数字显示
利用安装于导向轮上旋转编码器的脉冲数，经 PLC运算后可由数码显示器以数字形式显示提升 容器的实际高程值。
当提升机开始运行后，显示距离目的中段的距离 ，以方便停车时机的把握。
提升系统功能
▪ 无接触式数字测速及双重超速保护
利用感应开关，电机每转动一周可发出6个脉冲信 号输入到PLC中。单位时间内的脉冲数即可换算 成转速，当此转速超过额定转速15%时，系统进 行紧急制动。
整理装置主柜
给定 斜坡 -
选择
+
电流 限制
+
速度 滤波
副柜
低压配电柜
PLC柜
提升机操纵台
井口信号台及中段信号箱
数字式直流调速装置柜 （简称主柜）
• 配置英国C.T.公司生产的Mentor II系列 825A数 字式直流调速器 。
• 额定电流825A，短时允许过载150％ • 配置MD29 控制板
PLC柜
直流调速系统
电机转速近似正比于电机端电压，电机产生的转矩正比于电 流。因而调节加于电机的端电压便可调速。对于不同极性的 电压和电流，电动机可在四个象限运行，可以满足任何速度 图及力图的要求。
+n
-M
+M
-n
交流变频调速系统
• 这是近年来发展最快的一种调速系统。 • 由于电力电子元件及微处理技术的快速发展才
• 罐笼 • 箕斗 • 串车
竖井 矿井提升系统
斜井
提升机
提升容器 用途
单绳单卷筒、 单绳双卷筒、 多绳摩擦轮
罐笼、箕斗
主井、副井、 混合井
提升机 提升容器
用途
单绳单卷筒、 单绳双卷筒、
罐笼、箕斗
主井、副井、 混合井
代表性提升系统速度图及力图
• 主井竖井罐笼
v
t F
t
代表性提升系统速度图及力图
• 主井竖井箕斗 v
t F
t
代表性提升系统速度图及力图
• 副井竖井罐笼 v
t F
t
代表性提升系统速度图及力图
• 斜井单卷筒（带甩车道）
v
t F
t
按照速度图和力图确定传动系统
电气传动系统
交流绕线式异步电动机转子串电阻调速
适用范围：主井、竖井罐笼系统
交流绕线式异步电动机转子串电阻调速
缺点： • 调速性能差，尤其不能低速稳定运行； • 能耗大。在加速过程中，功率的一半消耗在转子
同时，在直流调速器中也利用速度反馈信号与额 定速度进行比较，当超过15%时，直流调速器发 出信号进行紧急制动。
提升系统功能
电阻中； • 减速靠盘形闸，制动力对应的一半消耗在闸盘上
； • 盘形闸磨损大，需经常更换； • 停车准确性差，依赖操作工的熟练程度。
交流绕线式异步电动机 转子串电阻加动力制动
加动力制动是为减速而设。以动力制动代替盘形闸减速。制动 力相对应的一半消耗在转子电阻中。
交流绕线式异步电动机 转子串电阻加低频制动及爬行
矿井提升机
数字式直流传动系 统
矿井提升机
• 矿井提升机是矿山 主要运输设备；
• 矿井提升机是矿山 生产的咽喉；
• 矿井提升机对保证 矿山持续生产起到 举足轻重的作用。
矿井提升机分类
➢ 按形式分类 • 单绳单卷筒 • 单绳双卷筒 • 多绳摩擦轮
➢ 按提升容器分类
➢ 按用途分类
• 主井提升机 • 副井提升机 • 混合井提升机
• 内置GE公司GE-Fanuc 90－30系列PLC一套 • 一块CPU底板、一个电源模块、一个CPU模
块、4个数字量输入模块、1个模拟量输出模 块和2个继电器输出模块。
操纵台
- 装有主令手柄及制动手柄
- 主令手柄上下各有三档带弹簧复位的控制位 置，分别控制下放及提升的速度
- 制动手柄带动自整角机，控制提升机可调闸 - 操纵台内装有PLC的远程底板，配置有电源
模块、数字量输入模块、数字量输出模块及 继电器输出模块
提升系统功能
▪ 全数字传动控制
由数字式直流调速器和PLC组成的提升机电控系 统为全数字式控制系统。
以微处理器为核心，可靠性高、安全性好。各种 参数的设置及整定均为数字设定方式，不受温度 及环境影响，长期稳定。
PLC除能完成各种逻辑运算及计时、计数等功能 外，还可进行算术运算、数据转移、比较等数据 处理功能，可实现任何控制要求。
✓ 由数字式晶闸管整流装置和PLC就组成的全数 字式矿井提升机直流传动系统。
数字式晶闸管整流装置
（也称数字式直流调速器）
直流调速器主回路：
四象限运行
AC
双组晶闸管
整流桥
两象限运行 AC
单组晶闸管整流桥
数字式晶闸管整流装置
提升机数字式直流调速系统组成框图
AC380V
低频机组
(6台各种电机组成)
适用范围：主要用于箕斗井
交流绕线式异步电动机 转子串电阻加低频制动及爬行
特点： • 有较好的低速爬行性能； • 在减速段能提供低频制动； • 理论上讲制动时可向电网反馈能量，但由于低频
机组效率很低，反馈的能量基本上被低频机组消 耗完了；
• 可代替低频机组的交－交变频装置在各处均使用 不好。
使变频调速得以应用。 • 由于在变频调速中使用了矢量控制技术，使交
流电动机的调速性能与直流电机调速性能相当 。 • 用于矿井提升机的交流变频调速装置应该能四 象限工作。 • 这种装置仅限于低压，且价格较高。
交流变频调速系统
• 对于2000kW以上的大型矿井提升机，可以采 用同步电机变频调速系统。
- 采用极对数多的同步电动机，可以取消减速器。 - 同步电机有直流励磁绕组，通过调节励磁大小还
可以调节功率因数。 - 同步电机有两个定子绕组，分别由变频器供电，
当其中一台变频器故障时，可以半载运行。 - 但此系统复杂、投资大。
数字式直流传动系统
✓ 直流传动系统的使用历史悠久，虽然现在受交 流调速系统的挑战，但在矿井提升机传动系统 中，还会发挥重要的作用。
✓ 直流传动系统本身随着科技的发展也在发展。 向直流电动机供电的电源就经历了直流发电机 组－模拟式晶闸管整流装置－数字式晶闸管Βιβλιοθήκη Baidu 流装置三代产品。
直流调速系统
直流电动机以其调速性能好而被广泛应用于要求调
速的传动系统中。
转速n E Ce
反电势E U IR
转矩M CM I 恒定励磁，不变，令Ce Ke,CM KM
则n
E Ke
,M
KM I
一般电枢回路电阻很小，则n U Ke
I n
U
EM
R为电枢回路电阻
Ke、Km均为与电机结 构有关的参数
提升系统功能
▪ 提升容器高程数字显示
利用安装于导向轮上旋转编码器的脉冲数，经 PLC运算后可由数码显示器以数字形式显示提升 容器的实际高程值。
当提升机开始运行后，显示距离目的中段的距离 ，以方便停车时机的把握。
提升系统功能
▪ 无接触式数字测速及双重超速保护
利用感应开关，电机每转动一周可发出6个脉冲信 号输入到PLC中。单位时间内的脉冲数即可换算 成转速，当此转速超过额定转速15%时，系统进 行紧急制动。
整理装置主柜
给定 斜坡 -
选择
+
电流 限制
+
速度 滤波
副柜
低压配电柜
PLC柜
提升机操纵台
井口信号台及中段信号箱
数字式直流调速装置柜 （简称主柜）
• 配置英国C.T.公司生产的Mentor II系列 825A数 字式直流调速器 。
• 额定电流825A，短时允许过载150％ • 配置MD29 控制板
PLC柜
直流调速系统
电机转速近似正比于电机端电压，电机产生的转矩正比于电 流。因而调节加于电机的端电压便可调速。对于不同极性的 电压和电流，电动机可在四个象限运行，可以满足任何速度 图及力图的要求。
+n
-M
+M
-n
交流变频调速系统
• 这是近年来发展最快的一种调速系统。 • 由于电力电子元件及微处理技术的快速发展才
• 罐笼 • 箕斗 • 串车
竖井 矿井提升系统
斜井
提升机
提升容器 用途
单绳单卷筒、 单绳双卷筒、 多绳摩擦轮
罐笼、箕斗
主井、副井、 混合井
提升机 提升容器
用途
单绳单卷筒、 单绳双卷筒、
罐笼、箕斗
主井、副井、 混合井
代表性提升系统速度图及力图
• 主井竖井罐笼
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代表性提升系统速度图及力图
• 主井竖井箕斗 v
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代表性提升系统速度图及力图
• 副井竖井罐笼 v
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代表性提升系统速度图及力图
• 斜井单卷筒（带甩车道）
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按照速度图和力图确定传动系统
电气传动系统
交流绕线式异步电动机转子串电阻调速
适用范围：主井、竖井罐笼系统
交流绕线式异步电动机转子串电阻调速
缺点： • 调速性能差，尤其不能低速稳定运行； • 能耗大。在加速过程中，功率的一半消耗在转子
同时，在直流调速器中也利用速度反馈信号与额 定速度进行比较，当超过15%时，直流调速器发 出信号进行紧急制动。
提升系统功能
电阻中； • 减速靠盘形闸，制动力对应的一半消耗在闸盘上
； • 盘形闸磨损大，需经常更换； • 停车准确性差，依赖操作工的熟练程度。
交流绕线式异步电动机 转子串电阻加动力制动
加动力制动是为减速而设。以动力制动代替盘形闸减速。制动 力相对应的一半消耗在转子电阻中。
交流绕线式异步电动机 转子串电阻加低频制动及爬行
矿井提升机
数字式直流传动系 统
矿井提升机
• 矿井提升机是矿山 主要运输设备；
• 矿井提升机是矿山 生产的咽喉；
• 矿井提升机对保证 矿山持续生产起到 举足轻重的作用。
矿井提升机分类
➢ 按形式分类 • 单绳单卷筒 • 单绳双卷筒 • 多绳摩擦轮
➢ 按提升容器分类
➢ 按用途分类
• 主井提升机 • 副井提升机 • 混合井提升机
• 内置GE公司GE-Fanuc 90－30系列PLC一套 • 一块CPU底板、一个电源模块、一个CPU模
块、4个数字量输入模块、1个模拟量输出模 块和2个继电器输出模块。
操纵台
- 装有主令手柄及制动手柄
- 主令手柄上下各有三档带弹簧复位的控制位 置，分别控制下放及提升的速度
- 制动手柄带动自整角机，控制提升机可调闸 - 操纵台内装有PLC的远程底板，配置有电源
模块、数字量输入模块、数字量输出模块及 继电器输出模块
提升系统功能
▪ 全数字传动控制
由数字式直流调速器和PLC组成的提升机电控系 统为全数字式控制系统。
以微处理器为核心，可靠性高、安全性好。各种 参数的设置及整定均为数字设定方式，不受温度 及环境影响，长期稳定。
PLC除能完成各种逻辑运算及计时、计数等功能 外，还可进行算术运算、数据转移、比较等数据 处理功能，可实现任何控制要求。