發(fā)布時間：2016-10-12 20:20

  本文關鍵詞：軟停車技術在麻家梁煤礦ABB特大型立井提升自動化控制系統(tǒng)中的應用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

中國高新技術企業(yè)

吳碩
（同煤浙能麻家梁煤業(yè)有限責任公司，山西 朔州 036000）
摘要：隨著越來越多的特大型礦井投入開采，各種新型的特大型大功率的提升系統(tǒng)應運而生。在停車時，定子電流給定突然消失，會產生巨大的震動聲，給設備帶來很大的損傷，通過軟停車自動化控制技術，，可以從根本上消除該類問題。文章對軟停車技術在麻家梁煤礦ABB特大型立井提升自動化控制系統(tǒng)中的應用進行了探討。
關鍵詞：軟停車技術；立井提升；自動化控制系統(tǒng)；電機；煤礦開采文獻標識碼：A
中圖分類號：TD633文章編號：1009-2374（2016）01-0156-02DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.01.078
1概述
麻家梁礦主井采用兩套ABB公司生產的JKMD-5.7×4落地式多繩摩擦式提升機，配套ABB芬蘭電機廠生產的低速直聯(lián)交流同步電動機，型號為AMZ2500 QN16PWB，電機功率7000kW，定子額定電壓3150V，額定電流2×668A（雙繞組），轉子額定電壓202VDC，額定電流為639A，額定最大工作頻率6.13Hz，額定轉速46r/min，定子重48.7t、轉子重39t，最大提升速度13.73m/s。制動器為盤式制動器，共14對閘頭，56塊制動器，采用兩臺恒減速制動液壓站，雙獨立回油系統(tǒng)，礦井設計年產1200萬t。麻家梁礦主井1#、2#兩部提升機自安裝調試以來，一直存在停車抱閘時發(fā)出劇烈震動現(xiàn)象，每日平均提煤500余斗，即每日震動500余次，每年發(fā)出震動18萬次，停車震動瞬間可達120分貝以上，該震動給電機定轉子、閘間隙傳感器、液壓管路、車房土木工程建筑以及自動化控制柜接線等機電設備造成很大損傷，使其使用壽命大大縮短，設備維護成本大大增加，間接影響了全年煤炭生產，同時設備停車震動聲響給提升司機的工作環(huán)境造成了噪音污染，嚴重損傷工作人員的身體健康。
經現(xiàn)場技術人員一年多的反復排查論證，最終確定震動來自電機，即在停車抱閘瞬間傳動給電機定轉子電流突然消失掉落，從電機電樞發(fā)出的震動聲，而不是由制動器抱閘時與制動閘盤碰撞發(fā)出的聲音。
2研究內容
ABB提升系統(tǒng)主要由AHC主控系統(tǒng)、驅動系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、液壓制動系統(tǒng)、操作維護系統(tǒng)（HMI及操作臺）、井筒信號系統(tǒng)組成。
ABB主控系統(tǒng)軟件執(zhí)行提升機運行的邏輯、比較、順序控制、算術計算、通訊和監(jiān)測保護功能，根據(jù)系統(tǒng)設計要求，通過配置相應的硬件，還可以執(zhí)行行程控制和通訊功能，主控系統(tǒng)通過Module bus光纖通信與ACS6000傳動系統(tǒng)進行通訊。
ABB ACS6000驅動控制系統(tǒng)主要實現(xiàn)速度、電流閉環(huán)控制功能及與傳動有關的監(jiān)測保護功能。驅動控制系統(tǒng)一般包括驅動控制、電流控制和勵磁控制三部分。驅動控制完成位置控制、速度控制及相關的監(jiān)測保護功能，該部分接收來自主控系統(tǒng)的控制指令和參數(shù)，其程序通過位置控制和速度PID調節(jié)處理，向電流控制和勵磁控制環(huán)節(jié)發(fā)送電樞電流和勵磁電流基準值；電流控制環(huán)節(jié)完成電流的PID調節(jié)處理，并向變流器輸出觸發(fā)脈沖信號；勵磁控制環(huán)節(jié)完成勵磁電流的PID調節(jié)處理，并向勵磁變流器輸出觸發(fā)脈沖信號。
監(jiān)控系統(tǒng)對提升機系統(tǒng)的重要參數(shù)，如速度、位置等，進行計算和監(jiān)測，提供保護功能，起到主控和驅動保護功能的后背保護功能。
ABB ACS6000是專用于兆瓦級應用場合的模塊化中壓傳動，有著最優(yōu)的性能和無與倫比的利用率。在麻家梁主提升系統(tǒng)中，采用兩套7MW的有源整流ARU系統(tǒng)和兩套9MW逆變INU系統(tǒng)雙繞組電機的冗余傳動模式，輸出頻率為0～6.13Hz。
ACS600采用模塊化設計：有源整流單元（ARU），兩套6-脈波自換流電壓型變流器（有源整流單元，由相模塊、門集供電單元、鉗位電路、EMC濾波器、接口板、快速短路檢測、抗飽和設備、電壓電流檢測板組成）；逆變單元（INU），6-脈波自換流電壓型逆變器；電容組單元（CBU），直流回路電容；終端單元（TEU），功率電纜的接線終端部分；控制單元（COU），控制系統(tǒng)；水冷單元（WCU），分為內外水冷系統(tǒng)，為功率單元降溫；電壓限幅單元（VLU），動態(tài)的直流電壓限幅電路；勵磁單元（EXU），6-脈波晶閘管橋。選擇適當?shù)腁RU脈沖模式，變壓器電流將與線電壓有相同的相位，這意味著系統(tǒng)的功率因數(shù)為1。
ACS6000傳動控制采用獨一無二的DTC直接轉矩控制，能實現(xiàn)精確的轉矩和速度控制，轉矩響應比傳統(tǒng)的磁通向量控制或脈沖寬度調制的控制方式快10倍，有著最小的轉矩波紋。功率開關元件采用最先進的集成門極換流晶閘管IGCT，輸出交流電至電機電樞的逆變器的導通與關斷由電機的核心變量磁通和轉矩直接控制。因此利用主控程序控制，在停車時力矩給定做濾波限幅處理，使電機電樞電流平滑減小為零。
如圖1所示，在P45-ACS6000-3傳動停車控制程序里編寫一個傳動力矩控制、速度控制軟停車程序，利用傳動給定電機力矩百分比絕對值（正反轉時力矩有正負，必須加ABS絕對值塊使該數(shù)據(jù)變成正值），同時加10%的余量值（考慮在停車時力矩電流波動），然后將該值擴大10倍，最終經過一個低通濾波器，時間參數(shù)設定為0.6s，即在0.6s內將該輸入值進行限幅處理，使輸入信號有坡度的平滑降為零，將該限幅輸出信號傳送到傳動力矩控制處理其中，最終使電機停車時的給定電流由原來的瞬間降為零變?yōu)槠交慕禐榱�，如圖3所示。

圖片：3146.jpg

圖片：3147.jpg

圖片：3148.jpg

通過Drive windows傳動控制監(jiān)視軟件，得到未編寫軟停車程序之前的力矩電流曲線如圖2所示，可以看到停車瞬間的電流曲線特性比較硬，幾乎直接下降至0A。
添加軟停車程序后停車時的力矩、電流曲線如圖3所示，力矩電流在停車時平滑下降至0A，曲線特性比較理想，同時再也沒有停車“震動”聲音。
3應用情況及經濟社會效益
（1）自從編寫了軟停車控制程序后，再也不存在停車時的劇烈震動聲音，效果十分明顯；（2）從根本上消除了停車震動發(fā)出的聲響對機電提升設備造成的損傷，同時節(jié)約的維護費用以及對延長提升設備使用壽命和保證正常生產所帶來的直接及間接經濟效益，約為500萬/年；（3）在生產管理上更具科學性，進一步完善了提升設備運行控制的智能化、自動化，全面確保公司的安全和高效生產工作順利開展。該項技術的應用對今后的同煤集團乃至全國特大型立提升系統(tǒng)電控軟停車力矩電流控制程序邏輯編寫以及設計有極大的參考及借鑒價值。
作者簡介：吳碩（1988-），同煤浙能麻家梁煤業(yè)有限責任公司大型設備一隊電氣隊長，助理工程師，研究方向：自動化。
（責任編輯：蔣建華）

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本文編號：138669