摘 要：采用ABB公司兩套DCS600直流傳動(dòng)裝置擴容構成12脈波直流調速系統改造主井提升機，使提升機傳動(dòng)系統運行更加穩定，調速精度更高。

　　關(guān)鍵詞：提升機；直流傳動(dòng)；DCS600；效果

　　1 存在問(wèn)題

　　主井提升機采用2 250 kW直流電機傳動(dòng)，整流變壓器采用Y／△X方式給調速裝置供電，二次電壓相位相差30°，2套4象限可逆直流調速裝置并聯(lián)運行構成l2脈波直流調速系統。直流調速裝置使用ABB公司PAD800系列直流調速裝置，該調速裝置存在故障率高、穩定性差、調速精度不高、系統擾動(dòng)大、系統超調量大等問(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)法購買(mǎi)，一旦調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 系統構成

　　調速裝置使用2套DCS600 150A小容量直流調速裝置，對其動(dòng)力單元進(jìn)行擴容至3355 A。使用ABB公司APC控制器與DCS600直流調速裝置通訊、APC再與提升系統主控制器MASTER PIECE200／1可編程序控制器通訊方式，構成FieldBus現場(chǎng)總線(xiàn)通訊網(wǎng)絡(luò )。該調速裝置具有電流和速度自適應控制、速度、電流PID閉環(huán)控制、加減速動(dòng)態(tài)補償控制、FIELDBUS通訊功能。具備短路、過(guò)載、過(guò)電壓、失磁、缺相、過(guò)速、測速反饋丟失、觸發(fā)脈沖丟失、堵轉保護、風(fēng)機保護、快熔保護、壓敏電阻保護、防串擾保護、阻容吸收保護、電流斷續點(diǎn)過(guò)大保護等。

　　2．2 系統的控制方式

　　直流調速系統采用滿(mǎn)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)，也是現代提升機直流傳動(dòng)控制普遍采用的控制方式。直流調速裝置可6脈動(dòng)運行、12脈動(dòng)運行。單柜6脈波運行時(shí)，直流調速裝置使用速度控制系統。當直流調速系統并聯(lián)12脈波運行時(shí)，調速裝置分主調速裝置和從調速裝置。主調速裝置工作于速度調節系統方式，即使用速度閉環(huán)、力矩閉環(huán)、電樞電流閉環(huán)方式。從調速裝置使用力矩調節系統，即力矩閉環(huán)、電樞電流閉環(huán)。主調速裝置速度環(huán)的輸出作為從調速裝置力矩環(huán)的輸入信號。也可以使主調速裝置工作在速度調節系統，從調速裝置工作在電流調節系統，即主調速裝置力矩環(huán)的輸出作為從調速裝置電流環(huán)的輸入。根據提升機電機的參數：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，可計算出主要的傳動(dòng)參數：

　　提升機的速度為

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

　　提升機的張力為

　　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)現場(chǎng)總線(xiàn)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的電壓信號通過(guò)模擬輸入接口傳輸到速度環(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。也可以使用模擬測速發(fā)電機，但反饋準確度不高，容易使系統運行不穩定，造成系統振蕩。速度環(huán)的反饋方式除可以選擇脈沖編碼器反饋、模擬測速機反饋，還可以使用直流端電壓反饋折算成速度反饋，但電壓反饋相對速度調節系統來(lái)說(shuō)，是開(kāi)環(huán)的速度環(huán)，因為電樞電壓只能反映出直流端電壓，而不能反映真正的速度。

　　2．5 速度環(huán)

　　具有RAMP斜坡功能，可以設定斜坡加速時(shí)間、斜坡減速時(shí)間（現加減速時(shí)間設定為16s）、緊停斜坡減速時(shí)間、軟化電機特性的斜坡可變的斜率等等。斜坡功能的使用使調速系統加減速更加平滑。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PID控制器的輸入信號，由PID根據設定的比例常數P、積分時(shí)間常數I、積分增益IGAIN等參數自動(dòng)消除差值，滿(mǎn)足速度給定的要求。

　　2．6 電流環(huán)

　　電流環(huán)具有PID閉環(huán)調整功能，PID控制器可以根據實(shí)際應用場(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，這是一般的調速裝置所不具備的功能，很多直流調速裝置都使用先比例后積分的方式。電流環(huán)具備自適應功能，根據不同的傳動(dòng)系統，調速系統可以自動(dòng)對其電流環(huán)的參數進(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)機確認、快熔正常、看門(mén)狗通訊保護、散熱器保護、傳動(dòng)正常、處于零速等等邏輯控制?？梢酝ㄟ^(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控制器給調速裝置發(fā)通訊控制字，主控制器接收調速裝置的狀態(tài)字，實(shí)現主控制系統對調速裝置的控制和監視。另一種方式是采用模擬量信號和直接的繼電器開(kāi)關(guān)量邏輯電信號，通過(guò)硬接線(xiàn)接人調速裝置的開(kāi)關(guān)量I／O板和模擬量I／O板，完成控制和監視功能。

　　2．8 人機接口

　　使用DCS600專(zhuān)用的人機面板CDP312和DRIVEWindows都可以對調速裝置的參數進(jìn)行設置和故障診斷。

　　2．9 動(dòng)力單元

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

　　3 使用效果

　　采用ABB公司先進(jìn)的直流傳動(dòng)控制系統改造現有設備，在資金投入較少的情況下，實(shí)現對舊設備的更新升級。從而達到提升機安全、高效的運行。改造后直流調速系統滿(mǎn)足提升系統設計要求。改造至今，運行一切正常。從提升機運行的速度圖和力矩圖上可以明顯看出提升機調速系統運行穩定，系統超調量很小。由于系統的結構簡(jiǎn)化使維護人員容易掌握，系統運行可靠、故障率低所帶來(lái)的安全效果和經(jīng)濟效益明顯。