矿井提升机的组成、分类与操作ebjd.docx

第1章 绪论1.1 国内外外提升及及研究状状况近三十年年来，国国外提升升机机械械部分和和电气部部分都得得到了飞飞速的发发展，而而且两者者相互促促进，相相互提高高。起初初的提升升机是电电动机通通过减速速器传动动卷筒的的系统，后后来出现现了直流流慢速电电动机和和直流电电动机悬悬臂安装装直接传传动的提提升机。上上世纪七七十年代代西门子子发明矢矢量控制制的交一一直一交交变频原原理后，标标志着用用同步电电动机来来代替直直流电机机实现调调速的技技术时代代已经到到来。119811年第一一台用同同步机悬悬臂传动动的提升升机在德德国Moonoppol矿矿问世，119888年由MMAVGGHH和和西门子子合作制制造的机机电一体体的提升升机(习习惯称为为内装电电机式)在德国国Rommberrg矿诞诞生了，这这是世界界上第一一台机械械和电气气融合成成一体的的同步电电机传动动提升机机。在提提升机机机械和电电气传动动技术飞飞速发展展的同时时，电子子技术和和计算机机技术的的发展，使使提升机机的电气气控制系系统更是是日新月月异。早早在上世世纪七十十年代，国国外就将将可编程程控制器器(PLLC)应应用于提提升机控控制。上上世纪八八十年代代初，计计算机又又被用于于提升机机的监视视和管理理。计算算机和PPLC的的应用，使使提升机机自动化化水平、安安全、可可靠性都都达到了了一个新新的高度度，并提提供了新新的、现现代化的的管理、监监视手段段。特别别要强调调的是，此此时期在在国外一一著名的的提升机机制造公公司，如如西门子子、ABBB、AALSTTHOMM都利用用新的技技术和装装备，开开发或完完善了提提升机的的安全保保护和监监控装置置，使安安全保护护性能又又有了新新的提高高。就在国外外科学技技术突飞飞猛进发发展的时时候，我我国提升升机电控控系统很很长时间间都处于于落后的的状况。直直到目前前为止，我我国正在在服务的的矿井提提升机电电控系统统大多数数还是转转子回路路串金属属电阻的的交流调调速系统统，设备备陈旧、技技术落后后。国产产提升机机安全性性、可靠靠性差，在在关键部部位上下两两井口减减速区段段没有配配套的有有效的速速度监视视装置，就就提升机机控制技技术而言言，依然然是陈旧旧的，和和国外相相比，我我们存在在很大的的差距。矿井提升升系统的的类型很很多，按按被提升升对象分分:主井井提升、副副井提升升;按井井筒的提提升道角角度分:竖井和和斜井;按提升升容器分分:箕斗斗提升、笼笼提升、矿矿车提升升;按提提升类型型分:单单绳缠绕绕式和多多绳摩擦擦式等。我我国常用用的矿用用提升机机主要是是单绳缠缠绕式和和多绳摩摩擦式。我我国的矿矿井与世世界上矿矿业较发发达的国国家相比比，开采采的井型型较小、矿矿井提升升高度较较浅，煤煤矿用提提升机较较多，其其他矿(如金属属矿、非非金属矿矿)则较较少。因因此在220世纪纪60年年代开始始单绳缠缠绕式矿矿井提升升机采用用较多。 目前我我国提升升机900%以上上均采用用交流绕绕线式异异步电动动机的拖拖动方式式，其电电控系统统用于单单绳缠绕绕式提升升机的有有TKDD系列，多多绳磨擦擦式提升升机的有有JKMM、幻JJ系列。这这几种提提升机通通常在电电动机转转子回路路中串接接附加电电阻进行行起动和和调速。串串电阻调调速是一一种恒转转矩调速速方法转转子功率率的损耗耗随着串串入的电电阻的增增大而增增大。尽尽管转子子串电阻阻调速方方法很不不经济，低低速特性性也很软软，稳定定性差，但但是由于于这种调调速方法法比较简简单易行行，起动动转矩较较大在拖拖动起重重机等中中、小容容量的绕绕线式异异步电动动机中仍仍然应用用广泛。20世纪纪80年年代，我我国从瑞瑞典、西西德等国国引进220多套套晶闸管管直流电电动机控控制系统统。直流流电动机机传动有有两种电电控系统统，一种种为直流流发电机机直流电电动机机机组，另另一种为为晶闸管管直流电电动机系系统。我我国自己己生产的的晶闸管管直流电电动机控控制系统统应用于于20世世纪900年代。这这种控制制系统的的优点是是:体积积小、重重量轻、占占地面积积小;基基础省、安安装方便便、建筑筑费用低低;无齿齿轮传动动部分(不需要要减速器器)、总总效率高高、电能能消耗少少;单机机容量大大，适用用范围广广;调速速平稳、调调速范围围广、调调速精度度高;易易于控制制，能实实现自动动化，安安全可靠靠;节约约电能。矿井提升升机对安安全性、可可靠性和和调速性性能的特特殊要求求，使得得提升机机电控系系统的技技术水平平在一定定程度上上代表一一个厂或或国家的的传动控控制技术术水平。比比较国内内外矿用用提升机机系统，具具体来说说国外矿矿井提升升机在电电控方面面的应用用特点有有以下几几个方面面:l)提升升工艺过过程微机机控制提升工艺艺过程大大都采用用微机控控制，由由于微机机功能强强，使用用灵活，运运算速度度快，监监视显示示易于实实现，并并具有诊诊断功能能，这是是采用模模拟控制制无法实实现的。2)提升升行程控控制提升机的的控制从从本质上上说是一一个位置置控制，要要保证提提升容器器在预定定地点准准确停车车，要求求准确度度高，目目前可达达到2ccm。采采用微机机控制，可可通过采采集各种种传感信信号，如如转角脉脉冲变换换、钢丝丝绳打滑滑、井筒筒、滚筒筒及钢丝丝绳磨损损等信号号进行处处理，计计算出容容器准确确的位置置而施以以控制和和保护。一一般过程程控制用用微机作作监视，行行程控制制也采用用单独下下位机完完成。3)提升升过程监监视提升过程程监视与与安全回回路一样样，是现现代提升升机控制制的重要要环节。提提升过程程采用微微机主要要完成如如下参数数的监视视:a、提提升过程程中各工工况参数数(如速速度、电电流)监监视:bb、各主主要设备备运行状状态监视视;c、各各传感器器(如位位置开关关、停车车开关)信号的的监视。使使各种故故障在出出现之前前就得以以处理，防防止事故故的发生生，并对对各被监监视参数数进行存存储、保保留或打打印输出出。甚至至与上位位机联网网，合并并于矿井井监测系系统中。4)安全全回路安全回路路是指提提升机在在出现机机械、电电气故障障时控制制提升机机进入安安全保护护状态的的极为重重要的环环节。为为确保人人员和设备备的安全全，对不不同故障障一般采采用不同同的处理理方法。安安全回路路极为重重要，它它是保护护的最后后环节之之一，英英、德几几家公司司都采用用两台PPC微机机构成安安全回路路，使安安全回路路具有完完善的故故障监视视功能，无无论是提提升机还还是安全全回路本本身出项项故障时时都能准准确地实实施安全全制动。而在电力力拖动方方面，近近几年国国外出现现了不少少新拖动动方式，交交一交变变频供电电方式就就是最有有前途的的一种。220世纪纪80年年代西欧欧一些工工业先进进国家将将交流变变频调速速技术应应用于提提升机，有有代表性性的是西西门子公公司和AABB公公司。我我国在220世纪纪90年年代也引引进了交交流变频频调速提提升机控控制系统统。变频频调速方方式类似似于它励励直流电电动机取取得很宽宽的调速速范围、很很好的调调速平滑滑性和有有足够硬硬度的机机械特性性，在提提升机应应用中显显示了其其独特的的优势。1.2课课题研究究的目的的和意义义矿井提升升机是煤煤矿，有有色金属属矿生产产过程中中的重要要设备。提提升机的的安全、可可靠、有有效高速速运行，直直接关系系到企业业的生产产状况和和经济效效益。矿矿井提升升系统具具有环节节多、控控制复杂杂、运行行速度快快、惯性性质量大大、运行行特性复复杂的特特点，且且工作状状况经常常交替转转换。虽虽然矿井井提升系系统本身身有一些些安全保保护措施施，但是是由于现现场使用用环境条条件恶劣劣，造成成了各种种机械零零件和电电气元件件的功能能失效，以以及操作作者的人人为过失失和对行行程监测测研究的的局限性性，使得得现有保护护未能达达到预期期的效果果，致使使提升系系统的事事故至今今仍未能能消除。一一旦提升升机的行行程失去去控制，没没有按照照给定速速度曲线线运行，就就会发生生提升机机超速、过过卷事故故，造成成楔形罐罐道、箕箕斗的损损坏，影影响矿井井正常生生产，甚甚至造成成重大人人员伤亡亡，给煤煤矿生产产带来极极大的经经济损失失。所以提升升机调速速控制系系统的研研究一直直是社会会各届人人士共同同关注的的一个重重大课题题。电气气控制方方式在很很大程度度上决定定了提升升机能否否实现平平稳、安安全、可可靠地起起制动运运行，避避免了严严重的机机械磨损损，防止止较大的的机械冲冲击，减减少机械械部分维维修的工工作量，延延长提升升机械的的使用寿寿命。随随着矿井井提升系系统自动动化，改改善提统统的性能能，以及及提高提提升设备备的提升升能力等等的要求求，对电电气传动动方式提提出了更更高的要要求。对对矿井提提升机电电气传动动系统的的要求是是：有良良好的调调速性能能，调速速精度高高，四象象限运行行，能快快速进行行正、反反转运行行，动态态响应速速度快，有有准确的的制动和和定位功功能，可可靠性要要求高等等。目前，我我国地下下矿山矿矿井提升升机的电电气传动动系统主主要有：对于大大型矿井井提升机机，主要要采用晶晶闸管变变流器直流电电动机传传动控制制系统和和同步电电动机矢矢量控制制交一交交变频传传动控制制系统。这这两种系系统大都都采用数数字控制制方式实实现控制制系统的的高自动动化运行行，效率率高，有有准确的的制动和和定位功功能，运运行可靠靠性高，但但造价昂昂贵，中中小矿井井难以承承受。对对于中、小小型提升升机，则则多采用用交流绕绕线式电电动机转转子切换换电阻调调速的交交流电气气传动系系统，即即TKDD电控系系统。这这种电气气传动系系统设备备简单，但但属于有有级调速速，提升升机在减减速和爬爬行阶段段的速度度控制性性能较差差，特别别在负载载变动时时很难实实现恒加加减速控控制，经经常会造造成过放放或过卷卷事故。提提升机频频繁的启启动和制制动工作作过程会会使转子子串电阻阻调速产产生相当当严重的的能耗，另另外转子子串电阻阻调速控控制电路路复杂，接接触器、电电阻器、绕绕线电机机电刷等等容易损损坏，影影响生产产效益。将变频调调速技术术应用于于矿井提提升机是是矿井提提升机电电气传动动系统的的发展方方向。对对于现采采用TKKD电控控系统的的中小型型矿井，随随着变频频调速技技术的发发展，交交一直一一交电压压型变频频调速技技术已开开始在矿矿井提升升机改造造中应用用。变频频器的调调速控制制可以实实现提升升机的恒恒加速和和恒减速速控制，消消除了转转子串电电阻造成成的能耗耗，具有有十分明明显的节节能效果果100。变变频器调调速控制制电路简简单，克克服了接接触器、电电阻器、绕绕线电机机电刷等等容易损损坏的缺缺点，降降低了故故障和事事故的发发生。因因此，变变频器在在提升机机调速系系统中的的应用具具有十分分广阔的的前景。本本文介绍绍变频器器在提升升机调速速控制系系统中的的应用。1.3本本论文承承担的任任务本课题拟拟解决的的关键问问题是控控制策略略研究，提提升机是是矿山生生产中的的关键设设备，它它属于大大转动惯惯量机-电-液液系统，提提升机要要按所要要求的速速度图运运行，否否则在系系统中容容易产生生大的惯惯性力，降降低机器器的寿命命，甚至至产生脱脱轨等恶恶性事故故。控制制策略研研究就是是要通过过电液控控实时地地、准确确地使提提升机按按给定的的速度图图运行，使使控制系系统的精精度和稳稳定性满满足提升升机运行行的要求求。本论文的的研究目目标是将将可编程程控制器器（PLLC）与与变频器器相结合合并应用用于矿山山实际生生产中，对对现有的的提升机机电控系系统进行行改造设设计，提提高精度度，在更更安全的的范围内内保证矿矿山生产产的顺利利进行。设设计中充充分考虑虑到保护护系统恶恶劣的使使用环境境，采用用控制功功能强大大的PLLC来代代替传统统的大型型交流接接触器，简简化了控控制线路路，并应应用各种现现场抗干干扰措施施，包括括采用电电抗器、空空气开关关、及RRC防浪浪涌震荡荡电路等等。尤其其在软件件中采用用提升机机电控系系统中断断模块及及故障处处理模块块，使超超速报警警更加科科学合理理。为了了更直观观的显示示提升机机的工作作状态及及故障来来源，增增加了提提升机监监视控制制系统，通通过显示示器对整整个提升升系统进进行监控控。本论文承承担的主主要任务务如下：1提升升机电控控系统主主电路部部分结合煤矿矿生产实实际情况况，分析析提升机机工作过过程及工工作特点点。给出出提升系系统的整整体控制制方案；确定基基于PLLC控制制的大功功率矿井井提升机机变频调调速控制制系统组组成。确确定各部部分所要要完成的的控制功功能，并并给出控控制电路路连接电电路图，分分析其功功能的实实现。并并采取一一些提高高系统安安全运行行和抗干干扰能力力的措施施。2控制制系统软软件设计计部分可编程控控制器PPLC有有强大的的可编程程控制功功能，它它是编程程软件SSTEPP7来完完成的。对对于复杂杂的矿山山提升机机变频调调速电控控系统采采用PLLC控制制，在本本文中设设计出程程序控制制功能流流程图，并并给出其其它基本本控制功功能的梯梯形图及及控制程程序编程程语言。提提升机系系统是一一个对安安全性要要求极高高的控制制单元，所所以在软软件设计计部分应应有对其其系统的的故障诊诊断处理理内容，在在出现故故障时应应能及时时报警或或停车。3提升升机速度度给定方方式分析析由于矿山山生产过过程中，提提升机所所承受的的载荷不不同、提提升的方方式及提提升行程程不同，提提升机的的牵引力力也就不不同，应应对其进进行适当当调节，提提升速度度也应能能及时进进行控制制；如不不做相应应的处理理和调整整，系统统将在较较小的范范围内产产生极大大的累计计误差，导导致系统统的巨大大波动，造造成过载载或松绳绳等，甚甚至导致致矿车脱脱轨或过过卷等重重大事故故，而造造成巨大大的损失失。所以以要寻求求一种控控制方法法来提高高控制精精度。在在实际中中经常采采用的转转子串电电阻调速速因其为为有级调调速，调调速不连连续，且且对电网网冲击大大。所以以寻求一一种理想想的速度度给定方方式极为为重要，以以求能够够提高电电控系统统控制性性能，改改善控制制品质。4保护护及抗干干扰措施施传统交流流电控系系统可靠靠性差，其其安全保保护、闭闭锁及监监测系统统不完善善，均为为单线系系统，且且与控制制系统相相混联，多多数共用用一套线线路，互互相影响响。本文文针对制制约提升升安全的的主要环环节设置置减速、超超速报警警及过载载、松绳绳、过卷卷等安全全保护措措施，增增加监视视系统，对对提升机机的运行行状态及及故障来来源进行行时时监监视，使使提升安安全状况况有所改改善。为了保证证其安全全生产，在在系统设设计上应应采用隔隔离、滤滤波、屏屏蔽、接接地等抗抗干扰措措施。安安全回路路应具有有双重冗冗余功能能。1.4小小结本章详细细介绍了了矿井提提升机信信号系统统的背景景，阐述述了本课课题研究究的目的的意义。在在此基础础上提出出了本文文所承担担主要任任务和研研究的主主要内容容为：提提升机电电控系统统主电路路设计部部分、控控制系统统软件设计计部分、提提升机速速度给定定方式分分析、保保护及抗抗干扰措措施。在在完成以以上设计计内容时时，此调调速控制制系统才才能成为为一个有有机的整整体，才才能安全全可靠的的工作，并并达到预预期的控控制效果果。第2章 矿井井提升机机的组成成及分类类 2.1引引言 矿井提提升机定定义：安安装在地地面，借借助于钢钢丝绳带带动提升升容器沿沿井筒或或斜坡道道运行的的提升机机械。矿矿井提升升机是一一种大型型绞车。用用钢丝绳绳带动容容器（罐罐笼或箕箕斗）在在井筒中中升降，完完成输送送物料和和人员的的任务。矿矿井提升升机是由由原始的的提水工工具逐步步发展演演变而来来。现代代的矿井井提升机机提升量量大，速速度高，已已发展成成为电子子计算机机控制的的全自动重重型矿山山机械。中中文名称称：矿井井提升机机；英文文名称：minne wwindder;minne hhoisst；其其他名称称：矿井井卷扬机机，绞车车。2.2 矿井提提升机的的组成及及分类矿井提升升机主要要由电动动机、减减速器、卷卷筒（或或摩擦轮轮）、制制动系统统、深度度指示系系统、测测速限速速系统和和操纵系系统等组组成，采采用交流流或直流流电机驱驱动。矿井提升升机按提提升钢丝丝绳的工工作原理理分缠绕绕式矿井井提升机机和摩擦擦式矿井井提升机机。缠绕绕式矿井井提升机机有单卷卷筒和双双卷筒两两种，钢钢丝绳在在卷筒上上的缠绕绕方式与与一般绞绞车类似似。单筒筒大多只只有一根根钢丝绳绳，连接接一个容容器。双双筒的每每个卷筒筒各配一一根钢丝丝绳，连连接两个个容器，运运转时一一个容器器上升，另另一个容容器下降降。缠绕绕式矿井井提升机机大多用用于年产产量在1120万万吨以下下、井深深小于4400米米的矿井井中。摩摩擦式矿矿井提升升机的提提升绳搭搭挂在摩摩擦轮上上，利用用与摩擦擦轮衬垫垫的摩擦擦力使容容器上升升。提升升绳的两两端各连连接一个个容器，或或一端连连接容器器，另一一端连接接平衡重重。摩擦擦式矿井井提升机机根据布布置方式式分为塔塔式摩擦擦式矿井井提升机机（机房房设在井井筒顶部部塔架上上）和落落地摩擦擦式矿井井提升机机（机房房直接设设在地面面上）两两种。按按提升绳绳的数量量又分为为单绳摩摩擦式矿矿井提升升机和多多绳摩擦擦式矿井井提升机机。后者者的优点点是：可可采用较较细的钢钢丝绳和和直径较较小的摩摩擦轮，从从而机组组尺寸小小，便于于制造；速度高高、提升升能力大大、安全全性好。年年产1220万吨吨以上、井井深小于于21000米的的竖井大大多采用用这种提提升机 。（一）缠缠绕式提提升机：缠绕式提提升机的的主要部部件有主主轴、卷卷筒、主主轴承、调调绳离合合器、减减速器、深深度指示示器和制制动器等等（图22）。双双卷筒提提升机的的卷筒与与主轴固固接者称称固定卷卷筒，经经调绳离离合器与与主轴相相连者称称活动卷卷筒。中中国制造造的卷筒筒直径为为 25m。随随着矿井井深度和和产量的的加大，钢钢丝绳的的长度和和直径相相应增加加。因而而卷筒的的直径和和宽度也也要增大大，故不不适用于于深井提提升。 1.单绳绳缠绕式式提升机机 根据据卷筒数数目可分分为单卷卷筒和双双卷筒两两种：单卷筒提提升机，一一般作单单钩提升升。钢丝丝绳的一一端固定定在卷筒筒上，另另一端绕绕过天轮轮与提升升容器相相连；卷卷筒转动动时，钢钢丝绳向向卷筒上上缠绕或或放出，带带动提升升容器升升降。双卷筒筒提升机机，作双双钩提升升（图11）。两两根钢丝丝绳各固固定在一一个卷筒筒上,分分别从卷卷筒上、下下方引出出,卷筒筒转动时时，一个个提升容容器上升升，另一一个容器器下降。缠缠绕式提提升机按按卷筒的的外形又又分为等等直径提提升机和和变直径径提升机机两种。等等直径卷卷筒的结结构简单单，制造造容易，价价格低，得得到普遍遍应用。深深井提升升时，由由于两侧侧钢丝绳绳长度变变化大，力力矩很不不平衡。早早期采用用变直径径提升机机（圆柱柱圆锥形形卷筒），现现多采用用尾绳平平衡。 2.多绳绳缠绕式式提升机机 提升升机在超超深井运运行中，尾尾绳悬垂垂长度变变化大，提提升钢丝丝绳承受受很大交交变应力力，影响响钢丝绳绳寿命；尾绳在在井筒中中还易扭扭转，妨妨碍工作作。200世纪 50年年代末，英英国人布布雷尔（BBlaiir）设设计了一一台直径径3.22m双绳绳多层缠缠绕式提提升机(又称布布雷尔式式提升机机)，提提升高度度15880223499m，一一次提升升量100200t。 （二）摩摩擦式提提升机多绳摩擦擦式提升升机的主主要部件件有主轴轴、主导导轮、主主轴承、车车槽装置置、减速速器、 深度指指示器、制制动装置置及导向向轮等。主主导轮表表面装有有带绳槽槽的摩擦擦衬垫。衬衬垫应具具有较高高的摩擦擦系数和和耐磨、耐耐压性能能,其材材质的优优劣直接接影响提提升机的的生产能能力、工工作安全全性及应应用范围围。目前前使用较较多的衬衬垫材料料有聚氯氯乙烯或或聚氨基基甲酸乙乙酯橡胶胶等。由由于钢丝丝绳与主主导轮衬衬垫间不不可避免免的蠕动动和滑动动，停车车时深度度指示器器偏离零零位，故故应设自自动调零零装置，在在每次停停车期间间使指针针自动指指向零位位。车槽槽装置用用于车削削绳槽，保保持直径径一致，有有利于每每根钢丝丝绳张力力均匀。为为了减少少震动，可可采用弹弹簧机座座减速器器。1.井塔塔式提升升机 机机房设在在井塔顶顶层，与与井塔合合成一体体，节省省场地；钢丝绳绳不暴露露在露天天，不受受雨雪的的侵蚀，但但井塔的的重量大大，基建建时间长长，造价价高，并并不宜用用于地震震区（图图3）。 2.落地式提提升机 机房直直接设在在地面上上，井架架低，投投资小，抗抗震性能能好；缺缺点是钢钢丝绳暴暴露在露露天，弯弯曲次数数多,影影响钢丝丝绳的工工作条件件及使用用寿命（图图4）。 2.4小小结 本章主主要介绍绍了矿井井提升机机的科技技名词，以以及详细细讲述了了矿井提提升机的的组成及及分类。矿矿井提升升机是一一种大型型绞车。用用钢丝绳绳带动容容器（罐罐笼或箕箕斗）在在井筒中中升降，完完成输送送物料和和人员的的任务。矿矿井提升升机是由由原始的的提水工工具逐步步发展演演变而来来。现代代的矿井井提升机机提升量量大，速速度高，已已发展成成为电子子计算机机控制的的全自动动重型矿矿山机械械。第3章 矿井井提升机机的制动动装置及及安全装装置3.1引引言 提升机在在矿井中中担负着着提升煤煤炭、矸矸石。升升降人员员和设备备、运送送材料及及丁具等等任务。它它是沟通通矿井地地面与井井下的运运输设备备，是矿矿井的重重要设备备之一。而而矿井提提升机的的制动和和安全保保护装置置是提升升系统的的重要组组成部分分，它直直接影响响提升机机正常丁丁作和安安全运行行，因此此对提升升机的制制动器和和安全保保护装置置必须给给予充分分的重视视。并加加强机房房管理，为为操作人人员创造造一个更更好的更更安全的的工作环环境。3.2 矿井提提升机的的制动装装置3.2.1 制制动装置置的组成成及种类类 提升升机制动动系统是是提升机机重要组组成部分分，它直直接关系系到提升升机设备备得安全全运行，它它由制动动器（闸闸）和传传动装置置组成。制制动器直直接作用用到制动动力矩的的机构、传传动装置置是控制制并调节节制动力力矩的机机构。制制动器按按其结构构可分为为块闸(角移式式和平移移式)和和盘问；传动装装置按传传动能源源可分为为液压、气气动及弹弹簧等。3.2.2 制制动装置置的作用用 （1）在在提升终终了或提提升机不不工作时时，可靠靠的闸住住提升机机停车车制动； （2）减减速阶段段参与提提升机的的速度控控制工作制制动； （3）作作为安全全机构，发发生紧急急事故时时，进行行安全制制动，对对提升系系统进行行保护紧急急制动； （4）双双卷筒提提升机动动作调绳绳离合器器时，应应能闸住住活卷筒筒，动作作死卷筒筒。3.2.3 制制动装置置的有关关规定（一）煤煤矿安全全规程第第4288条规定定：提升升绞车必必须装设设深度指指示器、开开始减速速时能自自动示警警与不离离开座位位即能操操纵的常常用闸和和保险闸闸，保险险闸必须须能自动动发生制制动作用用。常用闸和和保险闸闸共用11套闸瓦瓦制动时时，操纵纵和控制制机构必必须分开开。双滚滚筒提升升绞车的的2套闸闸瓦的传传动装置置必须分分开。对具有22套闸瓦瓦只有11套传动动装置的的双滚筒筒绞车，应应改为每每个滚筒筒各自有有其控制制机构的的弹簧闸闸。提升绞车车除设有有机械制制动闸外外，还应应设有电电气制动动装置。严禁司机机离开工工作岗位位、擅自自调整制制动闸。（二）煤煤矿安全全规程第429条规定：保险闸必须采用配重式或弹簧式的制动装置，除可由司机操纵外，还必须能自动抱闸，并同时自动切断提升装置电源。常用闸必必须采用用可调节节的机械械制动装装置。保险闸或或保险闸闸第一级级由保护护回路断断电时起起至闸瓦瓦接触到到闸轮上上的空动动时间：压缩空空气驱动动闸瓦式式制动闸闸不得超超过0.5s，储储能液压压驱动闸闸瓦式制制动闸不不得超过过0.66s，盘盘式制动动闸不得得超过00.3ss。盘式制动动闸的闸闸瓦与制制动盘之之间的间间隙应不不大于22mm。保保险闸施施闸时，杠杠杆和闸闸瓦不得得发生显显著的弹弹性摆动动。（三）提提升绞车车的常用用闸和保保险闸制制动时，所所产生的的力矩与与实际提提升最大大静载荷荷旋转力矩矩之比不不得小于于3。在在调整双双卷筒提提升绞车车卷筒旋旋转的相相对位置置时（此此时游动动卷筒与与主轴脱脱离连接接），制制动装置置在各滚滚筒闸轮轮上所发发生的力力矩，不不得小于于该滚筒筒所悬重重量（钢钢丝绳重重量与提提升容量量重量之之和）形形成的旋旋转力矩矩的1.2倍。在立井和和倾角大大于300°的倾斜斜井巷，提提升装置置的保险险闸发生生作用时时，减速速度必须须符合：下放重重载时，不不得小于于1.55m/ss;3.3 矿井井提升机机的安全全保护装装置 煤煤矿安全全规程第第4277条规定定：提升升机必须须具有以以下九种种安全保保护装置置：防止过卷卷装置、防防止过速速装置、过过负荷和和欠电压压保护装装置、限限速装置置、深度度指示器器失效保护护装置、闸闸间隙保保护装置置、松绳绳保护装装置、满满仓保护护装置、减减速功能能保护装装置 1、防防止过卷卷装置：当提升升容器超超过正常常终端停停止位置置（或出出车平台台）0.5m时时，必须须能自动动断电，并并能使保保险闸发发生制动动作用。 2、防防止过速速装置：当提升升速度超超过最大大速度115%时时，必须须能自动动停电，并并能使保保险闸发发生作用用。 3、过过负荷和和欠电压压保护装装置：在在提升机机的配电电开关上上设有过过电流和和欠电压压保护装装置，在在过负荷荷或欠电电压情况况下使配配电开关关自动跳跳闸，切切断提升升电动机机电源，并并使保险险闸发生生作用。 4、限限速装置置：提升升速度超超过3mm/s的的提升绞绞车必须须装设限限速装置置，以保保证提升升容器（或或平衡锤锤）到达达终端位位置时的的速度不不超过22m/ss。如果果限速装装置为凸凸轮板，其其在个个提升行行程内的的旋转角角度应不不小于2270°°。 5、深深度指示示器失效效保护装装置：当当指示器器失效时时，能自自动停电电并能使使保险闸闸发生作作用。 6、闸闸间隙保保护装置置：当闸闸间隙超超过规定定值时，能能自动报报警或自自动断电电。 7、松松绳保护护装置：缠绕式式提升绞绞车必须须设置松松绳保护护装置并并接入安安全回路路和报警警回路，在在钢丝绳绳松弛时时能自动动断电并并报警。箕箕斗提升升时，送送绳保护护装置动动作后，严严禁受煤煤仓放煤煤。 8、满满仓保护护装置：箕斗提提升的井井口煤仓仓仓满时时能自动动报警和和自动断断电。 9、减减速功能能保护装装置：当当提升容容器（或或平衡锤锤）达到到设计减减速位置置时，能能示警开开始减速速。防止过卷卷装置、防防止过速速装置、限限速装置置、减速速功能保保护装置置应设置置为相互互独立的的双线型型式。3.4 小结 本本章主要要讲述了了矿井提提升机的的制动装装置及安安全装置置，提升升机在矿矿井中担担负着提提升煤炭炭、矸石石。升降降人员和和设备、运运送材料料及丁具具等任务务。它是是沟通矿矿井地面面与井下下的运输输设备，是是矿井的的重要设设备之一一。而矿矿井提升升机的制制动和安安全保护护装置是是提升系系统的重重要组成成部分，它它直接影影响提升升机正常常丁作和和安全运运行，因因此对提提升机的的制动器器和安全全保护装装置必须须给予充充分的重重视。并并加强机机房管理理，为操操作人员员创造一一个更好好的更安安全的工工作环境境。第4章 提升机机调速控控制系统统硬件实实现4.1引引言经过分析析比较，权权衡各种种控制方方案的优优劣，结结合提升升机调速速系统属属于恒转转矩负载载特性，最最终选择择PLCC与变频频器相结结合的变变频调速速方案，其其变频控控制方式式为：矢矢量变频频调速控控制。此方案能能够很好好解决传传统交流流绕线式式电机串串电阻调调速系统统的缺点点，变频频调速是是通过改改变定子子供电频频率来达达到电机机调速的的目的，无无论转速速高低，其其机械特特性基本本上与自自然机械械特性平平行，能能够满足足提升机机特殊工工作环境境的要求求且有着着明显的的节电效效果；采采用PLLC对提提升系统统进行保保护和监监控，使使系统更更加安全全可靠。变变频调速速系统将将是提升升机电控控系统的的发展方方向。4.2提提升机电电控系统统总体结结构基于PLLC控制制的大功功率矿井井提升机机变频调调速控制制系统由由动力装装置、液液压站、变变频器、操操作台和和控制监监视系统统组成，系系统框图图如图331所示示。各部部分功能能如下：动力装装置：包包括主电电机、减减速器、卷卷筒、制制动器和和底座，完完成人、物物、料的的运输任任务。主主电机通通过减速速器向卷卷筒提供供牵引所所需的动动力；液压站：为提升升机提供供制动力力，停车车时先通通过液压压站给卷卷筒施加加机械制制动力，再再取消直直流制动动力；提提升机起起动时，先先对电机机施加直直流制动动，再松松开机械械抱闸，防防止溜车车，以保保证系统统安全可可靠地工工作。变频调速速器：是是动力装装置的能能量供给给单元，通通过它可可将输入入工频电电能转换换成频率率可调的的电能提提供给交交流电动动机，以以达到控控制交流流电动机机转速的的目的。操作台：操作台台设置两两个手柄柄，分别别用于速速度辅助助给定及及制动力力给定。它它是整个个矿井提提升机运运输系统统的控制制核心，通通过它可可以设定定系统的的工作方方式和控控制方式式，可以以发布系系统的各各种控制制命令，以以实现对对提升机机启动、加加速、平平稳运行行、减速速、停车车以及紧紧急制动动等各种种控制功功能。控制监视视系统：是操作作人员和和控制系系统及运运输系统统之间的的桥梁，它它可以在在线监测测提升机机运输系系统的各各种工作参参数、工工作状态态、故障障参数和和故障状状态。变频调速速控制系系统工作作原理：如图31，系系统内部部采用矢矢量控制制思想，AAC3880V三三相动力力电源由由隔爆接接线腔RR,S,T 33个接线线柱接入入隔爆主主腔内，大大功率变变频（SSB611G1110KWW）可以以将工频频三相交交流电经经过交直变换换之后经经过逆变变器，利利用设定定的参数数进行逆逆变，使使得输出出为某一一相应设设定频率率的交流流电，经经变频后后输出UU,V,W来驱驱动电机机的运行行。变频频器输出出频率的的变化，将将导致电电动机的的输出转转速变化化，二者者之间的的关系近近似线性性。这样样，就起起到了调调速的作作用。在提升过过程中，控控制提升升机运行行的主速速度给定定S形速速度曲线线由PLLC编程程产生，经经过A/D转换换，由模模拟量输输出口输输出，以以驱动变变频器工工作；对对变频器器输出频频率的调调整控制制，也可可根据现现场的工工况需要要，由操操作台速速度控制制手柄以以辅助给给定的方方式进行行控制。旋转编码码器可以以检测主主电动机机的转速速，并将将此信号号传送给给可编程程控制器器，PLLC通过过该信号号可以累累计计算算提升机机的行走走距离。操操作人员员通过操操作台向向PLCC发送控控制提升升机运行行的控制制命令。控控制监视视系统通通过与PPLC的的通信，将将电动机机的所有有运行参参数和故故障参数数都显示示出来，并并对矿车车的位置置及速度度进行时时时监控控。为操操作人员员分析故故障、判判断故障障和处理理提供依依据。4.3提提升机电电控系统统变频器器选择本调速控控制系统统包括：德国的的西门子子(Siiemeens)公司生生产的模模块式PPLC S7-3000和变频频器各一一台。变变频器选选用森兰兰公司的的通用变变频器系系列SBB61GG1100KW通通用变频频器，功功率为1110kkW。根据变频频调速原原理，在在变频器器的控制制输入回回路中接接入频率率设定电电路，由由PLCC输出的的模拟量量，即电电压或电电流信号号来控制制变频器器的输出出频率，实实现电机机速度控控制。本本系统中中调速采采用PLLC+DD/A模模块配合合变频器器进行，通通过PLLC输出出电压信信号(00100V)来来控制变变频器的的频率。此此时的变变频器输输出频率率与设定定电压输输入成正正比。为了便于于监控变变频器的的运行状状态并及及时发现现异常，应应取出变变频器的的异常信信号送到到PLCC的输入入模块，以以作为变变频器的的事故报报警信号号及安全全制动。为了与变变频调速速系统配配合，保保证在启启动力矩矩、低频频转矩、过过载能力力等方面面满足系系统的要要求，选选用冶金金起重专专用变频频电动机机。变频频电动机机的电磁磁设计、结结构设计计和绝缘缘系统设设计既考考虑了对对变频器器电源供供电和宽宽范围变变频调速速的适应应能力，又又体现了了冶金及及起重专专用三相相异步电电动机过过载能力力大、机机械强度度高的特特点。与与变频调调速良好好的起、制制动功能能相结合合，特别别适用于于采用变变频调速速，短时时间或断断续周期期运行、频频繁启动动和制动动的场合合，既能能保证电电动机在在高频时的的过载能能力，又又能在低低频时保保持恒转转矩输出出。4.4变变频控制制部分设设计4.4.1变频频调速主主系统设设计变频调速速单元采采用森兰兰SB661系列列SB661G1110KKW通用用变频器器，其变变频调速速系统主主电路如如图32所示示。与标标准的电电压频率控控制装置置相比较较，在速速度参数数和负载载转矩都都改变的的情况下下，VVVCPLLus的的动态和和稳定性性较优越越，可实实现一个个全数字字化的保保护，即即使在最最恶劣的的操作条条件下，也也可确保保可靠运运行。SSB611G1110KWW具有国国际领先先的无速速度传感感器矢量量控制技技术和拟拟超导技技术，使使电机低低速时机机械特性性变硬。同同时具有有短路、接接地和过过载保护护功能。调速控制制系统主主电路主主要部件件的功能能和原理理：空气断断路器：过流过过载保护护；交流接接触器：切断电电源和启启动；交流电电抗器LLa：降降低谐波波，抑制制浪涌电电压，改改善功率率因数；噪声滤滤波LBB：减小小无线电电干扰；电抗器器LA：减小干干扰和振振动；热继电电器FRR：断相相保护，过过载保护护；1提升电电动机选选择一般电动动机的额额定电流流可以用用如下公公式计算算，即：根据上述述公式对对一般三三相交流流异步电电功机的的额定电电流计算算得出：异步电电动机的的额定电电流与电电动机额额定功率率的关系系为：如如果U3800V，电电流大约约为1kkW是22A。因因此在在选择电电动机的的保护元元件时可可以用11kw22A来估估算电动动机的额额定电流流值，从从而达到到快速选选择保护护元件的的目的。本调速系系统所选选电动机机为：QQABPP系列三三相异步步变频调调速电动动机。其其技术数数据如表表31所示示：2变频器器的容量量选择在一台变变频器驱驱动一台台电机的的情况下下，变频频器的容容量选择择要保证证变频器器的额定定电流大大于该电电动机的的额定电电流，或或者是变变频器所所适配的的电动机机功率大大于当前前该电动动