矿用隔爆兼本质安全型交流变频器说明书.docx

矿用隔爆兼本质安全型交流变频器四象限绞车电控系统上海伟肯实业有限公司 2012-1-1 版本第一章产品基本信息介绍 03第二章设计原则及依据05第三章电控系统技术说明07第四章变频器参数设定 16第五章操作流程18第六章故障和报警 19第七章元件清单22第八章原理接线图 23第一卓产品基本信息介绍1.1 概述BPJ7系列矿用隔爆兼本质安全型交流变频器是一种集真空磁力起动器、数字式变频调速装置及相关的散热技术为一体的高新技术产品该产品适用于交流 50Hz、额定电压660V的异步电动机重负荷软起动、软停车和运行过程控制，具有起动电流小、起动速度平稳、起动性能可靠、对电网冲 击小等优点，其起动曲线有“ S”型和线性二种该曲线可根据现场实际工况进行调整，从而减少起 动时对设备的动张力此外，变频器具有控制功能，可根据电机的负荷变化，调整电机工作电源电压和频率，从而达到所需转矩具有明显的节能效应，可实现经济运行随着煤矿自动化程度的不 断提高，变频器正以其节能、高效、安全、可靠的特点，逐渐成为今后煤矿电机设备调速控制的发展方向，并得以广泛的应用.本产品主要用于煤矿井下或露天矿山、港口码头、选煤厂、发电厂等大负荷恶劣环境中运输设 备的软起动、软停车和运行过程控制，即用于煤矿井下绞车提升机、刮板运输机、给煤机、风机、 局扇、水泵及油泵等设备的调速控制。

1.2 产品型号主要规格参数：a）输入电压：AC660V,50/60Hz,75 %Ue~110% Ue ,电网不平衡度：最大为电网线电压的± 3%b）输出电压：电压随频率呈线性变化c）额定功率：200kW ,功率因素：0.97 （额定负载下）；频率分辨率：0.01Hzd）额定电流：660VAC,216A;额定过载电流：150%额定电流1mine）起动频率：0.5~60Hz 可调设定，频率分辨率：0.01Hz.f）工作制：连续工作制或短期工作制g）本安电源：输入电压 127V,本安输出最高开路电压：24.2VDC ;本安输出最大电流：05A ; h）冷却方式：热管风冷却1.3 型式防爆型式：隔爆兼本质安全型 Exd[ib] I控制型式：恒转矩型、变转矩型、四象限矢量控制型恒转矩型的变频器分连续工作制和短期工作制，由用户根据控制对象调整、选择.变频器连续工作方式时，变频控制器工作；短期工作方式时，变频仅在起 动和停止时工作 低频启动：自动转矩补偿，重载起动时低速满转矩，150%额定转矩1.4 安装环境a）海拔高度不超过 2000m ,压力（80〜106） kPab）周围环境温度不超过-10 C〜+40 C .c）周围空气湿度不大于 95% ±3% （ 25C± 3C时）。

d）有爆炸性气体及煤尘爆炸危险的场合e）无显著摇动和剧烈振动、冲击的地方f）无漏水的地方g）污染等级不高于3级第二章设计原则及依据2.1通用标准进口电器设备遵守国际电工委员会IEC标准?GB50070-94《矿山电力设计规范》?GB50054-95《低压配电设施规范》?GB16424-1996《金属非金属地下矿山安全规程》?GB/T13926-1992《工业过程测量和控制装置的电磁兼容性》?《煤矿安全规程》22其他标准? GB 191-2000《包装储运图示标志》GB 2681 —1995《电工成套装置中的导线颜色》GB 2682-1995《电工成套装置中的指示灯按钮的颜色》第1部分：通用要求》GB 38361 — 2000《爆炸性气体环境用电气设备GB 3836.2 —2000《爆炸性气体环境用电气设备第2部分：隔爆型“ d”〉〉GB 3836.3 —2000《爆炸性气体环境用电气设备第3部分：增安型“ e”〉〉GB 3836.4 — 2000《爆炸性气体环境用电气设备第4部分：本质安全型“ i”〉〉GB/T 311.7 —2003《高压输变电设备的绝缘配合使用导则》GB/T 2423.4 -1993《电工电子产品环境试验规程试3金Db:交变湿热试验方法》GB/T 3859.1《半导体变流器基本要求的规定》GB/T 3859.2《半导体变流器应用导则》GB/T 3859.3《半导体变流器变压器和电抗器》GB/T 12325 —2003《电能质量 供电电压允许偏差》GB/T 12668.2-2000GB/T 12326 —2000《电能质量 电压波动和闪变》《调速电气传动系统 第2部分：一般要求 低压交流变频电气传动系统额定值的规定》 ? GB/T 12668。

3-2003《调速电气传动系统 第3部分：产品的电磁兼容性标准及其特定的试验方法》 ? GB/T 13384 — 1992《机电产品包装通用技术条件》? GB/T 140481—2000《低压开关设备和控制设备总则》 ? GB/T 14549 — 1993《电能质量 公用电网谐波》 ? GB/T 15543-1995 «电能质量 三项电压允许不平衡度》 ? GB/T 15945-1995《电能质量 电力系统频率允许偏差》? GB/T 176251-2003《电磁兼容 限值 谐波电流发射限值（设备每项输入电流W16A）»? GB/Z 176253-2000《电磁兼容 限值 对额定电流大于16A的设备在低压供电系统中产生的电压波动和闪烁的限制》备注：以上标准均执行最新版本第三电控系统技术说明31 调速原理变频调速是电机调速的主要技术交流电动机转速的表达式为：60 f （1 s）n=P其中：f一-定子供电电源的频率p——电动机的极对数s——电动机的转差率.由上式可知，当平滑地改变 f时，n也可得到平稳的改变所以，变频调速技术的关键是如 何获得频率可变的大功率供电电源3.2 系统组成根据用户对井下绞车交流变频电控系统技术要求，本系统由调速、控制、保护及通讯等四大部分组成。

系统如图1所示）.图2 BPJ7系列矿用隔爆兼本3.2 2技术特点图1绞车电控系统图31变频器物理构成?核心部件是西门子工程型矢量控制的四象限变频器作为整流回馈单元；ABB原装进口的 ACS800提升机专用变频器作为逆变单元如图2）?集成大模块，660V电压用IGBT耐压1700V ,电流600A ; 1140V 电压用 IGBT 耐压 3300V ,电流 800A输入加电抗器，以改善逆变输出波形，同时能抑制对周围其他设备的干扰信号 EMC是一个综合装置，包括输入共模滤波器、电抗器、 输出电抗器、正弦滤波器及抗高频干扰的磁环等（用 户可根据实际需要选择配置）质安全型交流变频器a）先进的矢量控制技术矢量控制技术将直流控制中的双闭环（速度环、电流环）调节控制通过一系列矢量变换后用于 交流三相电机的控制，使交流三相异步电机的调速性能近似于直流电机，其调速精度高，性能好b）先进的IGBT功率模块，功率损耗小 c）自动换向变频技术四象限运行，当电动机减速制动时，从逆变器返回的再生功率使变频控制装置内直流母线电压升 高，变频控制装置内控制芯片发出指令，使输入电流相位与电源电压相位相反将电动机再生能量反馈到电网中，实现电动机的能量再生制动.d）先进的机械制动应用技术在绞车控制系统中要求变频器在四个象限运行、200%力矩启动、启动次数频繁等苛刻条件下工作,变频器如果在没有力矩输出时就打开抱闸是很危险的，不符合《煤矿提升绞车安全检验规范》 的要求。

ABB的机械制动采用电流互感器检测输出电流，进行向量分解以检测电机定子磁场位置，经计算反馈给控制处理器 CPU ,经CPU运算后并通过专用 ASIC电路发出控制信号，触发门极驱动 器来控制IGBT桥的PWM调制电压、频率的.整个过程在极短时间内循环完成一次当输出力矩足 够大（大于150%）时打开抱闸，运行时电机出力将自动保持在能够克服的摩擦力和运行的加速度 上 e）变频器能提供无温度传感器的温度自动补偿保证转矩输出与期望的转矩一致；f） 具有PROFIBUS —DP通讯接口，便于和 PLC及上位机通讯组网； g）变频器具有以下诊断和保护功能：失压检测与脱扣；过压检测与脱扣；过流检测与脱扣；温度过高检测与脱扣；外部脱扣信号检 测与脱扣；变频器输出端短路检测与脱扣；接地故障检测与脱扣；电动机失速保护；电子式12t电动机保护；32条故障信息缓冲区；32条报警信息缓冲区； h）与防爆变频器配套的进线电抗器、输出电抗滤波器和自耦变压器保证了电机反馈的再生能量 接近正弦波，不会污染电网和干扰其它设备的正常工作3.3 电控箱图3电控箱KXJ-128型矿用隔爆兼本质安全型控制箱（详见图3）,它由两套西门子公司生产的 S7—200PLC（同时、互为检测），本质安全 型电源和继电器及防爆外壳等组成。

? 主要功能： a）完成绞车所有控制功能； b）提供3路本安电源，供操作台、信号、继电器及现场仪表用； c） PLC承担着对各个输入、输出量的数据采集、程序控制和信 息交换的任务本系统采用西门子公司 S7-200PLC两套、配置一样， 同时、互为检测，但平时只有一套PLC参与控制，另一套 PLC进行有效实时监测当主控PLC发生故障时，另一套 PLC可进行故障处理，并参与控制停机.两套PLC输入信号取自不同的外部开关量，输出控制采用PLC接点串、并联的形式进行控制，这将大大提高PLC运行的可靠性同时在变频器、PLC和人机界面之间建立通讯网络 ，将变频器的重要参数及系统的重要信息在人机界面上实时反映出来，从而强化了系统的操作和显示功能配置 56个开关量输入点，32个开关量车^出点，8输入模拟量模块和 2输出模拟量模块 结构简单采用模块化设计，便于用户组态配置；DIN标准导轨安装；集成的背板总线技术；更换模块简单，扩展灵活方便 功能强大高速的指令处理；支持浮点数运算；方便用户的参数赋值；诊断功能强大；还具有多级口令保护 网络通讯具有多种不同的通讯接口，可以连接不同的AS —I接口、PROFIBUS和工业以太网总线系统，支持过程通讯和数据通讯；多点接口（ MPI）集成在CPU上，可以同时连接编程器、上位机、 人机界面、变频器等自动化控制系统。

3.4 TH7—24本安操作台由控制部分及数据监控部分两部分构成3.4.1 控制部分? 元器件：a）带增益性电位器的主令手柄b）起动、停止按外地及紧急停车开关c）自动、手动、检修方式转换选择开关d）正反过卷旁路转换选择开关e）制动泵起停及转换选择开关 润滑泵起停及转换选择开关g）故障复位和电源控制按钮h）自动开车确认按钮、带方向记忆i） 液晶深度指示器? 功能：a）完成绞车的各种操作；b）完成控制信号与故障信号的隔离和转换c） 组成硬件安全回路并与软件安全回路相互冗余及闭锁d）完成液压站、工作闸、安全闸的状态信号采集e） 通过PROFIBU测场总线与上位机之间进行桥接通讯3.4.2数据监控部分内置 10 。