矿井提升机交流电控系统

矿井提升机交流电控系统毕业设计

摘要

矿井提升机是煤矿生产中的关键设备之一，在煤矿生产中，其起着非常重要的作用。矿井提升是矿井生产过程中的一个重要环节，矿井提升机担负着物料、人员等的提升运输的任务等。它的安全可靠运行是保证矿井安全生产的关键，不仅关系到矿井的生产能力，而且还与矿工的生命安全紧紧地系在一起。随着生产发展、技术进步的要求，矿井提升系统的安全可靠性也越来越突显重要，人们对电控系统的要求包括人性化设计水平、智能化水平、结构形式等都提出了更高的要求，这已是现代矿井提升机电控系统开发中最为重要的内容，矿井提升机自动化技术正在向智能化、网络化和集成化发展。

目前，我国绝大部分矿井提升机（超过70%）采用传统的交流提升机电控系统（TKD-A）,TKD控制系统是由继电器逻辑电路、大型空气接触器、测速发电机等组成的有触点控制系统。经过多年的发展，TKD-A系列提升机电控系统虽然已经形成了自己的特点，然而不足之处也显而易见，它的电气线路过于复杂化，系统中间继电器、电气接点、电气联线多，造成提升机因电气故障停车事故不断发生。采用PLC技术的新型电控系统都已较成功的应用于矿井提升实践，克服了传统电控系统的缺陷，代表着交流矿井提升电控技术发展的趋势。

关键词：矿井提升机、智能化、网络化、PLC技术

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目录

第一章 矿井提升机电控系统的基本情况介绍.....................1 第二章 矿井提升机交流TKD电控系统的工作原理.................4 第一节 主回路的组成和工作原理...........................4 第二节 测速回路的工作原理...............................7 第三节 安全回路的工作原理...............................8 第四节 控制回路的组成和工作原理.........................11 第五节 工作过程介绍.....................................16 第三章 PLC控制系统软件、硬件介绍...........................23 第四章 PLC控制提升机交流电控系统的组成、功能、原理.........27

第一节 PLC控制提升机交流电控系统的组成.................27 第二节 PLC控制提升机交流电控系统的功能.................27 第三节 PLC控制提升机交流电控系统的原理.................27 第五章 PLC控制提升机交流电控系统硬件、软件设计.............29

第一节 提升机总体开发方案...............................29 第二节 提升机PLC输入输出分配...........................31 第三节 PLC软件结构及设计...............................39 第四节 安全回路设计与实现...............................43 第五节 系统操作.........................................46 第六节 特殊功能.........................................48 第七节 提升机电控系统对速度、位置的控制.................50 第八节 总结.............................................54 参考文献.....................................................55

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第一章 矿井提升机电控系统的基本情况介绍

目前，大多数中、小型矿井采用斜井绞车提升，传统斜井提升机普遍采用交流绕线式电机串电阻调速系统，电阻的投切用继电器—交流接触器控制。这种控制系统由于调速过程中交流接触器动作频繁，设备运行的时间较长，交流接触器主触头易氧化，引发设备故障。另外，提升机在减速和爬行阶段的速度控制性能较差，经常会造成停车位置不准确。提升机频繁的起动﹑调速和制动，在转子外电路所串电阻的上产生相当大的功耗。这种交流绕线式电机串电阻调速系统属于有级调速，调速的平滑性差；速时机械特性较软，静差率较大；电阻上消耗的转差功率大，节能较差；起动过程和调速换挡过程中电流冲击大；中高速运行震动大，安全性较差。

传统的矿井提升机的电控系统主要有以下几种方案：转子回路串电阻的交流调速系统、直流发电机与直流电动机组成的G－M直流调速系统和晶闸管整流装置供电的V－M直流调速系统等。

矿井提升机电控系统分为矿井提升机直流电控系统和矿井提升机交流电控系统。交流提升机电控系统的类型很多，目前国产用于单绳交流提升机的电控系统主要有TKD-A系列、TKDG系列、JTKD-PC系列，用于多绳交流提升机的电控系统主要有：JKMK/J-A系列、JKMK/J-NT系列、JKMK/J-PC系列等。单绳提升机电控系统又分为继电器控制和PLC控制。

提升机交流电控系统主要由高压开关柜〔空气或真空〕、高压换向柜〔空气或真空〕、转子电磁控制站、制动电源、操纵台、液压站、润滑油与制动液泵站、启动电阻运行故障诊断与报警装置等电气设备组成。主要完成矿井提升机的启动、制动、变速及各种保护。TKD-A系列交流提升机电控系统图如图1-1所示。

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图1-1 TKD-A系列交流提升机电控系统

TKD型电控系统虽然使用了上世纪 80 年代较成熟的继电保护技术，但其主要蓝本仍是前苏联上世纪 50 年代的产品，实际运行中存在设备使用效率低、耗能大、故障率高、故障后备保护不完善等缺点，本系统主要存在以下几个方面的问题：

1.电机转子回路采用交流接触器切换串接电阻进行调速的方式，高压侧用高压接触器进行方向切换，由于长时间运行动作频繁，接触器触头严重烧蚀、线圈弹簧老化、振动噪声大、故障率高、日常维修量大。

2.老式的司机台和二次盘使用了大量的继电器，布线复杂，电气接点

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