CN208445347U - 一种矿井提升机应急释电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种矿井提升机应急释电装置，解决了市电停电状况下由柴油发电机组供电时存在提升机过压保护的技术问题，属于应急释电装置技术领域。该装置包括核心PLC运算单元、开关软起回路、整流滤波回路、电量释放模块和电力消耗模块。本实用新型提供的装置，有效保证矿井提升机运行，广泛可配套适用于国内外各个传动厂家的交直流传动装置，本实用新型装置的使用，能够以非常低的损耗解决应急状况下的人员提升撤离问题，对于保障安全生产具有重要意义。

Description

一种矿井提升机应急释电装置

技术领域

本实用新型涉及应急释电装置技术领域，尤其涉及一种矿井提升机应急释电装置。

背景技术

金属矿山企业采矿开采方式主要分为露天和井下开采两种，由于金矿的特殊性，其露天开采规模极为有限，大多数矿区均为井下开采，所以大量矿井提升机被用于矿山生产企业。矿井提升一般分为主井和副井(少数情况为混合井)，主井以提升矿石为主，所以对应的主井提升机电机功率较大，而副井一般承担着物资和人员的通勤运输工作，所以副井的应急使用成为安全生产的关键因素。为了保证副井提升机的有效安全运行，目前广泛采用了两种技术作为其运行保障：

一种是考虑到矿井提升机的传动装置负载的往复运动的特性，提升机传动装置均加装了能量反馈措施，使得矿井提升机往返运动过程中产生的能量能够有效反馈到电网供电网其它用电设备消耗，客服了能量回馈过程中抬升直流电压损坏传动装置的隐患，达到节能降耗的目的；

另一种是为了防止市电断电对副井提升机工作的影响，《矿山电力设计规范》里规定经常升降人员的立井提升机为矿山电力一级负荷，所以竖井提升机系统都会有两套完全独立的电源，一套正常的矿区主电源(市电)，一套应急柴油发电作为备用电源。

现有保障副井提升机正常运行的方式为配置柴油发电机组且加装能量回馈装置，在市电正常运行的工况下可以使其高效运行，但是在市电停电状况下，柴油发电机组由于容量有限，承载矿井提升机回馈的能量时，会导致提升机入口电压抬升，进而使得提升机过压保护；还有一种方案就是增大柴油发电机组容量使得回馈的能量抬升的电压达不到传动装置保护阈值，但是这种方案投资过高。

实用新型内容

本实用新型针对市电停电状况下由柴油发电机组供电时存在提升机过压保护的技术问题，提供了一种矿井提升机应急释电装置，通过电力电子技术和芯片控制技术实现副井提升机任何工况下的安全稳定运行，同时克服应急释电系统在市电供电时带来的谐波电流和无功冲击问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种矿井提升机应急释电装置，包括核心PLC运算单元、开关软起回路、整流滤波回路、电量释放模块和电力消耗模块，电网三相交流电压进入所述开关软起回路，此回路用来控制装置的电力接入和初始设备启动时的电力缓冲，然后通过所述整流滤波器回路由交流电整流为直流接入到电量释放模块，所述电量释放模块接受PLC运算单元的控制，在需要放电的时候PLC运算单元向其发送开关脉冲信号，电量释放模块内部的IGBT接收开关脉冲信号进行开通和关断，直流电压通过所述电力消耗模块进行放电。

进一步地，所述开关软起回路包括输入断路器Q1、主交流接触器KM1、辅助交流接触器KM2、限流电阻R1和限流电阻R2，提升机电网市电三相电源分别接入断路器Q1的1、3、5输入端子，Q1的2、4、6输出端子接入到主交流接触器KM1的1、3、5三个输入端子，然后辅助交流接触器KM2的第一和第三组触点分别串联限流电阻R1和R2后再分别跨接至主交流接触器KM1的1和2、5和6端子之间。

进一步地，所述整流滤波器回路三相电抗器L1和整流桥V1，开关软起回路的输出端通过三相电抗器L1分别接至整流桥V1的三相交流输入端子，整流桥V1的输出正负极分别接至电量释放模块。

进一步地，所述电量释放模块包括储能电容C1和放电单元U1，整流滤波器回路输出正负极分别接至储能电容C1的正负极X1、X2，储能电容C1为直流电压环节，储能电容C1的直流正、负输出分别接入放电单元U1的正极输入DC+和负极输入DC-，放电单元U1的输出B1、B2端子接入电力消耗模块进行直流放电。

进一步地，所述电力消耗模块为电阻R3。

进一步地，当放电次数比较频繁时，所述电量消耗模块替换为电量存储模块进行电量存储，待电网正常用电时再将电量存储模块里面的电量反馈到电网进行使用。

进一步地，所述电量存储模块为电池组。

进一步地，所述核心PLC运算单元包括DC+、GND的电源供电端子；XX公共端子；X1端子，用于接受系统急停信号；X2端子，用于接受电抗器过温故障信号；X3端子，用于接受整流器过温故障信号；X4端子和X5端子，分别连接正常运行灯和故障灯，用来判断设备的运行状态；以及YY和Y0端子，分别输出PWM信号传输至电量释放模块的控制端S1、S2。

进一步地，上述矿井提升机应急释电装置，PLC运算单元通过COM1与外接7寸的人机界面HMI通讯，用于显示和参数设定。

上述矿井提升机应急释电装置的使用方法，具体为：将其并联接入到副井提升机电压输入端，动态监测此处的电压变化，通过对目标控制电压阈值的设定完成此处电压的稳态控制。

通过对三相电压进行采样，并且分析其与设定值的比对分析，确定装置是否进行动作；反馈能量释放通道通过独有的PWM控制方式进行可控释放，使电网电压能够缓慢变化并恒定在设定电压范围内；控制系统采集电压到发出电压调节指令，整个过程运行速度不超过一秒，可以非常快速的调节电压的过程状态，有效保证提升机设备的安全运行。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供的矿井提升机应急释电装置，是一种现场电压控制的成套装置，能够对电压进行阈值设定，提升机入口电压高于装置设置的阈值电压，并且具有专门的能量释放通道，对回馈的能量进行释放，使得该电压低于提升机传动装置的保护电压，维持副井提升机的正常安全运行。在发生市电断电时，柴油发电机负载提升机运行过程中，成套装置能够根据电压上升快速地投入系统运行，有效保证矿井提升机运行；以能够选择以直流电压或者交流电压为控制对象，广泛可配套适用于国内外各个传动厂家的交直流传动装置，适应性强；本实用新型提供的矿井提升机应急释电装置的使用，能够以非常低的损耗解决应急状况下的人员提升撤离问题，对于打造安全生产具有重要意义。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一个实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本实用新型的矿井提升机应急释电装置的原理框图；

图2为本实用新型的矿井提升机应急释电装置的原理接线图。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

参见图1所示，本实用新型提供了一种矿井提升机应急释电装置，包括核心PLC运算单元、开关软起回路、整流滤波回路、电量释放模块和电力消耗模块，电网三相交流电压进入所述开关软起回路，此回路用来控制装置的电力接入和初始设备启动时的电力缓冲，然后通过所述整流滤波器回路由交流电整流为直流接入到电量释放模块，所述电量释放模块接受

PLC运算单元的控制，在需要放电的时候PLC运算单元向其发送开关脉冲信号，电量释放模块内部的IGBT接收开关脉冲信号进行开关和分断，直流电压通过所述电力消耗模块即电阻进行放电。对于特殊的场合，放电次数比较频繁时，考虑到电阻消耗电量比较浪费，也可以使用电量存储模块即电池组进行存储，待电网正常用电时再将电池里面的电量反馈到电网进行使用。

上述矿井提升机应急释电装置的使用方法，具体为：将其并联接入到副井提升机电压输入端，动态监测此处的电压变化，通过对目标控制电压阈值的设定完成此处电压的稳态控制。

参见图2所示，输入断路器Q1为进线开关，与KM1、KM2、R1和R2组成开关软起回路，提升机电网市电三相电源分别接入断路器Q1的1、3、5输入端子，Q1的2、4、6输出端子接入到主交流接触器KM1的1、3、5三个输入端子，然后辅助交流接触器KM2的第一和第三组触点分别串联限流电阻R1、R2后再分别跨接至KM1的1和2、5和6端子之间。

开关软起回路的输出即KM1的输出端子2、4、6端子通过三相电抗器L1分别接至整流桥V1的三相交流输入端子，整流桥V1的输出正负极分别接至储能电容C1的正负极X1、X2。

储能电容C1为直流电压环节，直流正负输出分别接入放电单元U1的正负极输入(DC+和DC-)，放电单元U1的输出B1、B2端子接电量放电模块R3进行直流放电。

当初始供电状态Q1合闸时，KM2闭合，电流通过R1、R2、L1及整流桥V1向直流电容C1充电，待直流电容电压充值接近10-50V(Ui×1.4)的电压值时，主回路交流接触器KM1闭合，同时开关软起回路KM2断开，由KM1向装置供电，此过程有效得防止高电压直接输入系统带来的冲击电流对设备造成伤害。

PLC运算单元AP1时刻监测提升机入口三相电压，并且与设定的电压阈值进行比对，如果提升机入口电压因为各种原因导致电压抬升至阈值电压时，PLC运算单元AP1发出PWM波到放电单元U1，U1接收到PWM波放电信号后开始通过与其串联的电阻R3释放电量，直到输入电压降至设定的阈值电压以下5V处停止放电，重新处于监控状态。

其中PLC采用的是台达公司型号为DVP32EH00T3的PLC，由开关电源Z1提供24V控制电供电至其DC+、GND接线端子，其XX端子为公共端，X1端子接受系统急停信号，X2端子接受电抗器过温故障信号、X3端子接受整流器过温故障信号、X4和X5分别接正常的运行灯和故障灯，用来判断设备的运行状态。同时，为了能够将计算到的放电指令输送到放电单元U1，设置YY、Y0端子输出PWM信号传输至放电单元U1的S1、S2控制端。考虑采样的可靠性，另外采用三只扩展模块DVP04AD，分别采样系统的交流电压、交流电流、直流电压和直流电流，然后通过COM1与外接7寸的人机界面HMI通讯，完成相关参数的运算和显示。

通过对三相电压进行采样，并且分析其与设定值的比对分析，确定装置是否进行动作；反馈能量释放通道通过独有的PWM控制方式进行可控释放，使电网电压能够缓慢变化并恒定在设定电压范围内；控制系统采集电压到发出电压调节指令，整个过程运行速度不超过一秒，可以非常快速的调节电压的过程状态，有效保证提升机设备的安全运行。

为了保护设备的运行安全，装置设计了急停按钮SB1和系统内温度调节系统和过温保护系统，如图EP1和EP2为高效冷却风机，防止设备过热停机。

实施例

中国黄金集团河南金源黄金矿业有限公司祁雨沟金矿矿井副井提升机运行功率265kW，发电机300kW，市电停电的紧急情况下由于提升机的往复运动，发电机出口电压波动范围为450V～680V，当入口电压大于650V时，型号为1P6RA7018-6DV62的传动设备偶尔报输入过压停机，需要人为手动复位才能再次正常运行，采用本实用新型的应急释电系统后，将应急释电阈值设置为640V，电网电压稳定在450V～640V之间，传动装置一直保持稳定运行。

以上只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本实用新型权利要求保护范围的限制。

Claims (9)

1.一种矿井提升机应急释电装置，其特征在于，包括核心PLC运算单元、开关软起回路、整流滤波回路、电量释放模块和电力消耗模块，电网三相交流电压进入所述开关软起回路，此回路用来控制装置的电力接入和初始设备启动时的电力缓冲，然后通过所述整流滤波器回路由交流电整流为直流接入到电量释放模块，所述电量释放模块接受PLC运算单元的控制，在需要放电的时候PLC运算单元向其发送开关脉冲信号，电量释放模块内部的IGBT接收开关脉冲信号进行开通和关断，直流电压通过所述电力消耗模块进行放电。

2.如权利要求1所述的矿井提升机应急释电装置，其特征在于，所述开关软起回路包括输入断路器Q1、主交流接触器KM1、辅助交流接触器KM2、限流电阻R1和限流电阻R2，提升机电网市电三相电源分别接入断路器Q1的1、3、5输入端子，Q1的2、4、6输出端子接入到主交流接触器KM1的1、3、5三个输入端子，然后辅助交流接触器KM2的第一和第三组触点分别串联限流电阻R1和R2后再分别跨接至主交流接触器KM1的1和2、5和6端子之间。

3.如权利要求1所述的矿井提升机应急释电装置，其特征在于，所述整流滤波器回路三相电抗器L1和整流桥V1，开关软起回路的输出端通过三相电抗器L1分别接至整流桥V1的三相交流输入端子，整流桥V1的输出正负极分别接至电量释放模块。

4.如权利要求1所述的矿井提升机应急释电装置，其特征在于，所述电量释放模块包括储能电容C1和放电单元U1，整流滤波器回路输出正负极分别接至储能电容C1的正负极X1、X2，储能电容C1为直流电压环节，储能电容C1的直流正、负输出分别接入放电单元U1的正极输入DC+和负极输入DC-，放电单元U1的输出B1、B2端子接入电力消耗模块进行直流放电。

5.如权利要求1所述的矿井提升机应急释电装置，其特征在于，所述电力消耗模块为电阻R3。

6.如权利要求1所述的矿井提升机应急释电装置，其特征在于，当放电次数比较频繁时，所述电量消耗模块替换为电量存储模块进行电量存储，待电网正常用电时再将电量存储模块里面的电量反馈到电网进行使用。

7.如权利要求6所述的矿井提升机应急释电装置，其特征在于，所述电量存储模块为电池组。

8.如权利要求1所述的矿井提升机应急释电装置，其特征在于，所述核心PLC运算单元包括DC+、GND的电源供电端子；XX公共端子；X1端子，用于接受系统急停信号；X2端子，用于接受电抗器过温故障信号；X3端子，用于接受整流器过温故障信号；X4端子和X5端子，分别连接正常运行灯和故障灯，用来判断设备的运行状态；以及YY和Y0端子，分别输出PWM信号传输至电量释放模块的控制端S1、S2。

9.如权利要求1所述的矿井提升机应急释电装置，其特征在于，PLC运算单元通过COM1与外接7寸的人机界面HMI通讯，用于显示和参数设定。