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　　摘 要：采用ABB公司兩套DCS600直流傳動(dòng)裝置擴(kuò)容構(gòu)成12脈波直流調(diào)速系統(tǒng)改造主井提升機(jī)，使提升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定，調(diào)速精度更高。

　　關(guān)鍵詞：提升機(jī)；直流傳動(dòng)；DCS600；效果

　　1 存在問(wèn)題

　　主井提升機(jī)采用2 250 kW直流電機(jī)傳動(dòng)，整流變壓器采用Y／△X方式給調(diào)速裝置供電，二次電壓相位相差30°，2套4象限可逆直流調(diào)速裝置并聯(lián)運(yùn)行構(gòu)成l2脈波直流調(diào)速系統(tǒng)。直流調(diào)速裝置使用ABB公司PAD800系列直流調(diào)速裝置，該調(diào)速裝置存在故障率高、穩(wěn)定性差、調(diào)速精度不高、系統(tǒng)擾動(dòng)大、系統(tǒng)超調(diào)量大等問(wèn)題。而且PAD800直流傳動(dòng)裝置是ABB公司多年以前的淘汰產(chǎn)品，備件無(wú)法購(gòu)買，一旦調(diào)速裝置的主板或者軟件單元等部件損壞，將面臨礦井停產(chǎn)等后果。

　　2 改造方案

　　2．1 系統(tǒng)構(gòu)成

　　調(diào)速裝置使用2套DCS600 150A小容量直流調(diào)速裝置，對(duì)其動(dòng)力單元進(jìn)行擴(kuò)容至3355 A。使用ABB公司APC控制器與DCS600直流調(diào)速裝置通訊、APC再與提升系統(tǒng)主控制器MASTER PIECE200／1可編程序控制器通訊方式，構(gòu)成FieldBus現(xiàn)場(chǎng)總線通訊網(wǎng)絡(luò)。該調(diào)速裝置具有電流和速度自適應(yīng)控制、速度、電流PID閉環(huán)控制、加減速動(dòng)態(tài)補(bǔ)償控制、FIELDBUS通訊功能。具備短路、過(guò)載、過(guò)電壓、失磁、缺相、過(guò)速、測(cè)速反饋丟失、觸發(fā)脈沖丟失、堵轉(zhuǎn)保護(hù)、風(fēng)機(jī)保護(hù)、快熔保護(hù)、壓敏電阻保護(hù)、防串?dāng)_保護(hù)、阻容吸收保護(hù)、電流斷續(xù)點(diǎn)過(guò)大保護(hù)等。

　　2．2 系統(tǒng)的控制方式

　　直流調(diào)速系統(tǒng)采用滿磁場(chǎng)最大力矩電樞換相控制方式。最大力矩控制方式控制張力精度高、能很好的發(fā)揮電機(jī)的能力，這種控制方式比恒功率比例控制方式有很多優(yōu)點(diǎn)，也是現(xiàn)代提升機(jī)直流傳動(dòng)控制普遍采用的控制方式。直流調(diào)速裝置可6脈動(dòng)運(yùn)行、12脈動(dòng)運(yùn)行。單柜6脈波運(yùn)行時(shí)，直流調(diào)速裝置使用速度控制系統(tǒng)。當(dāng)直流調(diào)速系統(tǒng)并聯(lián)12脈波運(yùn)行時(shí)，調(diào)速裝置分主調(diào)速裝置和從調(diào)速裝置。主調(diào)速裝置工作于速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)方式，即使用速度閉環(huán)、力矩閉環(huán)、電樞電流閉環(huán)方式。從調(diào)速裝置使用力矩調(diào)節(jié)系統(tǒng)，即力矩閉環(huán)、電樞電流閉環(huán)。主調(diào)速裝置速度環(huán)的輸出作為從調(diào)速裝置力矩環(huán)的輸入信號(hào)。也可以使主調(diào)速裝置工作在速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，從調(diào)速裝置工作在電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)，即主調(diào)速裝置力矩環(huán)的輸出作為從調(diào)速裝置電流環(huán)的輸入。根據(jù)提升機(jī)電機(jī)的參數(shù)：Pe=2250kW，Ne=50.13，滾筒直徑D=4 m，傳動(dòng)比,I=1，傳動(dòng)效率為1，可計(jì)算出主要的傳動(dòng)參數(shù)：

　　提升機(jī)的速度為

　　V=PIDn／60I=3．14159×4×50．13／60×1=10．5 m／s

　　提升機(jī)的張力為

　　T=2iηMe／D =2×1×1（975×2250÷50．13）／4=21．88 t

　　2．3 速度給定方式

　　速度給定方式有兩種，一種方式是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線通訊接口FieldBus Adapter接收MASTER PIECE200／1控制器的通訊控制字作為速度環(huán)的速度給定。另一種方式是+／一10 V的電壓信號(hào)通過(guò)模擬輸入接口傳輸?shù)剿俣拳h(huán)作為速度給定。

　　2．4 速度反饋方式

　　速度反饋使用2048L／r AB相脈沖編碼器。速度反饋精度較高。也可以使用模擬測(cè)速發(fā)電機(jī)，但反饋準(zhǔn)確度不高，容易使系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，造成系統(tǒng)振蕩。速度環(huán)的反饋方式除可以選擇脈沖編碼器反饋、模擬測(cè)速機(jī)反饋，還可以使用直流端電壓反饋折算成速度反饋，但電壓反饋相對(duì)速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，是開(kāi)環(huán)的速度環(huán)，因?yàn)殡姌须妷褐荒芊从吵鲋绷鞫穗妷海荒芊从痴嬲乃俣取?BR>
　　2．5 速度環(huán)

　　具有RAMP斜坡功能，可以設(shè)定斜坡加速時(shí)間、斜坡減速時(shí)間（現(xiàn)加減速時(shí)間設(shè)定為16s）、緊停斜坡減速時(shí)間、軟化電機(jī)特性的斜坡可變的斜率等等。斜坡功能的使用使調(diào)速系統(tǒng)加減速更加平滑。從斜坡發(fā)生器的輸出與速度反饋相減，差值作為速度環(huán)內(nèi)PID控制器的輸入信號(hào)，由PID根據(jù)設(shè)定的比例常數(shù)P、積分時(shí)間常數(shù)I、積分增益IGAIN等參數(shù)自動(dòng)消除差值，滿足速度給定的要求。

　　2．6 電流環(huán)

　　電流環(huán)具有PID閉環(huán)調(diào)整功能，PID控制器可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合使用IP或者PI功能，即可以使用先比例后積分和先積分后比例的功能，這是一般的調(diào)速裝置所不具備的功能，很多直流調(diào)速裝置都使用先比例后積分的方式。電流環(huán)具備自適應(yīng)功能，根據(jù)不同的傳動(dòng)系統(tǒng)，調(diào)速系統(tǒng)可以自動(dòng)對(duì)其電流環(huán)的參數(shù)進(jìn)行自整定。

　　2．7 傳動(dòng)裝置的輸入輸出邏輯

　　傳動(dòng)裝置的I／O邏輯包括傳動(dòng)合閘、啟動(dòng)、停止、緊停、風(fēng)機(jī)確認(rèn)、快熔正常、看門(mén)狗通訊保護(hù)、散熱器保護(hù)、傳動(dòng)正常、處于零速等等邏輯控制。可以通過(guò)兩種方式來(lái)控制，一種是可以通過(guò)FIELDBUS通訊方式，由MASTER PIECE200／1控制器給調(diào)速裝置發(fā)通訊控制字，主控制器接收調(diào)速裝置的狀態(tài)字，實(shí)現(xiàn)主控制系統(tǒng)對(duì)調(diào)速裝置的控制和監(jiān)視。另一種方式是采用模擬量信號(hào)和直接的繼電器開(kāi)關(guān)量邏輯電信號(hào)，通過(guò)硬接線接人調(diào)速裝置的開(kāi)關(guān)量I／O板和模擬量I／O板，完成控制和監(jiān)視功能。

　　2．8 人機(jī)接口

　　使用DCS600專用的人機(jī)面板CDP312和DRIVEWindows都可以對(duì)調(diào)速裝置的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置和故障診斷。

　　2．9 動(dòng)力單元

　　原先的可控硅、散熱器動(dòng)力單元繼續(xù)使用，換相保護(hù)和交流側(cè)阻容吸收、電流互感器等部件繼續(xù)使用。

　　3 使用效果

　　采用ABB公司先進(jìn)的直流傳動(dòng)控制系統(tǒng)改造現(xiàn)有設(shè)備，在資金投入較少的情況下，實(shí)現(xiàn)對(duì)舊設(shè)備的更新升級(jí)。從而達(dá)到提升機(jī)安全、高效的運(yùn)行。改造后直流調(diào)速系統(tǒng)滿足提升系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。改造至今，運(yùn)行一切正常。從提升機(jī)運(yùn)行的速度圖和力矩圖上可以明顯看出提升機(jī)調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，系統(tǒng)超調(diào)量很小。由于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化使維護(hù)人員容易掌握，系統(tǒng)運(yùn)行可靠、故障率低所帶來(lái)的安全效果和經(jīng)濟(jì)效益明顯。