二矿副井提升机电_控制系统设计.doc

1、 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 目录摘要3二矿概述4主要参数5第1章 电动机的运行方式71.1 电动机启动方式的选择71.1.1 转子回路串接电阻起动71.1.2 转子回路串接频敏变阻器起动81.2 电动机调速方式的选择81.2.1 变极对数调速方法81.2.2 变频调速方法81.2.3 串电阻调速91.2.4 定子调压调速方法91.2.5 电磁调速电动机调速方法91.2.6 液力耦合器调速方法101.3 电动机制动方式的选择101.3.1 机械制动101.3.2 电气制动11第2章 提升机电控系统的主要组成152.1 主回路152.2 定子回路172.3转子回路172.4 辅

2、助回路172.5 安全保护回路17第3章 提升机系统的机械部分213.1 机械部分213.1.1 天伦213.1.2 滚筒213.1.3 钢丝绳213.1.4 减速机223.1.5 润滑系统223.2 油压系统（液压站）233.2.1 液压传动的工作原理和组成233.2.2 液压传动的特点、优点和性质23第4章 提升机系统的电气部分254.1 智能性全数字交流主控台254.2 高压真空换向柜254.3 可控硅加速柜274.4 高压馈电开关柜284.5 附件284.5.1 轴编码器284.5.2 力变送器284.5.3 位置开关28第5章 电气设备的操作、维护和故障处理305.1 电气设备的操作

3、305.1.1 许可运行条件305.1.2 开车前的检查、操作注意事项开车前检查305.2 电机的维护305.3常见故障及处理31第6章新技术新设备的展望34致谢35参考文献36摘要本文介绍了二矿副井提升机的电控系统的设计，根据当前我国煤炭控制系统改进的基本要求，深入现场调查研究。因此，我们要了解和掌握矿井提升系统设计的基本要求和基本知识，及时收集第一手质料。一步步的完成我国矿井提升系统的要求，使系统能够实现自动化提升的同时，使运行更加可靠。并根据我国煤炭安全规程规定，对原系统增设了各种保护：减速点后备保护，2米限速保护，断轴保护，两套松绳保护和煤位保护等。使提升系统运行更加经济合理的同时安全

4、可靠。当然通过本次的设计，我学到许多平时学不到的知识，也培养了自己严禁的科学态度工作作风和逻辑思维方式，为以后的工作和学习打下了坚实的基础。提升机的作用在于它的运行操作，针对传统提升机采用转子串电阻的调速方式存在的问题，采用PLC与高压变频器相结合的控制方案对原有电控系统进行改造，提高了整个电控系统安全可靠性、控制精度及调速性能。当速度降到设定的速度时，提升机进入到低速段运行，并保持该速度运行。当提升容器运行到卸载位置时，主控台检测到容器到位信号后，工作闸回路断电抱闸，控制变频调速柜停止输出，至此完成一次提升过程。 关键词：提升系统、安全可靠、保护、运行二矿概述平煤股份二矿位于平顶山市区北部，

5、井田面积26.4k,是平顶山矿区开发建设的第一对矿井，始建于1955年9月8日，1957年10月1日建成投产，原设计生产能力21万吨，服务年限20年。建矿以来，几经边界调整和矿井挖潜改造，上世纪90年代，矿井年产量稳定在5060万吨。进入新世纪，平媒股份二矿抢抓发展机遇，实施科教兴矿战略，创建特色企业文化，着力提升矿井综合能力。煤炭产量以每年20万吨以上的幅度递增，2003年突破100万吨，2005年139.6万吨。2007年以来，二矿按照“三有三优”（安全有保障、发展有后劲、管理有秩序；文化优秀、环境优美、生活优裕）的发展目标和持续稳定、和谐发展的总路线，大力发展采掘综合机械化、生产自动化、

6、管理信息化，生产力水平迅速提升。同时，二矿人秉承井上井下同步发展理念，建成“和园”、“谐林”、矸石山生态公园三个有二矿特色的生态公园，矿井呈现又好又快发展的局面。2007年，原煤产量达到207万吨；2008年原煤产量达到208万吨；2009年，原煤产量达到240万吨。矿井上下生产、生活条件显著改善，跨入集团公司骨干矿井行列。先后荣获全煤系统企业文化示范矿、文明煤矿，质量管理标准化矿井，全国“安康杯”竞赛优胜企业，全国“五一”劳动奖状，省级文明单位，省属国有企业“五好”基层党组织，河南省煤炭系统“五优”矿井、企业文化示范矿、文明煤矿、安全生产先进单位，河南省创建和谐劳动关系模范企业，集团公司最高

7、科技奖等荣誉。近两年来，先后有30多家省内外兄弟单位到我矿参观交流。进入2010年，平媒股份二矿认真学习贯彻集团第一次党代会和2010年工作会议精神，全面落实科学发展观和新型资源观，瞄准“精品二矿”（生产高效稳定、安全保障有力、效率效益提升、管理文化深化、环境更加优美、职工更加富裕）目标，进一步优化生产布局，加快系统调整，夯实安全基础，提升队伍素质，推进管理升级，增强矿井活力，争取圆满完成各项工作任务，为集团实现千亿跨越作出应有的贡献。主要参数1提升机标识牌型号：XKT2*3.5*1.7B20卷筒直径：3.5 卷筒宽度：1.7m钢丝绳直径：43mm提升速度：6.8m/s提升高度：243.5m井

8、筒：竖井提升容器：6t箕斗减速比：20：2主电机标识牌型号：EFU DQ容量：800kw转速：740r/min定子参数：6000V/98A定子电压：10000/6000定子电流：58/998A转子电压：1044/1085转子电流：485/439A3. 减速机标识牌型号:ZHR-170K减速比:20传动级数:2最大转入速度:750rpm4.低频电源柜 最大输出电流：250A 电源电压：AC600低频输出电压：50600低频输出频率：25HZ5.高压真空换向器额定频率：50HZ主回路额定工作电压：6KV10KV3.6KV 控制回路额定工作电压：220V国外进口电控系统110V时配用110V/220

9、V变换器工作主回路额定工作电流:250A400A控制回路额定工作电流:起动电流6.高压开关柜额定频率：50HZ额定电压：7.2KV额定电流：600A第1章 电动机的运行方式1.1 电动机启动方式的选择 选择电机的启动方式，就是为了避免电机启动时对电网造成的冲击，使电网电压下降。电动机启动方式分直接启动和降压启动两种，其中降压启动又分星三角启动，自耦变压器启动，延边三角形启动，转子串联电阻启动，频敏变阻器启动以及微电脑控制软启动等多种。如果电动机直接启动，起动电流狠大，会对电机造成不良影响。启动方式的特性曲线：图1-1 启动特性曲线图1.1.1 转子回路串接电阻起动绕线式三相异步电动机可以在转子

10、回路中串入电阻进行起动，这样就减小了起动电流。一般采用起动变阻器起动，起动时全部电阻串入转子电路中，随着电动机转速逐渐加快，利用控制器逐级切除起动电阻，最后将全部起动电阻从转子电路中切除。1.1.2 转子回路串接频敏变阻器起动 频敏变阻器的电阻随线圈中所通过的电流频率而变。起动时，转差率S=1，转子电流（即频敏电阻线圈通过的电流）频率最高，等于电源频率。因此，频敏变阻器的电阻最大，这就相当于起动时在转子回路中串接一个较大电阻，从而使起动电流减小。随着电动机转速的加快转差率 S逐渐减小，转子电流频率逐渐降低，频敏变阻器电阻也逐渐减小，最后把电动机的转子绕组短接，频敏变阻器从转子电路中切除。 采用

11、频敏变阻器起动，具有起动平滑、操作简便、运行可靠、成本低廉等优点，因此在绕线式电动机中应用较广。 此设计中采用的是绕线式异步电动机，综上所述，电动机的启动方法采用转子回路串电阻启动。1.2 电动机调速方式的选择1.2.1 变极对数调速方法 这种调速方法是用改变定子绕组的接红方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的，特点如下： 1.具有较硬的机械特性，稳定性良好； 2.无转差损耗，效率高； 3.接线简单、控制方便、价格低； 4.有级调速，级差较大，不能获得平滑调速； 5.可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用，获得较高效率的平滑调速特性。 本方法适用于不需要无级调速的生产机械，如金属切削机床、

12、升降机、起重设备、风机、水泵等。1.2.2 变频调速方法 变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器，变频器可分成交流直流交流变频器和交流交流变频器两大类，目前国内大都使用交直交变频器。其特点： 1.效率高，调速过程中没有附加损耗； 2.应用范围广，可用于笼型异步电动机； 3.调速范围大，特性硬，精度高； 4.技术复杂，造价高，维护检修困难。 本方法适用于要求精度高、调速性能较好场合。1.2.3 串电阻调速 绕线式异步电动机转子串入附加电阻，使电动机的转差率加大，电动机在较低的转速下运行。串入的电阻越大，电动机的转速越低。此方法

13、设备简单，控制方便，但转差功率以发热的形式消耗在电阻上。属有级调速，机械特性较软。1.2.4 定子调压调速方法 当改变电动机的定子电压时，可以得到一组不同的机械特性曲线，从而获得不同转速。由于电动机的转矩与电压平方成正比，因此最大转矩下降很多，其调速范围较小，使一般笼型电动机难以应用。为了扩大调速范围，调压调速应采用转子电阻值大的笼型电动机，如专供调压调速用的力矩电动机，或者在绕线式电动机上串联频敏电阻。为了扩大稳定运行范围，当调速在2：1以上的场合应采用反馈控制以达到自动调节转速目的。调压调速的主要装置是一个能提供电压变化的电源，目前常用的调压方式有串联饱和电抗器、自耦变压器以及晶闸管调压等

14、几种。晶闸管调压方式为最佳。其特点为： 1.调压调速线路简单，易实现自动控制； 2.调压过程中转差功率以发热形式消耗在转子电阻中，效率较低。 3.调压调速一般适用于100KW以下的生产机械。1.2.5 电磁调速电动机调速方法 电磁调速电动机由笼型电动机、电磁转差离合器和直流励磁电源（控制器）三部分组成。直流励磁电源功率较小，通常由单相半波或全波晶闸管整流器组成，改变晶闸管的导通角，可以改变励磁电流的大小。 电磁转差离合器由电枢、磁极和励磁绕组三部分组成。电枢和后者没有机械联系，都能自由转动。电枢与电动机转子同轴联接称主动部分，由电动机带动；磁极用联轴节与负载轴对接称从动部分。当电枢与磁极均为静

15、止时，如励磁绕组通以直流，则沿气隙圆周表面将形成若干对N、S极性交替的磁极，其磁通经过电枢。当电枢随拖动电动机旋转时，由于电枢与磁极间相对运动，因而使电枢感应产生涡流，此涡流与磁通相互作用产生转矩，带动有磁极的转子按同一方向旋转，但其转速恒低于电枢的转速N1，这是一种转差调速方式，变动转差离合器的直流励磁电流，便可改变离合器的输出转矩和转速。电磁调速电动机的调速特点： 1.装置结构及控制线路简单、运行可靠、维修方便； 2.调速平滑、无级调速； 3.对电网无谐影响； 4.速度失大、效率低。 本方法适用于中、小功率，要求平滑动、短时低速运行的生产机械。1.2.6 液力耦合器调速方法 液力耦合器是一

16、种液力传动装置，一般由泵轮和涡轮组成，它们统称工作轮，放在密封壳体中。壳中充入一定量的工作液体，当泵轮在原动机带动下旋转时，处于其中的液体受叶片推动而旋转，在离心力作用下沿着泵轮外环进入涡轮时，就在同一转向上给涡轮叶片以推力，使其带动生产机械运转。液力耦合器的动力转输能力与壳内相对充液量的大小是一致的。在工作过程中，改变充液率就可以改变耦合器的涡轮转速，作到无级调速，其特点为： 1.功率适应范围大，可满足从几十千瓦至数千千瓦不同功率的需要； 2.结构简单，工作可靠，使用及维修方便，且造价低； 3.尺寸小，能容大； 4.控制调节方便，容易实现自动控制。 本方法适用于风机、水泵的调速。综上所述，对

17、于此设计中用的绕线式异步电动机采用转子回路串电阻调速。1.3 电动机制动方式的选择 所谓制动，就是给电动机一个与转动方向相反的转矩使它迅速停转(或限制其转速)，制动的方法一般有两类：机械制动和电气制动。1.3.1 机械制动机械制动又分为盘型闸和角移式两种。 1.盘型闸的组成与工作原理: KYTG型提升机盘式制动器状与故障监测仪主要由油压变送器，闸瓦开/合传感器以及仪器主机组成。油压变送器安装在总油压回路中，闸瓦开/合传感器分别安装在各个闸瓦上，空动时间接点与提升机安全回路中的常开接点相连。正常情况下,仪器将通过油压变送器实时检测油路的工作油压,根据闸瓦开/合传感器监测闸瓦贴合状况并及时测量其贴

18、闸油压值,计算并显示制动系统当前的总制动正压力值。如果选择空动时间测量档，当安全回路接点闭合，计时器开始计时，并由此获得各闸瓦的空动时间。仪器在进行其它功能测量过程中，只要发生紧急制动情况，仪器将自动记录各闸瓦的空动时间。静态参数测量是为了消除动态测量时由于液压系统滞后造成的动态测量误差，因此能够更准确地检测各制动闸的实际状态及工作参数。 2.盘型闸的结构与连线 本仪器由电源变压器、主机板、电源板和显示板组成，板与板之间，仪器与传感器之间全部采用接插连接。显示器用0.8高亮度大数码管，使得仪器更加美观清晰。 3.角移式制动器的过程 一般用于直径三米以下卷扬机及摩擦轮卷扬机中：在焊接或碾压成的制

19、动梁上固定术质或石棉压制材料的闸瓦，当经过杠杆，把传动机构所产生的力传给制动梁时，闸瓦便压向制动轮缘，产生所需要的制动力矩。角移式制动器有两个运动自由度，因此，左右闸瓦可能同时压向制动轮，也可能依其各自绞链阻力的不同而先后动作。拉杆的右端带有螺纹，可以调节拉杆的长度，以保持闸瓦磨损后，闸瓦与轮缘间的一定间隙。调整螺丝是为了支撑前制动梁而设置的，目的是使前后闸瓦都与制动轮缘保持相等的间隙。 4.角移式的结构 本仪器是由前、后制动梁、钢焊接、三角杠杆、木质或石棉塑料、闸瓦、螺母、制动轮。1.3.2 电气制动电气制动方式有：动力制动（即能耗制动） 反接制动和低频制动三种方式。 1.动力制动 Ry2R

20、y1R20R6R5R4R3R2R1M(N.S)on (rad/min )n0动力制动可以是开环的，也可以是闭环的，但闭环控制易于获得比较理想的控制性能。在矿井提升系统中，动力制动是应用最广泛的一种电气制动。异步电机的动力制动是这样实现的：电动机的定子绕组从三相交流电网上断开后，按一定结下线方式接至直交发电机或交流-直流变流器等直流电源上，而转子绕组（绕线型）接有外加电阻；流过定子绕组的直流电流在空间产生一个静止的、基波按正弦规律分布的磁场，执安子导体切割磁力线产生感应电动势和电流，转子电流与磁场相互用 产生制动力矩，从而使异步电动机运行与制动状态。 机械制动和电气制动是电力拖动系统中的两种制动

21、方式。与机械制动相比，电气制动有以下优点：制动力较均匀，可以获得平稳安全可靠的制动运行状态，由于没有摩擦部分，避免了严重的机械损，制动力的大小交易与调整，防止了机械冲击，减少了机械部分的维修工作量，也延长了提升机的使用寿命，特别是易于实现提升系统的自动化，从而有效地改善了提升系统的性能，提高了设备的提升能力和工作效率。机械制动就是利用机械闸进行提升机的减速制动。机械制动比较简单，不需要很多设备。但是这种制动方式闸、瓦间磨损比较严重，并且机械冲击大，显然就增加了机械的维修量。一般只用于福利部大地生设备或作为辅助停车制动之用。总之，从几种制动方式看来，各有利弊，反接制动的经常使用将引起转子电阻过热

22、，正因为这个原因而大大的限制了这种制动的使用。而低频制动初期的费用较高。虽说动力制动不仅需要用直流电源，而且不能解决爬行问题，但其制动能量消耗小，制动平稳，在矿井提升机上应用最广泛,因此选用动力制动.。我们本次的设计在制动上选择了动力制动，但是为了安全，我们设计的系统中在使用动力制动的同时，加入了机制动（机械抱闸）安全保护。矿井提升的动力制动，对于提升机安全运转和减轻机械闸的负担，有着重要的意义。特别是对于具有下放重任的副井尤为重要，早期国内声喊的动力制动电源装置为电扩大机控制的电动发电机组，近年来TKD系统又采用了磁放大其控制的电动发电机组。这两种系统在技术性能、安装维护、经济指标等方面均存

23、在较严重的缺点，因此目前已逐步被可控硅动力制动电源装置所代替。我们本次设计使用的动力制动系列是KZG系列的（三相可控硅半波控制的闭环制动系统）。 有第一预备级：作用：1.啮会齿轮，紧钢丝绳；2.空截验钢丝绳； 有第二预备级：作用：完成出加速。 加速度的图表为：初加速、主加速、等速、减速、爬行、停车图1-2 加速度流程图 1)加速阶段：当为正力时，采用电动加速。下放有负力时若负力值较小，可考虑自由加速，并配合使用机械闸。但负力值较大，自由加速的加速度不能满足速度图要求时，则需采用动力制动加速。加速阶段一般都不实现闭环调节，而是按时间、速度、电流、行程等为函数，逐步短接转子附加电阻，使提升主电动机

24、从零速升至全速。 2)等速阶段：当为正力时，采用电动运行方式。下放有负力时，一般应采用发电制动运行方式。但在特殊情况下，如下放人员或低速下放重物，以及当加速阶段采用动力制动加速。而等速阶段运行距离不长时，也可采用动力制动。 3)主减速阶段：当系统力值为零时，应采用自由滑行。当为正力时，一般采用电机加机械制动的方式进行减速。有负力情况下，则按前述控制系统的选择原则选用动力制动或低频控制。 4)爬行阶段；当为正力时，有电动脉冲运行，低频控制及微机拖动等方式。当为负力时，则有动力制动运行方式及低频控制，根据所选之控制系统而定。2.反接制动 反接制动就是在异步电动机运转过程中，将电机定子中的三相电流任

25、意对调，则旋转磁场方向与以前相反，其速度与旋转磁场的相对速度为n+n,方向与原来方向相同，此时的电磁转矩与转子运动方向相反，其到制动的作用，此时电机处于制动状态。 反接制动主要使用的场合有：用于减速停车的场合，优点是比较简单比切效果好，不需要改变电动机的接线方式和增加设备，用于紧急停车。缺点是能量消耗大，在制动过程中不仅将机械系统中的能量（位能和动能）通过电机变为电能消耗在转子电路中，而且，有相当大一部分能量通过电机钉子传到转子回路当中，有部分也消耗于电阻之中。经常使用这种制动方式，将引起转子电阻过热，并且在制动瞬间，由于钉子磁场旋转方向、转子转向核旋转磁场相反，会使记协的传动部分受到冲击，容

26、易循坏机械设备。 3.低频制动 低频制动的工作原理：提升容器到达减速点时，低频发电制动减速将自动投入，提升电动机的50Hz工频电源由2.5Hz5Hz的三相低频电源所替换，实现提升电动机的低频发电制动。司机应随提升机运行速度的降低，用主令控制逐段切除电动机转子回路的外接启动电阻，达到调节制动电流获得较好的制动效果的目的。低频制动的特点： 1)减速阶段可以较准确地按给定的速度图运行，同时还节约电能、制动性能好、安全可靠。 2)有低频发电制动减速到低频爬行是自然过渡的，不需要进行任何助线路的转换。而动力制动只能解决制动减速，不能解决爬行问题，采用动力制动时在爬行阶段需要小电机（微机）拖动装置或采用脉

27、冲爬行. 3)在低频电源供电时，提升电动机可以自然特性上按电动或发电状态连续、低速、稳定运行，因而，可以安全可靠地涌来检查和根环钢丝绳、检查和修理井筒、更换提升水平、低速下放和提升重物等。低频制动的特性曲线：SNs1 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 -M 0 M图 1-3 低频制动的特性曲线 第2章 提升机电控系统的主要组成2.1 主回路 图2-1 主回路示意图主回路用于供给提升电动机电源，实现失压，短路，过电流保护，控制电动机的转向和调节转速。主回路示意图： 主回路为直接接于380V交流电网的三相桥式半控整流电路，共阴组为三只可控硅ZKZK，共阳组为三只整流二极

28、管ZLZL.直流输入端接有续流二极管ZL ,以防止控制角接近180时可控硅换相失败，从而有可能形成一只可控硅导通而三只二极管轮流导通的失控现象。 整流桥的交流侧设置有阻容吸收电路RCRC和硒堆XZ作为过压保护。并联在整流元件的两端的阻容吸收装置RCRC作为换相过电压保护。直流侧设置有阻容吸收电路RC和硒堆XZ作为过电压保护。设置于每一桥臂上的快速熔断器RDRD用于整流元件的过流保护。过流继电器GLJ作为直流侧的过电流保护。2.2 定子回路 提升电动机的定子绕阻经高压隔离开关,高压真空换向器,与6KV高压电源相连,高压换向器由正转接触器KM2,反转接触器KM3，用于控制电动机正反转和电源的通断。

29、三相6KV高压经1#隔离刀闸（或2#隔离刀闸），油断路器，正向真空接触器KM2.1(或反向真空接触器KM2.2），线路接触器KM2.3接于电动机的定子绕组侧。提升时，三相6KV-1#隔离刀闸（或2#隔离刀闸）-油断路器-正向真空接触器KM2.1-线路接触器KM2.3-电动机定子绕组；下放时，三相6KV-1#隔离刀闸（或2#隔离刀闸）-油断路器-反向真空接触器KM2.2-线路接触器KM2.3-电动机定子绕组.当发生短路，过负荷，欠电压保护性断电时，由高压油断路器实现动作。当需要投入动力制动时，制动电源经磁力制动接触器（KM3.1），真空制动接触器(KM3.2)接于电动机定子绕组侧。2.3转子回路

30、 外接八段电阻，在加速和动力制动过程中，有8个双向晶闸管分段切除，来改变电动机的启动和制动特性，以满足提升机对速度的要求，并限制转子电流。2.4 辅助回路 辅助回路用于对辅助设备及控制回路进行供电与控制，辅助回路由三相电源（380V）双回路供电，辅助回路所带的负荷有可控硅动力制动电源装置（由QF1,SB2.3控制）制动油泵电动机（M1,M2由QM5.2,SA6.1,SB2.9控制）润滑油泵电动机（M3,M4由QM5.3,SA7.1,SB2.7控制）控制回路电源（由QM5.1,SB2.11控制），由SB2.11接点的闭合来接通KM5.1接触器线圈的电源回路，再由KM5.1的主触点来接通220V电

31、源与两相380V电源。两相380V电源通过原边为380V副变为220V的变压器为操作台PLC供电，220V电源通过磁共振稳压器输出稳定的220V电源，然后通过原边220V副边是110V的变压器(TC5.3)为自整角机提供电源；通过原边为220V副边为24V的变压器(TC5.4）再通过电路板AP5.0，电容版AP5.1为电磁阀G5丶G6供电；通过电路板AP5.0为测速发电机提供110V电源；通过原边为220V副变为110V为井筒磁开关和井下操作台供电。2.5 安全保护回路 在提升机电控线路中,设有必要的保护和连锁装置,当正常工作状态遭到破坏时,安全回路中的触点段开安全接触器回路,使安全电磁铁释放

32、,打开制动油压系统的二级安全制动阀,迅速回油,从而使盘形闸产生安全制动.同时,安全接触点断开工作闸继电器线圈回路,工作制动参于安全制动。 安全回路的作用是保证提升机在正常，安全状态下启动运行。当正常工作状态在井中遭到破坏时，安全回路中的触点断开使安全继电器KA12.1,KA12.2线圈失电，安全继电器KA12.2的触点断开换向回路使高压电机失电，切断给滚筒传送力距的源头，安全继电器KA12.1的触点断开液压站控制回路，使液压站电机停止运转，使液压站电磁阀G3,G4立即失电，电磁阀G5延时失电，电磁阀G6延时得电，实现二级制动；当正常工作状态在井口遭到破坏时，与上面不同的是：液压站电磁阀G3,G

33、4,G5立即失电，电磁阀G6立即得电，实现一级安全制动。安全保护的十大保护： 安全保护回路高压断电保护减速段过载保护过卷保护等速段超速保护制动油过压保护井口限速保护轴编码器失效保护深指失效保护松绳保护闸瓦磨损保护图2-2 安全保护1.高压断电保护 在安全继电器吸合情况下,踩下脚踏开关,高压开关掉电,安全回路继电器立即断电。2.减速段过载保护 下放过减速点后,不踏脚踏电制动,松闸下放进行实试验,超速10%立即断掉安全回路。当绞车正向运行时，反向限速继电器KA9.2吸和，其常开点闭合，常闭点断开，当绞车反向运行时，正向限速继电器KA9.1吸和，其节点做出相应的动作。罐笼运行在离井口20米内时，如果

34、速度超过设定的值，减速超速检测板会检测到超速信号，使内部的KM2 KK2之间通过内部继电器K2的吸和而接通。这时通过KA9.2的节点或KA9.1的节点与KM2 KK2的接通把线圈一端接好L2+的减速超速继电器的另一端引入L2- 。减速超速继电器KA12.6得电吸和。其常开点吸和常闭点断开，把常开点的吸和信号送入PLC，PLC断开软件安全回路，同时常闭点的断开断开安全回路，软件安全回路灯与安全回路灯熄灭。给司机提示的同时实现安全制动。3.过卷保护 过卷开关ZGK1、FGK1和ZGK2、FGK2,分别装在深度指示器和翻矸架上，当提升箕斗到达翻矸位置时，在重心刚刚向下时，相应的过卷开关动作，安全回路

35、断电。深度指示器与滚筒是同步运行的，深度指示器上端与井架上端超过停车位置500mm内设置的有过卷开关，当绞车运行过程中碰到设置的开关，其节点会切断安全回路，实现安全制动。如果北罐运行时出现了过卷现象，通过旋转过卷复位按钮，把上过卷封掉，以复位旋钮的节点接通安全回路，但是，绞车再次运行时只能向相反的方向运行，当解除过卷时，把复位旋钮回复到原处。方可正常开车。4.轴编码器失效保护 在提升机慢速运行时,将任一个轴编码器的输出线断开,提升机运行4m后,安全回路继电器立即断电。5.深指失效保护 人为断开深指传感器,当绞车运行至2.5米时语言报警,当绞车运行至接近井口4米时安全回路,绞车紧急制动。6.等速

36、段超速保护当提升机运行速度超过最大速度的15%时，PLC、KTXS判断后安全回路断开。当绞车在等速段运行时，如果运行速度大于绞车最大运行速度的15%时，等速超速检测板检测到超速信号时，会使检测板内KM1 KB1之间通过内部继电器K1的吸和而断开，切断等速超速继电器KA12.5的线圈回路，KA12.5失电，其常开点闭合，把闭合信号送入PLC，PLC断开软件安全回路，同时也断开安全回路。实现安全制动。7.制动油过压保护 人为使制动油压增加到大于6.5MPa,安全回路继电器立即断电。8.松绳保护 提升机发生松绳现象时，松绳开关动作，松绳信号PC20接通，安全回路断电，提升机实现安全制动。若钢丝绳与托

37、辊搭在一起，接通中间继电器J,继电器J的节把一端已经接好1L1的钢丝绳监视时间继电器KT11.4的另一端引入1N1，KT11.4延时3S钟吸合，通过其节点切断软件安全回路与安全回路，实现安全制动并伴随有蜂鸣器响，以此提醒操作人员，防止下次开车时出现冲击现象。大大延长了钢丝绳的使用寿命。9.闸瓦磨损保护 闸间隙保护就是盘型闸打开后与制动盘间隙超过2毫米后，绞车报警无法启动或断开停车，一般用是几组行程开关把常开触点（也可以是常闭触点，具体看实际情况）串联，用一个装置使行程开关与盘型闸接触，盘型闸打开时压下或断开行程开关，从而是系统开车。闸瓦磨损保护和闸间隙类似，也是使用行程开关，当闸皮磨损超过规定

38、值时，系统断电报警。第3章 提升机系统的机械部分3.1 机械部分3.1.1 天轮 天轮又叫绳轮是设置在井架或暗井顶部，承托提升钢丝绳的导向轮。矿井立井井架最上方调节钢丝绳运动方向的定滑轮,他承载着罐笼、吊桶或者立井箕斗的重量，也常常被看作矿井的标志。按煤矿安全规程，提升设备的天轮的最小直径与钢丝绳直径之比值应符合：井上提升装置的滚筒和围抱角大于90的天轮，不得小于80；围抱角小于90的天轮，不得小于60；井下围抱角大于90的天轮，不得小于60；围抱角小于90的天轮不得小于40。3.1.2 滚筒 单绳缠绕式双滚筒。基本上是胶带输送机上的装置，在皮带运行时，皮带通过滚筒可以实现连续运转，滚筒也能有

39、效减小皮带摩擦，和减小皮带阻力，提高运输能力。四矿：D=3.5m L=1.8m 二矿：D=2.5m L=1.8m 滚筒的筒壳通过轮辐、轮筒用键和轴固定（固定滚筒），筒壳外边一般均设有木衬，木衬上车有螺旋导槽，以便使钢丝绳在滚筒上作规则排列，并减少钢丝绳的磨损。2m单滚筒只有一个制动盘，而单滚筒2.5m则有两个制动盘。当单滚筒作双钩提升，左侧钢丝绳为下边出绳，右侧钢丝绳为上边出绳。单钩提升时为上边出绳，单滚筒由于调绳不方便，为此做成双滚筒。双滚筒的左滚筒通过调绳离合器与主轴连接。3.1.3 钢丝绳 每天验绳一次，与正常开车相同，操纵主令手柄切除第一预备级电阻按电动方式低速开车验绳。钢丝绳起到承受

40、载荷的作用，其性能主要由钢丝决定。钢丝是碳素钢或合金钢通过冷拉或冷轧而成的圆形（或异形）丝材，具有很高的强度和韧性，并根据使用环境条件不同对钢丝进行表面处理。低标准的钢丝绳就要8250元一吨。钢丝绳的组成：钢丝股+绳芯（纤维绳芯（常用）、金属绳芯）。按材质可分为： 1.钢丝 为优质炭素结构钢，一般直径为0.44。矿井提升抗拉强度一般采用1700Mpa以下的。 2.钢丝绳表面 光面和镀锌（常用于摩擦提升）两种。3.1.4 减速机 提升机运行至减速点时，深度指示器上的减速开关动作，操纵台上减速指示灯亮，同时进行减速报警提示，在减速阶段有两种方式选择： 1.不切除主电机定子的高压电源，转子回路接入一

41、部分电阻。此时，司机可根据负载和提升机减速情况操纵朱零手柄逐级增加转子回路中所接电阻，同时施闸使提升机运行速度逐渐下降。 2.断开高压电源，转子接入全部电阻。经消弧延时后动力制动脚踏投入并且切除第一级电阻，提升机逐渐减速。 减速器按用途可分为通用减速器和专用减速器两大类，两者的设计、制造和使用特点各不相同。 其主要类型：齿轮减速器；蜗杆减速器；齿轮蜗杆减速器；行星齿轮减速器。 一般的减速器有斜齿轮减速器(包括平行轴斜齿轮减速器、蜗轮减速器、锥齿轮减速器等等)、行星齿轮减速器、摆线针轮减速器、蜗轮蜗杆减速器、行星摩擦式机械无级变速机等等。 上海合纵重工机械有限公司是专门从事齿轮箱及齿轮减速机设计

42、与生产的专业化企业。江阴减速机公司是具有四十余年历史，专业从事硬齿面齿箱生产，在国内同行业中居领先地位的大型骨干企业，为中国重型机械协会理事单位。泰兴市泰豪减速机厂位于享有“减速机之乡”美誉的泰兴市，泰兴市泰豪减速机厂经过多年的发展，已拥有先进的生产经验、一流的生产设备、齐备的检测手段、完善的管理体系。3.1.5 润滑系统 与液压站启动按钮与停止按钮一样，为了司机操作方便润滑站的启动与停止按钮也设置在操作台上，当按下启动按钮SB2.7时，把一端已引入1N1的润滑站接触器KM7.1线圈的另一端引入1L1，KM7.1吸和,接有线号为F165,F167的常开点闭合，把闭合信号通过输入端口D164送入

43、PLC，通过PLC做出相应的动作，另一组常开接点F154,F155的作用是，在启动按钮SB2.7松开时，维持KM7.1的吸和。KM7.1线圈得电得同时其主触点吸和，通过润滑站电源QM5.3把三相380V电源引入润滑站电机，电机开始运转，做好开车前的准备，同时，给司机作出提示操作台上润滑站启动指示灯亮。当绞车停止时，按下停止按钮SB2.8，接触器KM7.1线圈失电，其主触点在机械作用下断开，润滑站电机停止运转。当电动机过负荷时，其热继电器KR7.1参与保护动作，其接有线号为709，F155的常闭触点断开，切断润滑站控制回路，润滑站启动指示灯熄灭。当电机需要检修时，通过转换旋钮SA7.1转换在备用

44、电机上，与液压站控制一样，这样即不影响检修又不影响生产大大提高了工作效率。3.2 油压系统（液压站）3.2.1 液压传动的工作原理和组成 首先为了绞车能够安全运转，液压站只有在安全回路通的情况下才能启动，为了司机操作方便液压站的启动与停止按钮均设置在操作台上，当司机把启动按钮SB2.9按下时，把一端已引入1N1的液压站接触器KM6.1线圈的另一端引入1L1，KM6.1吸和,接有线号为F165,F166的常开点闭合，把闭合信号通过输入端口D163送入PLC，通过PLC做出相应的控制，另一组常开接点F151,F152的作用是，在启动按钮SB2.9松开时，维持KM6.1的吸和。KM6.1线圈得电得同

45、时其主触点吸和，通过液压站电源QM5.2把三相380V电源引入液压站电机，电机开始运转，做好开车前的准备，同时，给司机作出提示操作台上液压站启动指示灯亮。当绞车停止时，按下停止按钮SB2.10，接触器KM6.1线圈失电，其主触点在机械作用下断开，液压站电机停止运转。当电动机过负荷时，其热继电器KR6.1参与保护动作，其接有线号为612，F152的常闭触点断开，切断液压站控制回路，液压站启动指示灯熄灭。当电机需要检修时，通过转换旋钮SA6.1转换在备用电机上，这样即不影响检修又不影响生产大大提高了工作效率。3.2.2 液压传动的特点、优点和性质1.液压传动的特点: 液压回路的基本机能在于以液体压

46、力能的形式进行容易控制的能量传递。 从能量传递方面看：液压技术大致处于机械式能量传递和电气式能量传递之中间位置。 从传动特性方面看：机械传动和液力传动装置可以说有固定的特性，与此相反，液压传动装置和电气传动装置相同，具有无级变速装置的特性，除了恒功率外，还容易实现恒速和恒转矩等特性。 液压技术的这种特点，一般可以归纳如下： 1)容易进行无级变速，变速范围广，即能在很宽的范围内很容易地调节力与转矩； 2)控制性能好，即力、速度、位置等能以很高的响应速度正确地进行控制。另外，对于电气，机械等其它的控制方式具有很好地适应性，特别是和电气信号处理相结合，可得到优良的响应特性； 3)动作可靠，操作性能好

47、； 4)结构和特性上具有适度的柔性； 5)可以用标准元件构成实现任意复杂机能的回路； 形成这些特点的原因： 在于用容积式元件作能力转换器即液压泵和液压执行器，用富有润滑性的油（液压油）作为工作介质。液压技术的一般缺点也与液压油有关。这些缺点归纳如下： 1)漏油； 2)要求特别精密控制的场合，液压油的污染对元件、装置的特性有不良影响。即是说，液压油的管理对可靠性和元件的寿命有很大的影响；2.液压传动的优点: 以液体为工作介质靠液体的压力能来传递动力的传动。 1)具有一定压力的液体传动； 2)传动过程经过两次能量转换； 3)传动必须在密闭容器内进行，而且容积要发生变化； 4)功率体积比较大； 5)

48、可在实现无级调速； 6)容易实现自动化； 7)平稳、寿命长； 8)易于实现过载保护； 9)布置灵活；3.液压传动的性质: 一个完整的、能够正常工作的液压系统，应该由以下五个主要部分来组成： 1)动力元件：液压泵，其功能是供给液压系统压力油，把机械能转换成压力能； 2)执行元件：液压缸、液压马达，其功能是把液压能转换成机械能；液压缸输出力和速度，带动负载作直线运动；液压马达输出转矩和转速，带动负载作旋转运动； 3)控制元件：控制阀，其功能是对系统中的压力、流量或流动方向进行控制，以保证执行元件达到所要求的输出力（或力矩）、运动速度和运动方向。如溢流阀、节流阀、换向阀等； 4)辅助元件：保证系统正

49、常工作所需要的辅助装置，例如油箱，滤油器，油管等； 5)工作介质：液压油；第4章 提升机系统的电气部分4.1 智能性全数字交流主控台 图4-1 提升电控系统的主要组成框图主控台是该电控系统的控制中心，该设备采用操作台式结构，除位置、速度、温度、压力、电流等必要的信号采集传感器和终端执行设备外，所有控制回路全部集中于操作台中。司机可操作主控台上的开关及按钮来控制提升机运行，并通过指示灯和人机界面及时了解提升机的运行状态及运行参数。 主控部分采用技术先进、性能可靠的日本三菱公司的FX2N型可编程控制器，按“安全回路双线制”的设计原则，配以我公司研制生产的多种检测控制模块完成了提升机运行过程中应有的

50、逻辑控制、时间和速度控制，具有按行程的速度给定、PID速度闭环控制、各种情况下的安全保护、自动化开车控制功能及各种工作状态显示。主控台具有逻辑编程简单，安全保护可靠、状态显示齐全、语言报警等功能。采用该设备后可省去老电控系统中的逻辑控制屏、专用操作台、凸轮板给定装置、测速发电机、后备保护装置。4.2 高压真空换向柜 高压真空换向柜的功能相当于高CG5高压接触器的功能，性能更优，可完全取代CG5高压接触器，是新一代矿井提升机专用控制设备。柜内安装有四台高压真空接触器，用于6KV或10KV额定功率为2000KW（单机或双机）及以下的高压交流绕线式异步电动机的起停与换向控制，并在减速时投入动力制动或

51、低频制动电流。可以与其它电控设备成套供货，也可以单独供货用于老设备技术改造。本设备采用标准GGD型低压配电柜外壳柜内六只交流高压真空接触器以及两只空气接触器分三层布置，控制高压主回路的正反转真空接触器ZCl、FCl以及ZC2、FC2分别置于下、中、层，控制低频回路的正反转空气接触器DZC、DFC置于上层，真空接触器GLCl、GLC2置于下、中层；压敏电阻、过电压吸收器安放于上层，智能站置于中层。每层接触器之间均加有机械联锁装置，以保证当一个动作后另一个不可能动作。 二次控制回路接线排布置在柜内前下层，柜前门上方安装有显示控制电压的电压表以及各接触器的动作指示灯、控制电压指示灯，柜体前后门横梁上

52、装有两只行程开关，其中常闭点相互串联，以保证柜门一旦打开，高压开关跳闸，高压掉电安全回路失电，从而保证工作安全。该设备的特点： 1.主电路的断开必须经过相互串联的两个接触器的主触头以保证电路的可靠断开； 2.正反接触器之间有电气联锁、机械联锁及程序闭锁，防止了相与相之间的短路； 3.高压回路与电气制动回路之间有电气联锁、机械联锁及程序闭锁防止了相与相之间的短路； 4.高压正、反向及低频正、反向接触器之间不仅有电气闭锁、机械闭锁而且还有软件闭锁，保证了相与相之间不会发生短路现象； 5.高压回路与低频回路之间不仅有电气闭锁、机械闭锁而且还有程序闭锁，保证高压电源不会串入低频回路； 6.高压侧设有阻容吸收装置和压敏过电压吸收器