矿井提升机电控系统设计开题报告

山 东 科 技 大 学

本科毕业设计（论文）开题报告

题 目 矿井提升机电控系统设计

学 院 名 称 信息与电气工程学院

专业班级 电气工程及其自动化（定单）08-3 学生姓名 刘刚 学 号 200801101510 指 导 教 师 白星振

填表时间： 2012年 4月7日

设计（论文） 题目 设计（论文） 类型（划“√”） 工程设计 √ 矿井提升机电控系统设计 应用研究 开发研究 基础研究 其它 一、 本课题的研究目的和意义 提升机作为矿山进行生产活动的关键设备之一，其电控调速技术的发展对促进矿井生产效率的提高和安全作业，无疑具有极其重大的影响。历经几十年发展，我国的矿井提升机电控技术取得了不少的进步，但与美国、德国等世界发达国家相比，依然存在着很大的差距。 目前，发达国家的矿井提升机电控技术已全面实现了全数字控制，而国内绝大多矿井提升机电控系统还是交流串阻调速继电器—接触器控制，效率低下，安全隐患多，严重制约着我国矿山产业的健康发展，急需大规模的技术改造和更新。 采用全数字交流提升机电控系统对提升机电控进行设备配置，以满足正常提升的需要。该系统采用技术先进、性能可靠的原装进口可编程控制器,实现了系统间的相互通讯，适用于矿山竖井，斜井或其他要求提升的场所中，用于绕线式交流电动机拖动的各种型号的提升机，是改造矿井和新建矿井选型的理想设备，对于提高矿井自动化、安全保障能力，以及矿井现代化管理水平具有十分重要的现实意义。 二、 本课题的主要研究内容 本课题主要完成矿井提升机电控系统的初步设计，包括主电路结构选择计算、控制方案的确定、动静态计算等。具体的课题内容有： (1)总体设计方案的制定：系统整体方案的确定、各模块实现方法的选择、各模块及整个系统的实现框图； (2)相关硬件电路的设计：矿井提升机主电路的选择与设计，矿井提升机控制电路和保护电路的设计等； (3)系统中相关参数的计算：根据矿井提升机电控系统的要求进行动静态相关计算以及相关器件的选择。 三、 文献综述 1、 国内研究应用情况 目前，我国提升机设备中, 交流提升机数量占大多数,我国绝大部分矿井提升机(超过80%)采用传统的交流电控系统并普遍使用TKD 系统,这种控制系统是采用继电器有触点的逻辑控制, 以磁放器为核心组成模拟量可调闸闭环调节。几十年来, 这种控制系统由于受元器件水平的限制而存在着缺陷,突出表现在: 使用大量继电器、接触器及其它分离电子元件,故障率高,可靠性差；采用磁放大器做调节控制, 稳定性差, 线性度差,调速精度很难保证；系统安全保护环节不全面, 工作不可靠, 故障显示不直观,分析查找故障难度大；这种电控系统起动和调速换挡过程中电流冲击大；属于有级调速，调速性能差, 机械冲击大。国产提升机安全性、可靠性差，在关键部位—上下两井口减速区段没有配套的有效的速度监视装置，就提升机控制技术而言，依然是陈旧的，和国外相比，我们存在很大的差距。 2、 国外研究情况 近三十年来，国外提升机机械部分和电气部分都得到了飞速的发展，而且两者相互促进，相互提高。起初的提升机是电动机通过减速器传动卷筒的系统，后来出现了直流慢速电动机和直流电动机悬臂安装直接传动的提升机。上世纪七十年代西门子发明矢量控制的交一直一交变频原理后，标志着用同步电动机来代替直流电机实现调速的技术时代已经到来。1981年第一台用同步机悬臂传动的提升机在德国Monopol矿问世，1988年由MAVGHH和西门子合作制造的机电一体的提升机(习惯称为内装电机式)在德国Romberg矿诞生了，这是世界上第一台机械和电气融合成一体的同步电机传动提升机。特别要强调的是，此时期在国外一著名的提升机制造公司，如西门子、ABB、ALSTHOM都利用新的技术和装备，开发或完善了提升机的安全保护和监控装置，使安全保护性能又有了新的提高。

四、 拟解决的关键问题 本课题拟解决的关键问题是控制策略研究，提升机是矿山生产中的关键设备，它属于大转动惯量机-电-液系统，提升机要按所要求的速度图运行，否则在系统中容易产生大的惯性力，降低机器的寿命，甚至产生脱轨等恶性事故。控制策略研究就是要通过电液控实时地、准确地使提升机按给定的速度图运行，使控制系统的精度和稳定性满足提升机运行的要求。因此关键是解决提升机控制系统。 五、 研究思路和方法 根据设计题目的要求，本设计主要分三部分：(1)总体设计方案的制定；(2)相关硬件电路的设计；(3)系统中相关参数的计算。对现有的提升机电控系统进行改造设计，提高精度，在更安全的范围内保证矿山生产的顺利进行。设计中充分考虑到保护系统恶劣的使用环境，采用控制功能强大的PLC来代替传统的大型交流接触器，简化了控制线路。在软件中采用提升机电控系统中断模块及故障处理模块，使超速报警更加科学合理。为了更直观的显示提升机的工作状态及故障来源，增加了提升机监视控制系统，通过显示器对整个提升系统进行监控。 六、 本课题的进度安排 1、2012年3月3日 毕业实习与毕业设计动员会； 2、2012年3月4日~4月6日 根据毕业设计题目，实际调研，收集资料，完成设计方案论证； 3、2012年4月8日~6月12日根据设计方案进行初步设计 4、2012年6月13日~6月17日 参加毕业论文答辩，评定成绩。 七、 参考文献 [1]徐文尚 陈霞 武超.电气控制技术与PLC.北京：机械工业出版社，2011.8 [2]阮毅 陈伯时.电力拖动自动控制系统.北京：机械工业出版社，2010.9 [3]王树.变频调速系统设计与应用.北京：机械工业出版社，2004.4 [4]陈伯时 吴子岳.交流调速系统.北京：机械工业出版社，2007.3 [5]周祖德 邓坚.机电传动控制.上海：华东理工大学出版社，2001.1 [6]王清灵.现代矿井提升机电控系统. 北京：机械工业出版社, 1996.3 指导教师意见 指导教师（签名）： 年 月 日 所在系（所）意见 负责人（签章）： 年 月 日