книги / Руководство по ревизии, наладке и испытанию шахтных подъёмных установок

входе преобразователя, быстродействующего автоматического выключателя и линейного контактора в цепи якоря.

Рис. 12.6. Схема взаимодействия ячеек комплексного электропривода с микропроцессорной системой управления

Пульт местного управления (ПМУ) предназначен для наладки, обес-

печения ручного управления и контроля работы. ПМУ содержит жидкокристаллический дисплей, клавиатуру и элементы световой сигнализации.

Система управления, визуализации и диагностики (СУВД) предна-

значена для обеспечения выполнения рабочего цикла ШПМ при автоматическом и ручном режимах управления и обеспечения необходимых параметров движения, защит и блокировок в соответствии с требованиями ПБ [6 ,25].

СУВД ШПМ предназначена для замены существующих релейноконтакторных схем управления ШПМ, аппаратов защиты от проскальзывания

ипробуксовки (АЗП), указателей глубины (УГС), самопишущих скоростемеров, электрических ограничителей скорости (ЭОС, ОСЭРП, РОС) аппаратов задания и контроля хода машины (АЗК).

СУВД ШПМ также обеспечивает компьютерную систему визуализации

иархивирования процессов при работе ШПМ, регистрацию, архивирование и

341

диагностику причин нарушения нормальной работы как электропривода, так

иустройств управления движением ШПМ по сигналам, поступающим от этих устройств.

СУВД обеспечивает безопасность работы подъемной установки:

–недопущение превышения скорости в заданных пределах на всех участках диаграммы движения, обязательное ограничение скорости в начале

иконце движения, при выходе подъемных сосудов из кривых и дотягивании

вконечное положение;

–недопущение переподъема сосудов выше предельного значения;

–контроль пробуксовки и проскальзывания канатов (для машин со шкивами трения);

–все защиты и блокировки, предусмотренные требованиями ПБ [6, 25]. При любом нарушении работы подъемной установки или устройств

контроля нормальной работы автоматически включается предохранительный тормоз и двигатель подъемной машины отключается от источника питания.

Шкаф управления приводом (ШУП) занимает центральное место в системе управления подъемной машиной

ШУП принимает логические сигналы в виде сухих контактов от пульта машиниста и пульта оператора загрузочного устройства, датчиков состояния тормозной системы подъемной машины, датчиков положения сосудов в стволе, датчиков состояния загрузочно-разгрузочных механизмов, датчиков температуры двигателя, протока, давления и температуры масла и др., сигналы готовности и аварии электропривода, логически их обрабатывает с использованием микропроцессорного контроллера и выдает ЭКПЦ дискретные сигналы задания скорости Vз.с., которые определяются режимом работы подъемной установки и положением подъемных сосудов в стволе, а также управляет работой тормозной системы ШПМ, реверсоров, высоковольтных выключателей, насоса маслосистемы и др.

Устройство задания и контроля хода (УЗКЦ) выполняет в расширен-

ном объеме функции механического АЗК, устройства защиты от превышения скорости ЭОС, устройства защиты от пробуксовки и сигнализации о проскальзывании (для подъемных машин со шкивом трения).

1. Реализация функций задания и контроля хода. Входными сигналами УЗКЦ являются:

–сигналы импульсного датчика частоты вращения;

–сигналы стволовых и копровых датчиков (ДКПУ): начало замедления, стопорение, переподъем и других при наличии последних.

Выходными сигналами УЗКЦ являются логические сигналы изменения скорости. Диаграмма задания скорости может иметь большее число ступеней при обслуживании нескольких горизонтов, но это не меняет ни состава, ни

342

алгоритма работы УЗКЦ. Главное, что существенно для описания функционирования УЗКЦ, это то, что моменты изменения скорости являются функцией положения сосуда в стволе.

Впамяти УЗКЦ хранятся фиксированные значения содержимого счетчика в моменты поступления сигналов стволовых датчиков, установленные при наладке. Сопоставление текущих данных счетчика при поступлении сигналов от стволовых датчиков с фиксированными значениями в памяти позволяет анализировать, с одной стороны качество работы УЗКЦ, с другой – изменение состояния оборудования подъемной машины (износ футеровки шкива, вытяжка канатов и др.) с передачей соответствующей информации в ШУП, контроллер которого в соответствии с алгоритмом установленной в нем программы выдает адекватные команды соответствующим устройствам.

2.Реализация функций устройства защиты от превышения скорости.

ВУЗКЦ имеется кварцевый генератор, управляющий периодом считывания и обработки информации, он же является стабилизированным датчиком времени. Располагая информацией о пройденном отрезке пути и времени, за которое данный отрезок пути пройден, в УЗКЦ вычисляется скорость

вфункции положения сосуда в стволе. В памяти УЗКЦ записана защитная тахограмма – зависимость предельной скорости сосуда в функции его положения. Для каждой точки положения сосуда сравниваются фактическая скорость с соответствующим значением по защитной тахограмме; при превышении фактической скорости ШУП выдает команду на включение предохранительного тормоза.

3.Реализация функций защиты ШПМ от пробуксовки и сигнализации о проскальзывании канатов.

Сопоставляются значения пути по импульсам датчиков на отклоняющем шкиве и шкиве трения. Если разница превышает уставку, то в зависимости от знака расхождения выдается сигнал пробуксовки, воздействующий на тормоз предохранительный, или сигнал проскальзывания, который отражается на сигнальном табло.

Система визуализации, диагностики и архивирования. Современная система управления шахтной подъемной установкой в полном объеме оперирует не менее чем двумястами логическими и аналоговыми сигналами. Ошибка

вформировании или передаче данных сигналов приводит к отказу в работе. Быстрое обнаружение неисправности является залогом успешной экс-

плуатации всего комплекса оборудования. Данное требование обеспечивается системой визуализации, диагностики и архивирования.

Система визуализации, диагностики и архивирования выполнена с использованием универсального компьютера ПК (промышленного или офисного), на котором установлена специализированная программа.

343

Программное обеспечение для визуализации и диагностики оборудования шахтной подъемной установки предназначено для мониторинга процессов работы электропривода и диагностики состояния электрооборудования шахтного подъема и обеспечивает выполнение следующих функций:

–визуализация работы шахтной подъемной машины;

–диагностика неполадок;

–архивирование всех параметров, измеряемых микропроцессорными системами управления электроприводом и подъемной машиной;

–просмотр информационных архивов.

Программа визуализации также:

–отображает движение подъемных сосудов и текущее положение их в стволе в графическом и цифровом виде, а также состояние датчиков стопорения и переподъема;

–отображает задание скорости, фактическую скорость подъемных сосудов, ток якоря и ток возбуждения двигателя;

–отображает графики изменения скорости подъемных сосудов, тока якоря и тока возбуждения;

–обеспечивает возможность вывода графиков на печать, а также копирование графиков для переноса в любой отчетный документ;

–в текстовом виде отображает текущее состояние всего оборудования подъемной машины и в случае любых неполадок выдает рекомендации по устранению неисправности;

–в виде специальных гистограмм и в текстовом виде отображает статистику работы подъемной установки за последние двое суток: количество циклов за каждую рабочую смену и почасовую статистику;

–предусматривает возможность формирования отчета по статистике работы в виде генерируемого документа MS Word или файла в формате HTML, а также вывода формы отчета на печать;

–предусматривает возможностьвывода на печатьтахограмму работы подъемнойустановкизалюбойвременнойинтервализархивавлюбоммасштабе;

–отображает таблицы текущих значений всех измеряемых аналоговых

идискретных параметров;

–отображает общее время работы подъемной установки и длительность каждого рабочего цикла;

–выполняет архивирование всех измеряемых параметров;

–обеспечивает просмотр архивов в любом временном промежутке с возможностью построения графиков изменения аналоговых параметров во времени в абсолютной и относительных шкалах, графики изменения дискретных параметров во времени, строит графики изменения аналоговых и дискретных параметров на одном экране в одном временном интервале, осу-

344

ществляет подготовку списков параметров для одновременного вывода на график, поиск событий во всем зафиксированном диапазоне архива, сервисные функции при подготовке графика к печати: выводит на график значение, время, комментарий, анализируемые данные на печать или экспортирует их в документ MS Word или лист MS Excel.

12.4.2. Наладка электропривода постоянного тока с микропроцессорной системой управления

Перед наладкой вновь смонтированного электропривода должны быть выполнены все организационные и технические мероприятия в соответствии с требованиями ПТЭЭП [27], оформлены протоколы полного завершения всех монтажных работ и проверено оборудование, не вошедшее в состав поставки ЭКПЦ.

Наладка электропривода ЭКПЦ должна производиться обученным персоналом специализированной наладочной организации, имеющим опыт наладки приводов постоянного тока. Наладку необходимо производить в строгом соответствии с руководством по наладке привода постоянного тока микропроцессорной системой управления, затребованным у завода-производителя.

Проверка оборудования электропривода

1.Проверить сопротивление изоляции силовых цепей переменного

ипостоянного тока якорного преобразователя и возбудителя. В якорном преобразователе предварительно необходимо отключить устройство контроля замыкания на землю и датчики напряжения. Проверку произвести мегаомметром на напряжение 1000 В, величина сопротивления изоляции должно быть не менее 10 МОм.

2.Проверитьсопротивлениеизоляциицепейуправления(см. приложение8).

3.Проверить качество затяжки всех болтовых соединений в шкафу на силовых зажимах и на клеммниках внутренней и внешней коммутации, проверить установку, крепление и затяжку разъемов на ячейках управления.

Проверка наличия оперативного напряжения 380 В

1.Подать оперативное напряжение 380 В в шкаф возбудителя. При этом на шкафу возбудителя должны засветиться лампочки световой сигнализации «ВВ откл.», «ВАТ откл.», «Вентилятор откл.» (при наличии вентиляции) и лампочка «Питание возбудителя».

На силовом шкафу должны засветиться лампочки световой сигнализации «Оперативное напр. откл.», «Вентиляция откл.», лампочка исправности предохранителей вверху силового шкафа.

2.Включить автоматический выключатель подачи оперативного напряжения в силовом шкафу. Должна засветиться красная лампочка над автоматическим выключателем наличия оперативного напряжения «Оперативное напр. вкл.».

345

Убедиться в исправности ячейки питания ЯП (все светодиоды на ячейке засвечены), ЯУИ (засвечен светодиод на ячейке), ЯУИН (засвечен светодиод на ячейке). ПМУ светится ровным светом и отображает информацию.

3.Проверить работу вентиляторов. Для этого включить автоматический выключатель вентилятора на двери силового шкафа. Убедиться, что все вентиляторы работают и над автоматическим выключателем засвечена лампочка световой сигнализации «Вентиляция вкл.»

При наличии вентиляции на шкафу возбудителя включить автоматический выключательвентиляторавозбудителяиубедитьсявисправностивентилятора.

Фазировка возбудителя

Проверить чередование фаз напряжения, поданного на автоматический выключатель возбудителя. Для этого на ПМУ с помощью клавиш меню из корневого каталога «Наладка» перейти в пункты меню «Фазировка», «Фазировка возбудителя».

После выполнения необходимых действий ПМУ должен отобразить порядок чередования фаз на автоматическом выключателе возбудителя. Например: «АВС» или «СВА», или «ВАС» и т.д. Если порядок чередования фаз не соответствует «АВС (0 гр.)», необходимо поменять местами соответствующие фазы на верхних губках автоматического выключателя, чтобы привести порядок чередования фаз к нужному виду.

Проверка управляющих импульсов на тиристорах

1.Проверить наличие импульсов на тиристорах якорного преобразователя (если якорный преобразователь реверсивный, проверить наличие импульсов на тиристорах группы «вперед» и «назад»). Перед началом проверки необходимо снять с тиристорных шахт силового шкафа защитные панели.

2.Если якорный преобразователь реверсивный, проверить импульсы на тиристорах якорного преобразователя группы «назад» в соответствии с п.1, за исключением задания величины тока якоря.

3.Проверить наличие импульсов на тиристорах шкафа возбудителя.

4.Если тиристорный возбудитель реверсивный, проверить наличие импульсов на тиристорах группы «назад» и величину задания тока возбудителя.

5.Если монтаж внешних связей между возбудителем и силовым шкафом якорного преобразователя выполнялся на месте наладки, проверить правильность раздачи импульсов на тиристоры возбудителя.

Для этого с помощью осциллографа с синхронизацией от сети посмотреть импульсы на клеммнике в силовом шкафу и на клеммнике в шкафу возбудителя. Импульсы должны совпадать по времени (фазе).

Повторить эти действия для всех импульсов (±А, ±В, ±С).

Если соответствующие импульсы на клеммниках не совпадают, проверить монтаж внешних связей между силовым шкафом и шкафом возбудителя.

346

Настройка регулятора тока возбуждения и прогрузка возбудителя

1.Коэффициент усиления регулятора тока возбуждения ввиду большой индуктивности обмотки возбуждения выставить в максимальное значение

2.Убедиться, что с тиристоров сняты управляющие импульсы

3.Включить силовой автоматический выключатель возбудителя. Нажать кнопку аварийного отключения на двери силового шкафа и убедиться, что автоматический выключатель возбудителя отключился.

4.Убедиться, что на дисплее ПМУ отображается заданное значение то-

ка 100 А.

Проверка работы аппаратов и сигнализации

Произвести проверку работы аппаратов и сигнализации в следующей последовательности:

–включение силового автомата возбудителя;

–включение высоковольтного выключателя ВВ;

–упреждающее отключение ВВ;

–включение быстродействующего автомата ВАТ;

–включение линейного контактора ЛК;

–сигнал сгорания предохранителей;

–контроль вентиляции шкафов;

–контроль питания ЯУИ;

–дверные блокировки;

–перегрев трансформатора;

–контроль замыкания на землю.

Проверку произвести с помощью ПМУ, корневого каталога «Сигнализация» и пунктов меню в соответствии с «Руководством».

После того, как все вышеперечисленные пункты выполнены и устранены все неисправности в работе оборудования, можно подавать силовое напряжение на шкафы якорного преобразователя.

Фазировка якоря

1.Подать оперативное напряжение на силовой шкаф и с тиристоров якорного преобразователя снять управляющие импульсы.

2.Убедиться, что автоматический выключатель возбудителя отключен.

3.Проверить чередование фаз напряжения, поданного в силовой шкаф. Если электропривод выполнен по 12-пульсной схеме и состоит из двух шкафов, то угол смещения синхронизации ШТ-1 составляет 30°, а угол сдвига фаз между шкафами «Сдвиг СИФУ 1-2» должен иметь значение –30°. Если угол сдвига между напряжениями двух тиристорных шкафов не соответствует ±30°, необходимо изменить чередование фаз второго шкафа.

4.Проверить наличие обратной связи по току. Для этого убедиться, что на силовой шкаф подано оперативное напряжение, с тиристоров якорного

347

преобразователя сняты управляющие импульсы, автоматический выключатель возбудителя отключен, силовое напряжение на шины переменного тока якорного преобразователя подано, установлено значение тока якоря 100 А и угол управления тиристорами 90°.

Прогрузка якорного преобразователя

1.С помощью ПМУ запуститьрежимработы «Прогрузка якоряпотоку».

2.Установить значение тока, равное 100 A.

3.Плавно поднимать значение тока до номинального, убедиться в нормальной работе оборудования.

4.Настройка регулятора скорости выполняется на компьютере с участием программиста.

В настоящее время ведущие зарубежные фирмы поставляют на горнодобывающие предприятия стран СНГ шахтные подъемные машины с современными системами электропривода, которые значительно отличаются друг от друга в зависимости от необходимой мощности и конфигурации электродвигателей и требований технологического процесса.

Наладку этих электроприводов необходимо производить с применением специализированного программного обеспечения фирмы-изготовителя встрогом соответствии с Руководством по эксплуатации комплектного электроприводадля конкретнойподъемнойустановки поставляемого вместесизделием.

Глава 13 ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ШАХТНЫХ ПОДЗЕМНЫХ ПОДЪЕМНЫХ МАШИН

13.1. Общие сведения

Электрооборудование шахтных подземных подъемных машин (ШППМ) традиционно подразделяется на главный электропривод, вспомогательные электроприводы и аппаратуру дистанционного управления и защиты.

Основным видом главного электропривода ШППМ до настоящего времени остается электропривод на базе асинхронного двигателя (АД) с фазным ротором. Он обеспечивает все необходимые технологические режимы, такие как подъем и спуск с пониженной и номинальной скоростью, электрическое генераторное и динамическое торможение. Регулирование скорости подъемного АД, как правило, осуществляется взрывобезопасным жидкостным реостатом типа ВЖР-350.

В качестве АД главного привода используются электродвигатели с фазным ротором серий ВАОК производства ОАО «Первомайский электромеханический завод» (ПЭМЗ), г. Первомайск или МА-36 производства ГП «Харьковский электромеханический завод» (ХЭМЗ), г. Харьков.

348

Для управления статорной цепью асинхронного двигателя в эксплуатации до сих пор на большинстве подъемных установок применяется аппаратура управления шахтными подземными подъемными машинами и лебедками в исполнении РВ, выпускавшаяся ПЭМЗ (далее – «аппаратура управления»). Аппаратура управления ПЭМЗ обеспечивает управление и защиту ШППМ совместно с аппаратурой дистанционного управления и защиты АДУ-1 Конотопского электромеханического завода «Красный металлист» (КЭМЗ).

Аппаратура управления ПЭМЗ была разработана в 60-х гг., состоит из четырех блоков: РКВ-300, КДТВ-400, БДТВ-400 и БКЗВ-400, содержит устаревшие комплектующие и технические решения, не соответствует современным требованиям по безопасности.

В настоящее время она снята с производства, и комплектовать вновь вводимые подземные подъемные установки или осуществлять капитальный ремонт электрооборудования действующихподъемныхмашин практически нечем.

Для питания искробезопасных цепей аппаратуры управления используются три источника питания БП 12-12, для соединения отдельных блоков между собой – три взрывобезопасных кабельных ящика типа ЯСВ.

Для управления вспомогательными электроприводами маслонасосами мощностью 2,2 кВт или пневмостанцией мощностью 11 кВт тормозной системы, а также насосом и вентилятором системы охлаждения жидкостного реостата мощностью 5,5 кВт используются серийные пускатели ПВИ-63, мощность которых существенно превышает требуемую.

Для замены аппаратуры управления главным электроприводом и вспомогательными электроприводами на действующих и вновь вводимых в эксплуатацию ШППМ в ЗАО «Донецкая инжиниринговая группа» (ДИГ) разработаны и с 2001 г. серийно выпускаются устройства управления взрывозащищенные для подъемных машин УВПМ-350, комплектные устройства управления вспомогательными приводами КУВВ и устройства динамического торможения взрывозащищенные УДТВ-500.

Для управления и защиты ШППМ по заказу ТПК «Горные машины» специалистами УкрНИИВЭ и ДИГ также разработаны следующие устройства:

– преобразователь частоты взрывозащищенный ПЧВ-250 для плавного пуска и регулирования частоты вращения подъемного электродвигателя с короткозамкнутым ротором, созданный на отечественной элементной базе, который прошел промышленные испытания в 2008 г.;

– комплекс программно-аппаратный КПА, предназначен для управления, защиты, сигнализации и диагностики оборудования ШППМ. Обеспечивает управление частотой вращения главного привода ШППМ путем воздействия на жидкостный реостат или преобразователь частоты; управление рабочим и предохранительным тормозом, защиту, технологические блокировки; визуализацию и передачу информации о работе ШППМ.

349

Для управления короткозамкнутым электродвигателем подъемной установки создан также преобразователь частоты взрывозащищенный ПЧВ-П на элементной базе фирмы АВВ.

Для управления двигателя с фазным ротором взамен жидкостного реостата ВЖР-350 для обеспечения экономии энергии при работе подъемной установки иповышения надежности ее функционирования разработано устройство вентиль- ногокаскадавзрывозащищенноеУВКВ-250. УстройствоУВКВ-250 предназначено для управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором и обеспечивает автоматическое регулирование частоты вращения электродвигателя, автоматическоевключениекороткозамыкателя, рекуперациюэнергиивпитающуюсеть.

На базе технических решений комплекса программно-аппаратного КПА разработан комплект устройств, применение которых возможно взамен лишь отдельных аппаратов существующей аппаратуры управления подъемными установками как подземными, так и поверхностными.

Ктаким аппаратам относятся следующие устройства:

–блок контроля положения и скорости БКПС с комплектом датчиков положения и скорости;

–блок управления тормозной панелью БУПТ с комплектом датчиков давления;

–блок визуализации БВЗ;

–блок управления приводом БУП;

–блок индикации БИ, обеспечивающий индикацию положения и скорости независимо от блока визуализации БВЗ;

–блок управления движением БУДП;

–блок коммуникации – УСПД-3.

Приведенные выше устройства выполнены в двух исполнениях: в исполнении РВ и общепромышленном.

Так, например, использование устройства БКПС на подземной подъемной установке позволяет заменить шкаф ШПА и ограничитель скорости ОСП-1, а на поверхностной – шкаф ШПА-1 и ограничитель скорости ЭОС-3.

Устройство БУПТ на подземной подъемной машине заменяет БУРВ-3 и СТП, а на поверхностной – БУТ.

Совместное использование всех элементов комплекта позволяет получить полный комплекс для управления подъемной установкой (поверхностной либо подземной), собранный по блочной схеме.

13.2. Аппаратура управления шахтными подземными подъемными машинами и лебедками в исполнении РВ

13.2.1. Назначение и состав аппаратуры управления

Аппаратура управления шахтными подземными подъемными машинами и лебедками в исполнении РВ (далее – «аппаратура управления») предназначена для управления асинхронными электродвигателями с фазным рото-

350