电气部分Word文档下载推荐.docx
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因此电控系统的性能直接关系到提升机工作的好坏。
本教材主要介绍电控原理、调试方法和故障处理,以确保提升机的可靠运行,达到安全生产。
教材使用对象为操作及维修人员。
对工程技术人员和管理人员亦可参考。
本教材由自动化设计研究所李桂宝、郑红军、编写,高自政编审,任雪振总校审。
提升所张步斌进行编辑。
由于时间仓促和水平所限,若有疏漏和不妥之处,敬请读者批评指正。
编者2002年5月
此教材版权归自动化所所有。
不得翻印,违者必究。
第一部分矿井提升机
矿井提升设备是矿井运输的主要环节,主要任务是提升井下的矿石、煤和废石,同时还要运送人员、设备和材料。
因此矿井提升机工艺对电气传动的要求是很高的。
主要有:
1、可靠性
提升机电气传动的可靠性,不仅关系到矿井的生产能力和生产计划管理,而且直接关系到井下每个矿工的安全,电控设备的任何故障都可能引起跳闸紧急停车或过卷等重大事故,以造成人身设备事故和整个矿井停产,因此对矿井提升机必须保证电气控制设备有很高的可靠性。
在可能出故障的关键环节应多道保护,并应设置这些保护器件的检查信号。
2、必须满足提升机力图要求能在四象限平滑运行。
就容器而言,可分为箕斗和罐笼两种。
簧斗提升系统负载变化较小,而罐笼提升系统,由于每次运送设备、人员及废石等不同对象,负载变化较大。
对于国内来讲,提升机的拖动方式,交流和直流拖动都有。
一般来说,交流拖动比较简单,设备和安装费用低,建筑面积小,电气调整性能差,减速和爬行阶段需要附加拖动装置(即在减速阶段有负力时需有动力制动装置,爬行阶段需有微拖动装置)。
而直流拖动则相反,调速性能好,不需要附加其它拖动装置,容易实现自动化。
缺点就是设备和安装费用高,建筑面积大等。
鉴于国内情况,单绳提升机绝大部分采用交流传动,电机转子是磁力站控制,由于磁力站容量的限制,交流单机传动最大到1000千瓦,双机传动最大到2×
1000千瓦。
当容量大于1000千瓦以上速度大于10米/秒时采用直流拖动比较合适,特别对于多绳提升机要求较高的调整性能。
九十年代之前,由于国内大容量的可控硅元件未过关,所以对于1000KW以上的直流拖动国内以F-D拖动装置为主,所以占地面积也大,设备投资多,建筑和基础费用大。
九十年代来,国内对于1000KW左右及以下的直流电动机已越来越多的采用可控硅供电系统了,随着我国电气元件的不断发展,可控硅供电系统已取代F-D供电系统。
一、我厂自70年以来生产提升机所配电控型号
(一)单绳提升机电控
1、配XKT矿井提升机
电控型号
TKD系列提升机电控设备与KXX仿苏提升机电控设备相比较有如下特点:
(1)仍用发电机组作为动力制动电源。
用磁放大器综合信号取代原先的电机放大机。
(2)可以速度闭环的可调闸(盘形制动器)替代了原来的不可速度闭环的块闸。
(3)用凸轮板压动一只自整角机替代了原来的用凸轮板压限速变阻器,使限速特性由原来的有级变为无级平滑的特性。
2、配JK矿井提升机
其它部分符号含义与TKD-□□□□相同。
TKD-A系列提升机电控设备,与TKD系列提升机电控设备相比较,有以下特点:
(1)用可控硅动力制动电源装置取代原先的发电机组动力制动电源装置,从而占地面积减小,减少了噪音、维护量减少。
(2)上提和下放分别用两只凸轮板压动两只自整角机,便于调整凸轮板。
(3)在电控屏操作组合开关便可同时倒换液压站上的两组电动机和可调闸线圈。
当液压站上一台油泵电动机(或一只可调闸线圈)发生故障时,可很快更换到另一台备用油泵电动机和另一只备用可调闸线圈。
3、配JK带二级制动液压站矿井提升机
TKD-A2与TKD-A系列电控设备相比较,有以下特点:
当提升机紧急制动时,可实现二级制动,其二级制动延时时间可按需要调整电控屏中的时间继电器实现。
4、配JK-□/□A新系列单绳矿井提升机
TKDG与TKD-A2系列电控设备比较有以下特点:
(1)TKDG为柜式结构。
(2)可适用于牌坊深度指示器和多水平深度指示器。
(3)当提升机紧急制动时,可实现二级制动,延时时间由液压站中液压延时阀来调整。
(4)当有提升信号才允许开车。
(5)当电源断电后,开车方向可以记忆,只有到停车位置后才能复位。
避免以往由于停车后,判断不了方向而发生误操作的情况。
(6)在控制屏上有故障显示原因,便于维修和及时排除故障。
(7)在电锁控制操作电源。
5、配JK-□/□E系列单绳矿井提升机
(二)多绳提升机电控
1、配JKM□×
□多绳提升机
2、配JKM□/□多绳提升机
其它部分符号与含义JKMK/J□□□□相同。
JKMK/J-A与JKMK/J电控设备相比较,有如下特点:
(1)用可控硅动力制动电源装置取代直流发电机组动力制动电源装置;
(2)操纵控制屏上组合开关可实现液压站上两台油泵电动机和两只可调闸线圈的倒换。
(3)上提和下放各用一只凸轮板压自整角机来实现限速给定。
3、配JKM□/□带二级制动液压站多绳提升机
JKMK/J-A2与JKMK/J-A比较的特点与TKD-A2与TKD-A比较的特点相同。
4、配JKM□×
□A系列多绳提升机
JKMK/J-B与JKMK/J-A2比较有如下特点:
(1)操作台上可显示故障原因及起动接触器的吸合状态。
便于掌握提升机的加减速状态。
(2)可实现液压延时的二级制动。
(3)可实现不发开车信号不能开车。
(4)可实现两路照明电源自动切换。
(5)电控设备中已考虑到供给起重机、通风机等的电源开关。
(6)提升机正、反方向能记忆,避免了当电源断电后再开车时发生的误操作。
(7)操作电源有电锁,避免了非司机人员的误操作。
(8)操作台上有紧急按钮。
(9)JKMK/J-B为柜式结构。
(10)增加了钢丝绳减速开关。
(11)增加了机械限速开关。
(12)系列中增加了可控硅低频制动电源的品种。
5、配JKM□/□E系列多绳提升机
二、交流电控设备适用范围
对于交流绕线式异步电动机传动,电动机转子回路采用磁力站控制,高压电动机电压为交流50Hz6KV(或3KV\10KV),低压电动机电压为交流50Hz.380伏,提升电动机容量,单机传动为1000千瓦及以下,双机传动为2×
1000千瓦以下。
(一)环境条件
正常工作条件
1、安装使用地点的海拔高度不超过1000米。
2、周围空气温度不得超过+40℃,且在24小时周期内的平均温度不得超过+35℃,周围空气温度的下限是-10℃。
3、相对湿度,当周围空气温度为+40℃时,不得超过50%,气温较低时,亦允许有较大的相对湿度(例如:
20℃时为90%),但应该注意到由于温度变化可能会偶然地产生凝露。
4、空气应洁净,空气中没有导电尘埃与能破坏金属和绝缘材料的气体和微粒。
5、适用于不必防爆的场所。
6、安装在户内,无剧裂振动和机械冲击,安装倾斜度不得超过5度。
第二章电气基本知识
一、常用电气图形及文字符号
(一)图形符号
二、如何看电气线路图
在电气线路图中表示出了电控设备的全部装置和仪器,各种不同的装置和元件在图中不是按照其实际安装位置,而是以线路图的阅读方便为原则,要阅读电气线路必须了解线路的作用原理、动作顺序、控制元件间的相互联系及主要控制元件间的作用性能。
电气控制线路的看图步骤。
1、看线路时,应先看一下图、各种元件的符号并应熟记。
2、把控制线路图中的主电路和辅助电路分开。
看线路图时应先看主电路,后看辅助电路。
主电路均用粗线表示,一般包括电动机定子、转子回路,辅助电路是为主电路服务,满足主电路的要求。
一般提升机控制系统辅助电路应保证完成主电路的起动、换向、停止、制动、保护和检测等作用。
3、分析主电路
应先了解主电路有哪些装置,然后再研究主电路中各个装置的作用。
一般来说主电路是比较简单的。
高压绕线型感应电动机拖动提升机的主回路中包括油开关、隔离开关、换向器、电动机、电动机转子回路中每串接的起动电阻及短接电阻的加速接触器的主接点,这些装置的作用是:
(1)隔离开关。
是用手操作的高压刀开关,因为是双回路进线(一级用户)可以倒换进线回路;
在油开关未合上前可操作隔离开关,即无负荷时操作。
油开关一合上就不允许操作隔离开关。
其与油开关之间有机械联锁;
(2)油开关是用来向电动机供电和在必要时紧急切断(可能自动切断)运行的电动机。
(3)换向器是用来改变定子绕组中任意两组的相位以改变电动机旋转方向;
(4)转子电路中的起动电阻和加速接触器的主接点是用来保证必要的起动力矩,限制起动电流,逐段切除电阻达到加速起动的目的。
图2-1TGG型高压开关柜供电系统图
4、分析辅助电路
一般来说辅助电路是比较复杂的。
因此,看辅助线路图时应先按其性质和作用分为若干个局部的线路图,如安全回路,高压换向回路、信号回路、工作闸回路、时间继电器回路、测速回路等。
5、看线路图应从电源出发
如控制线路应从控制电源的一端开始,经过继电器或接触器线圈,接点最后到控制线路电源的另一端,这条线路通了,该继电器或接触器便动作(吸合);
其常开触点闭合,常闭接点断开,这些接点的打开或闭合又引起其它电气线路的变化,这样一步一步地看下去。
6、要清楚了解各种电器的构造和动作原理,因为电气线路中不表示机械构造和动作情况,要了解线路图的动作,就必须知道线路图中的继电器、接触器是怎样才能动作。
如广泛使用的直流加速时间继电器SJ,它的动作情况就是当本身线路通电后,吸引衔铁,其常开接点闭合,常闭接点断开。
当线圈断电后,由于磁滞作用,延时使常开接点断开、常闭接点合上,所以在看线路时,应了解这个动作先后。
7、一般线路图中所表示的都是继电器和接触器线路未通电、按钮未按压、主令控制器未转动时的情况。
继电器或接触器的常开接点是指线圈未通电时,接点是打开的,通电后常开接点就闭合。
常闭接点是指线圈未通电时,接点是闭合的,当线圈通电后常闭接点断开。
按钮也是在未按压时的常开,常闭;
当压按时常开→闭;
常闭→开。
8、转换开关及控制器的闭合表表明接点闭合次序和位置的。
图表中有“×
”的表示在该位置时,接点是闭合的,空白表示在该位置时接点是打开的。
图2-2
9、除原理图外,还有屏(柜)的布置图。
图中元件与实际位置相符。
此时某个继电器的线圈和接点都在一处表示,不象原理图中不在一处。
第三章提升机电控的特点及起动原则
一、提升机的速度图和力图
提升机的电控系统是应满足速度图和力图要求的,通过以下简单分析,有助于了解交流电控系统各环节的作用。
现以五阶段速度图和力图举例如下。
二、起动原则的简述
(一)单绳提升机
对于单绳提升机在加速阶段,系统采用八级(或五级)电阻起动的方案。
对于不同的起动电阻级数,其基本原理都是一样的,起动原则采用以电流为主,时间为辅助的原则。
对于单纯按时间起动的原则,就是在恒定的时间间隔内切除电动机的转子各级附加电阻,起动时间与提升负载的轻重没有关系。
但起动时各级的切换速度却随负载的轻重而变化。
当重载时,电动机在恒定的时间间隔内不能加速到象在额定条件下所得到的转速,转子电阻级的切换于电动机达到的相应速度之前进行,此时获得很大的冲击电流和转矩,严重时会使电动机发生“颠履”,可能由于过电流以保护装置动作而使高压开关柜跳闸,提升机不能起动。
相反,在轻载时,电动机在恒定的时间间隔内超过了象在额定条件下所得到的转速,电动机转子电阻级的切换于电动机达到的相应速度之后进行,此时各级的切换速度过大,却使电流转矩的峰值减小。
图3-1
由于单纯按时间起动的原则具有上述的缺点,我们采用了以电流为主,时间为辅的起动原则,而对于纯电流原则其主要特点:
当慢慢切除起动电阻时,起动电流在定子或转子内作台阶式的变化,在短接了起动电阻的时候,起动电流就增大了,当起动电流以增大到某一整定值时,系统中专设的电流继电器JLJ的衔铁就吸合,以阻碍下一个加速接触器的吸合,电动机加速,在电动机绕组中的电流也同样开始降低。
当电流达到整定值的最小值时,电流继电器JLJ的衔铁就释放,从而使下一个加速接触器有吸合的可能,电动机随着所有的接触器继续不断的地吸合而加速,直到电动机进入其自然特性曲线。
这种根据纯电流起动原则在提升负载变动时不可能采用的,因为在提升负载较轻时,会出现当切除起动电阻时,起动电流达不到电流以继电器JLJ的吸合值,使每级接触器会骤然吸合,造成加速过快。
因此在线路上考虑每级电阻切除时附加时滞来修正,在这种情况下,当电流降到一定数值后,下一个加速接触器不是立即吸合,而是经过一段时间才吸合,此时间的大小由每级附加时间继电器的时滞来确定。
这样,以电流为主、时间为辅的起动原则,就与提升负载的轻重无关了。
根据以电流为主时间为辅的起动原则,在重载提升时,起动阶段会自然增大,这样就限制了加速度的值,防止电动机“颠覆”,并且也减少了提升机所受的机械应力,在轻载时,加速也不会过大,每级接触器不是骤然吸合,而是要经过一段时间而吸合。
(二)多绳提升机
对于多绳提升,在加速阶段,系统采用十级电阻起动方案,采用电流和时间平行起动原则,防止起动转矩太大而引起打滑。
三、交流绕线电动机转子串入电阻时的机械特性由线
现以电动机转子回路串联八段电阻为例给予说明如下:
(1)加速段和等速段
不论是单绳八级还是多绳十级,其起动特性基本相同,都是采用二级预备级六级(或八有)为主加速级,图中给出了八级起动特性。
二级预备中第一预备级用于消除齿轮间隙、紧绳等。
而第二预备级是用来实现箕斗在曲轨中的初加速,而主加速级则用于实现速度图中加速的要求,使箕斗加速到提升机等速运行速度。
加速过程如图中3-2在电动运行区域内a-b-c-d-e-f-g-h-i-j-k-l-m-n-o-p曲线。
稳定运行于P点。
此时,电动机发出的力与提负载力FL相等。
电动机在转子接触器8JC带电吸合后,短接了全部转子串联电阻,运行在自然特性曲线上。
(2)减速段
当提升容器运行到减速点时,经过开关动作使电动机高压电源消除,电动机转子串入全部电阻,并经过一定延时后,电动机定子回路二相中经换向器送入可调直流电源,即投入动力制动。
此时速度由P点移向a′点,电动机进入动力制动区,电动机将高速运行时的机械能消耗在转子电阻上,随着速度的下降,按速度原则短接了电阻R1~R4,使提升容器速度降低到爬行速度VC,此时已为微拖动的投入作好准备,速度下降曲线为a′-b′-c′-d′-e′-f′-g′-h′。
图3-2
图中R0、R1为二级预备级
R2-R8为主加速级
RW为微拖电动机自然特性曲线
Vmax为等速运行速度
VC为爬行速度
FL为提升负载
Rg为提升机自然特性曲线
(3)微拖爬行
当提升容器到达减速点时微拖动电动机即开始起动,处于随时可以投入运行的状态,随着减速段速度的下降,由速度继电器在控制,首先让微拖动气囊离合器充气,使微拖投入运行,然后将动力制动切除。
最后微拖动装置稳定爬行,由h′点移至p′点,由动力制动区回到电动运行区,稳定运行在p′点其速度为VC。
(4)停车
当提升容器运行到停车点时靠停车开关解除微拖动电源的并停车抱闸,也可由司机将工作闸手把拉至抱闸位置、停车。
现以TKD-A2-1286系统为例说明如下:
一、主回路见图4-1、图4-2。
1、定子回路,提升电动机定子绕组经高压开关柜TGG和高压换向器ZC(或FC)及线路接触器XLC接入高压电源母线。
高压换向器ZC、FC控制定子回路的通断和换向,对于短路、过负荷和欠电压等保护性断电,由油开关GYD跳闸来实现。
当动力制动投入时,制动电源经高压接触器DZC接到电动机定子绕组。
高压开关柜TGG可以适应矿井提升机双电源的进线的要求,高压开关柜TGG中的电流互感器LH1、LH2是为三相交流继电器JLJ能很好吸合和释放用。
以及为操作台上主电动机电流表A1测量主电动机电流用。
2、转子回路
提升电动机转子回路外接八级电阻,在加速和动力制动过程中,由加速接触器1JC~8JC分别切除,来改变电动机的启动和制动特性,以满足提升速度的要求。
二、安全回路(见图4-3)
在提升机电控系统中,设有必要的保护和联锁装置,当提升机系统中发生故障不能正常工作时,安全回路中的触点断开安全接触器及安全继电器ACJ回路,使安全电磁阀G3、G4断电,G5延时停电,G6延时通电,提升机实现二级制动,当提升机过卷或接近井口发生故障时,G3、G4、G5立即断电,G6立即通电,提升机实现紧急制动,同时使高压换向器回路和液压站电动机、可调闸线圈断电。
1、主令控制器手柄“0”位联锁触点LK-1
当操纵手柄处于中间位置时,LK-1闭合,提升机在运行过程中LK-1断开,使得在安全回路断电后,操纵手柄必须恢复到中间位置,提升机才能再次起动。
2、工作闸制动手柄联锁触点DZX-1
当制动手柄在制动位置时,DZK-1的常开触点闭合,安全回路才有接通的可能。
3、接触器8JC常闭触点
接触器8JC的常闭触点与测速发电机回路断线监视继电器JSJ的常开触点并联。
在准备开车和加速过程中,8JC常闭点闭合,短接JSJ触点,在等速运行时,8JC的常闭触点断开,此时JSJ起作用,若测速回路失压或断线,测速回路断线监视继电器JSJ断电,JSJ的常开触点断开安全回路,提升机进行安全制动。
4、低速过速继电器GSJ1的常开触点
在减速阶段,当提升机运行速度超过凸轮板给定速度的10%时,低速继电器GSJ1断电,其常开触点断开安全回路,提升机进行安全制动。
5、等速过速继电器GSJ1的常开触点
在等速阶段,当提升机运行速度超过最大提升速度的15%时,等速过速继电器GSJ2吸合,其常闭触点断开安全回路,提升机进行安全制动。
图4-1主回路、电机定子回路
图4-2安全回路
图4-3电动机转子回路
6、制动油过压继电器J2的常闭触点
当液压站制动油压过高时,电接点压力表YLJ1使得J2线圈通电。
J2的常闭触点断开安全回路,提升机进行安全制动。
7、高压开关柜油断路器GYD的辅助常开触点,油断路器合闸时,该触点闭合,当油断路器由于短路,过负荷、失压、高压换向器室栅门打开,以及脚踏安全制动脚踏开关时跳闸断开安全回路,提升机进行安全制动。
8、园盘深度指示器断线保护继电器SLJ常开触点。
当园盘深度指示器自整角机CD3和CD4的励磁绕组联接断线时,SLJ继电器常开触点断开AC回路,提升机进行安全制动。
牌坊深度指示器无此保护。
9、一级制动继电器AJ的常开触点
当提升机过卷或在接近井口时,安全接触器AC线圈断电,其常开触点AJ断开安全回路,此时,使提各项机进行紧急制动。
10、可控硅动力制动电源失压继电器SYJ
可控硅动力制动电源失压后,继电器SYJ断电,其常开触点断开安全回路,提升机进行安全制动。
11、调绳转换环节
当提升机需要调绳时,将3HK调绳开关打到调绳位置。
此时调绳回路中的3HK5-6打开,这时只有当主令开关10AK闭合,游动卷筒可靠抱紧闸,使限位开关JXK5闭合,并且调绳离合器处于合(限位开关Q1闭合)或离(限位开关Q2闭合)位置时,才能接通安合回路,否则将断开安全回路。
三、测速回路(见图4-4)
由主提升电动机拖动的他激直流测速发电机CSF的输出电压与主电机YD的转速成正比,当提升机以额定转速运行时调节其激磁绕组中串联的可调电阻Rt15的大小,使CSF的输出电压为220伏。
测速发电机中接有多种继电器,其作用为
1、方向继电器ZJ、FJ的触点
接在速度给定自整角机的激磁绕组回路中,使两个自整角机根据提升方向有选择地工作,并相互闭锁。
2、低速爬行继电器SDJ及中间继电器SDZJ的主要作用是:
当SDJ释放时,断开SDZJ回路,SDZJ也释放,当动力制动减速时,速度低于爬行速度时,切除动力制动,投入低速电动运行。
3、速度继电器1VJ~3VJ的作用是在减速阶段投入动力制动和脚踏动力制动时,按速度原则控制转子电阻的切除。
4、等速过保护继电器GSJ2的作用是当提升机在等速运行阶段,其速度超过最大速度的15%时,SJ2线圈吸合,其常闭触点断开安全回路,提升机进行安全制动。
5、整流桥GZ4的输出端的极性不受提升方向的影响,在端子(518-516)、(519-516)取出测速反馈,可实现限速保护和动力制动的速度闭环控制。
四、控制回路
控制回路的作用是提升机在运行过程中按照起动、等速、减速停车和转向的要求来改变主电动机的工作状态,并具有必要的电气联锁和保护。
五、辅助回路
辅助回路是控制提升机的辅助设备。
如:
动力制动电源、润滑油泵电动机、制动油泵电动机、控制电源等。
图4-4测速发电机回路
图4-5
图4-6转子接触器延时继电器回路
图4-7辅助回路
图4-8动力制动磁放大器及深度指示器回路
图4-9可调闸磁放大器回路
第五章二级制动液压站电气部分
提升机安全制动时希望具有二级制动性能,即制动油压力从工作油压(即松闸状态时压力)到零(全制动下的压力,不考虑残压)是分二级来实现的。
这样可以使提升机系统制动平稳,减少了机械冲击。
如下图所示。
二级制动压力曲线图
其中Pmax全松闸压力
PI二级制动压力
t2-t1二级制动延时tE
具体数值按各矿井条件预以整定。
二级制动环节应能满足
(1)正常提升时,除过卷或接近井口某一固定位置的其他原因产生的安全制度实现二级制动;
(2)在矿井提升机的电控电源停电时,仍可以实现二级制动;
(3)在下列情况之一时为一级制动,提升容器过卷时,容器接近井口某一固定位置时。
目前厂家提供的液压站分液压延时及电气延时两种,即二级制动和延时时间,按液压或电气来调节的。
现分别说明如下
一、电气延时的二级制动液压站(B157、B159)
其电气原理见图5-1及5-2。
从图中可知当安全回路正常工作时,即安全闸接触器AC带电,此时电磁阀G3、G4带电,制动器油路接通。
此时如果司机操作工作闸手把到松闸位置,压力油即进入制动器松闸,提升机可以正常运行,同时电磁阀G5和继电器SJ1或SJ2、AJ、J5均带电,仅电磁阀G6失电。
若此时进行安全制动,G3、G4阀
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- 关 键 词:
- 电气 部分