大学专升本毕业论文指导书

2011级电气工程及自动化（本科）

毕业设计（论文）指导书TOC\o"1-5"\h\z第一章：前言 2第二章：火灾报警系统的介绍 3火灾自动报警系统的简介 32火灾自动报警系统的概述 3第三章：火灾报警系统的硬件组成部分 5火灾探测系统的技术现状与发展前景 5火灾报警系统中探测器的类别 5传感器的特性 63.2.1离子感烟传感器的组成 82.2离子感烟传感器的工作原理 92.3离子感烟传感器在火灾中的应用 103.4声光报警的基本电路 154.1声光报警电路的工作原理 165AT89S52单片机 171AT89s52引脚功能与封装 19第四章：火灾报警系统的设计 23火灾报警系统设计原理 231.1硬件的组成 234.1.2烟雾信号采集模块 24第五章：系统软件 255.1软件系统的设计 25总结 26\o"CurrentDocument"参考文献 27致谢 28煤矿副井提升机电控系统设计第1章绪论1.1国内外提升及研究状况近三十年来，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。在提升机机械和电气传动技术飞速发展的同时，电子技术和计算机技术的发展，使提升机的电气控制系统更是日新月异。早在上世纪七十年代，国外就将可编程控制器（PLC）应用于提升机控制。上世纪八十年代初，计算机又被用于提升机的监视和管理。计算机和PLC的应用，使提升机自动化水平、安全、可靠性都达到了一个新的高度，并提供了新的、现代化的管理、监视手段。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。就在国外科学技术突飞猛进发展的时候，我国提升机电控系统很长时间都处于落后的状况。直到目前为止，我国正在服务的矿井提升机电控系统大多数还是转子回路串金属电阻的交流调速系统，设备陈旧、技术落后。国产提升机安全性、可靠性差，在关键部位一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。矿井提升系统的类型很多，按被提升对象分:主井提升、副井提升;按井筒的提升道角度分:竖井（如图1.1所示为竖井井架设备）和斜井;按提升容器分:箕斗提升、笼提升、矿车提升;按提升类型分：单绳缠绕式和多绳摩擦式等。我国常用的矿用提升机主要是单绳缠绕式和多绳摩擦式。我国的矿井与世界上矿业较发达的国家相比，开采的井型较小、矿井提升高度较浅，煤矿用提升机较多，其他矿（如金属矿、非金属矿）则较少。因此在20世纪60年代开始单绳缠绕式矿井提升机采用较多。目前我国提升机90%以上均采用交流绕线式异步电动机的拖动方式，其电控系统用于单绳缠绕式提升机的有TKD系列，多绳磨擦式提升机的有JKM系列。这种提升机通常在电动机转子回路中串接附加电阻进行起动和调速。串电阻调速是一种恒转矩调速方法转子功率的损耗随着串入的电阻的增大而增大。尽管转子串电阻调速方法很不经济，低速特性也很软，稳定性差，但是由于这种调速方法比较简单易行，起动转矩较大在拖动起重机等中、小容量的绕线式异步电动机中仍然应用广泛。20世纪80年代，我国从瑞典、西德等国引进20多套晶闸管一直流电动机控制系统。直流电动机传动有两种电控系统，一种为直流发电机一直流电动机机组，另一种为晶闸管一直流电动机系统。我国自己生产的晶闸管一直流电动机控制系统应用于20世纪90年代。这种控制系统的优点是:体积小、重量轻、占地面积小;基础省、安装方便、建筑费用低;无齿轮传动部分（不需要减速器）、总效率高、电能消耗少；单机容量大，适用范围广;调速平稳、调速范围广、调速精度高;易于控制，能实现自动化，安全可靠;节约电能。矿井提升机对安全性、可靠性和调速性能的特殊要求，使得提升机电控系统的技术水平在一定程度上代表一个厂或国家的传动控制技术水平。比较国内外矿用提升机系统，具体来说国外矿井提升机在电控方面的应用特点有以下几个方面：1）提升工艺过程微机控制提升工艺过程大都采用微机控制，由于微机功能强，使用灵活，运算速度快，监视显示易于实现，并具有诊断功能，这是采用模拟控制无法实现的。2）提升行程控制提升机的控制从本质上说是一个位置控制，要保证提升容器在预定地点准确停车，要求准确度高，目前可达到±2cm。采用微机控制，可通过采集各种传感信号，如转角脉冲变换、钢丝绳打滑、井筒、滚筒及钢丝绳磨损等信号进行处理，计算出容器准确的位置而施以控制和保护。一般过程控制用微机作监视，行程控制也采用单独下位机完成。3）提升过程监视提升过程监视与安全回路一样，是现代提升机控制的重要环节。提升过程采用微机主要完成如下参数的监视:a、提升过程中各工况参数（如速度、电流）监视:b、各主要设备运行状态监视;c、各传感器（如位置开关、停车开关）信号的监视。使各种故障在出现之前就得以处理，防止事故的发生，并对各被监视参数进行存储、保留或打印输出。甚至与上位机联网，合并于矿井监测系统中。4）安全回路安全回路是指提升机在出现机械、电气故障时控制提升机进入安全保护状态的极为重要的环节。为确保人员和设备的安全，对不同故障一般采用不同的处理方法。安全回路极为重要，它是保护的最后环节之一，英、德几家公司都采用两台PC微机构成安全回路，使安全回路具有完善的故障监视功能，无论是提升机还是安全回路本身出项故障时都能准确地实施安全制动。而在电力拖动方面，近几年国外出现了不少新拖动方式，交一交变频供电方式就是最有前途的一种。20世纪80年代西欧一些工业先进国家将交流变频调速技术应用于提升机，有代表性的是西门子公司和ABB公司。我国在20世纪90年代也引进了交流变频调速提升机控制系统。变频调速方式类似于它励直流电动机取得很宽的调速范围、很好的调速平滑性和有足够硬度的机械特性，在提升机应用中显示了其独特的优势。课题研究的目的和意义矿井提升机是煤矿生产过程中的重要设备。提升机的安全、可靠、有效高速运行，直接关系到企业的生产状况和经济效益。矿井提升系统具有环节多、控制复杂、运行速度快、惯性质量大、运行特性复杂的特点，且工作状况经常交替转换。虽然矿井提升系统本身有一些安全保护措施，但是由于现场使用环境条件恶劣，造成了各种机械零件和电气元件的功能失效，以及操作者的人为过失和对行程监测研究的局限性，使得现有保护未能达到预期的效果，致使提升系统的事故至今仍未能消除。一旦提升机的行程失去控制，没有按照给定速度曲线运行，就会发生提升机超速、过卷事故，造成楔形罐道、箕斗的损坏，影响矿井正常生产，甚至造成重大人员伤亡，给煤矿生产带来极大的经济损失。所以提升机调速控制系统的研究一直是社会各届人士共同关注的一个重大课题。电气控制方式在很大程度上决定了提升机能否实现平稳、安全、可靠地起制动运行，避免了严重的机械磨损，防止较大的机械冲击，减少机械部分维修的工作量，延长提升机械的使用寿命。随着矿井提升系统自动化，改善提统的性能，以及提高提升设备的提升能力等的要求，对电气传动方式提出了更高的要求。对矿井提升机电气传动系统的要求是：有良好的调速性能，调速精度高,四象限运行，能快速进行正、反转运行，动态响应速度快，有准确的制动和定位功能，可靠性要求高等。目前，我国地下矿山矿井提升机的电气传动系统主要有：对于大型矿井提升机，主要采用晶闸管变流器一直流电动机传动控制系统和同步电动机矢量控制交一交变频传动控制系统。这两种系统大都采用数字控制方式实现控制系统的高自动化运行，效率高，有准确的制动和定位功能，运行可靠性高，但造价昂贵，中小矿井难以承受。对于中、小型提升机，则多采用交流绕线式电动机转子切换电阻调速的交流电气传动系统，即TKD电控系统。这种电气传动系统设备简单，但属于有级调速，提升机在减速和爬行阶段的速度控制性能较差，特别在负载变动时很难实现恒加减速控制，经常会造成过放或过卷事故。提升机频繁的启动和制动工作过程会使转子串电阻调速产生相当严重的能耗，另外转子串电阻调速控制电路复杂，接触器、电阻器、绕线电机电刷等容易损坏，影响生产效益。将变频调速技术应用于矿井提升机是矿井提升机电气传动系统的发展方向。对于现采用TKD电控系统的中小型矿井，随着变频调速技术的发展，交一直一交电压型变频调速技术已开始在矿井提升机改造中应用。变频器的调速控制可以实现提升机的恒加速和恒减速控制，消除了转子串电阻造成的能耗，具有十分明显的节能效果［10］。变频器调速控制电路简单，克服了接触器、电阻器、绕线电机电刷等容易损坏的缺点，降低了故障和事故的发生。因此，变频器在提升机调速系统中的应用具有十分广阔的前景。本文介绍变频器在提升机调速控制系统中的应用。本论文承担的任务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。本论文的研究目标是TKD—A型电气控制系统应用于矿山实际生产中，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。本论文承担的主要任务如下：.提升机电控系统主回路部分结合煤矿生产实际情况，分析提升机工作过程及工作特点。给出提升系统的整体控制方案;确定TKD—A型电气控制系统主回路的作用、组成。.提升机控制系统辅助部分辅助设备及控制回路进行供电与控制。.提升机控制系统安全回路第二章矿井提升机矿井提升系统是矿井生产系统中的重要环节，是联地面和井下的咽喉要道。它担负着提升全矿井的煤、阡石、材料、设备及人员的重要工作，在矿井生产中有特别重要的地位。其运转的安全性、可靠性、经济性不仅影响整个矿山的生产，而且还涉及人员的生命安全。所以提升机司机必须熟悉矿井提升设备的性能、构造和工作原理，熟练掌握正确的操作方法，确保提升设备高效、安全、可靠地运行。2.1矿井提升机的性能(1)安全性所谓安全性，就是不能发生突然事故。由于矿井提升设备在矿山生产中所占地位十分重要,其运转的安全性，不仅直接影响整个矿井的生产，而且还涉及人员的生命安全。因此各国都对矿井提升设备的安全性提出了极严格的要求。在我国这些规定包括在《煤矿安全规程》之中。(2)可靠性可靠性是指能够可靠地连续长期运转而不需在短期内检修。矿井提升设备所担负的任务十分艰巨，不仅每年要把数十万吨到数百万吨的煤炭和矿石从井下提升到地面，而且还要完成其它辅助工作。罐笼或箕斗必须在不长的距离内——数百米到上千米，以很高的速度往返运行，因此必然要频繁地起动和停车，可见提升机的工作条件是十分苛刻的。一个年产150万t的矿井，停产一天就要损失大约20万元。因此矿井提升机至少要服务二十年以上而不需大修。(3)经济性矿井提升设备是矿山大型设备之一，功率大，耗电多，大型矿井提升机的功率超过1000kW。因此提升设备的造价以及运转费用，也就成为影响矿井生产技术经济指标的重要因素之一。因此提升机的设计水平会直接影响到煤矿业的发展水平。2.2矿井提升机的用途和发展概况矿井提升机是矿山的重要设备之一，是联系井下与地面的主要运输工具。我国对滚筒直径在2m和2m以上的提升设备称之为提升机(防爆液压绞车除外)，对滚筒直径在2m以下的俗称为绞车。矿井提升机主要用于煤矿、金属矿、和非金属矿中提升煤炭、矿石和肝石、升降人员、下放

材料、工具和设备。矿井提升机与压气、通风和排水设备组成矿井四大固定设备，是一套复杂的机械一一电气组。所以合理的选用矿井提升机具有很大的意义。矿井提升机的工作特点是在一定的距离内，以较高的速度往复运行。为保证提升工作高效率和安全可靠，矿井提升机应具有良好的控制设备和完善的保护装置。矿井提升机在工作中一旦发生机械和电气故障，就会严重地影响到矿井的生产，甚至造成人身伤亡。熟悉矿井提升机的性能、结构及工作原理，提高安装质量，合理使用设备，加强设备维护,对于确保提升工作效率和安全可靠，防止和杜绝故障及事故发生，具有重大意义。矿井提升机已有很长的发展历史。早在八百多年以前.我国古代劳动人民就发明了辘轮，用手摇辘*卢从地下提升煤炭和矿石，以后发展成畜力绞车。十九世纪，西方资本主义国家制造出蒸汽提升机，并用于生产。到二十世纪，由于电力的发展，电力拖动的提升机逐渐代替蒸汽提升机。近几十年来，矿井提升机有了更大的发展，出现了多绳摩擦式提升机以及先进的拖动和控制系统。目前，国外的矿井提升机正向体积小、重量轻和自动化的方向发展，以适应深井和大产量的需要。随着生产技术不断的进步，矿井提升设备正在朝着大型化、高效化、自动化方向发展。矿井提升机是提升系统中最主要的组成部分，矿井提升机有多种结构形式，大致可按下列方式对其进行分类：新并提升机/缠绕式提升机"摩擦式提升机/可分离式单卷筒提升机新并提升机/缠绕式提升机"摩擦式提升机/可分离式单卷筒提升机/单卷简式（I I不可分离式单卷筒提升机（单绳缠绕式/阿柱形卷用提升机I双卷饰式1圆锥圆柱形卷储提升机I多蝇装绕式 布雷尔式提升机j塔式单绳摩擦提升机（单绳摩擦式 （I落地式单绳摩擦提升机/塔式安装多堀摩擦提升机'多纯厚摞式 （|地面安裳多绳摩擦提升机日前我国生产的主要结构形式有：单绳缠绕式的单筒和双筒矿井提升机；摩擦式的多绳落地式和塔式多绳摩擦式提升机；拖动方式则技需要设计，另外用于井下的有液压传动矿井提升机等。提升机是矿井提升设备的主要组成部分，目前我国生产及使用的矿井提升机，按其滚筒的构造特点可分为三大类，即单绳缠绕式、多绳摩擦式及内装式提升机。我国的矿井与世界上矿业较发达的国家相比，开采的井型较小、矿井提升高度较高，煤矿用的较多，其他矿（如金属矿、非金属矿）则较少，另外斜井提升占的比重不少。因此在20世纪60年代开始单绳缠绕式矿井提升机采用较多，因为单纯缠绕式较适合用于这种矿井。3矿井提升机的工作原理按工作原理的不同，矿井提升机可分为两类，如图1-1所示。—单卷筒提升机——单绳缠绕式一矿井提升机一 一双卷筒提升机一多绳摩燃式提升机

图1一1矿井提升机按工作原理的分类单绳缠绕式提升机的工作原理如图I—2所示，简单地说，就是用一根较粗的钢丝线在卷筒上缠上和缠下来实现容器的提升和下放运动。提升机安装在地面提升机房里，钢丝绳一端固定在卷筒上，另一端绕过天轮后悬挂提升容器。图1—2所承为单绳缠绕式单卷筒提升机，卷筒上固定两根钢丝绳，并应使每根钢丝绳在卷简上的缠绕方向相反。这样，当电动机经过减速器带动卷筒旋转时，两根钢丝绳便经过天轮在卷筒上缠上和缠下，从而使提升容器在井筒里上下运动。不难看出，单绳缠绕式提升机的一个根本特点和缺点是钢丝绳在卷筒上不断的缠上和缠下,这就要求卷筒必须具备一定的缠绕表面积，以便能容纳下根据井深或提升高度所确定的钢丝绳悬垂长度。单纯缠绕式提升机的规格性能、应用范围相机械结构等，都是由这一特点来确定的。单绳缠绕式双卷筒提升机具有两个卷筒，每个卷筒上固定一根钢丝绳，并应使钢丝绳在两卷筒上的缠绕方向相反，其工作原理和特点与单卷筒提升机完全相同。多绳摩擦式提升机的工作原理与单纯缠绕式提升机不同，钢丝绳不是固定和缠绕在主导轮上，而是搭放在主导轮的摩擦衬垫上，如图I—3所示，提升容器悬挂在钢丝绳的两端，在容器的底部还悬挂有平衡尾绳。提升机工作时，拉紧的钢丝绳必须以一定的正压力紧压在摩擦衬垫上。当主导轮由电动机通过减速器带动向某一个方向转动时，在钢丝绳和摩擦衬垫之间使发生根大的摩擦力，使钢丝绳在这种摩擦力的作用下，跟随主导轮一起运动，从而实现容器的提升和下放。不难看出，多绳摩擦式提升机的一个根本特点和优点是钢丝绳不在主导轮上缠绕，而是搭放在主导轮的摩擦衬垫上，靠摩擦力进行工作。同样，多绳摩擦式提升机的规格性能、应用范围和机械结构等，都是由这一特点来确定的。多绳摩擦式提升机特别适应于深井和大产量的提升工作。多绳摩擦式提升机与单绳缠绕式提升机比较，在规格性能、应用范围、机械结构和经济效果等方面都优越得多，就深5井和大产量来说，是竖井提升的发展方向。内装式提升机是世界上近年来研制成功的一种全新的新型提升机。从提升机的工作原理来看，它亦属于摩擦提升范畴，但它实现了内装。所谓内装，就是将拖动电机直接装在摩擦轮内部，使电机转子和摩擦轮成为一体。内装式提升机摩擦轮的外观与一般的摩擦式提升机毫无区别，但它却把由电动机、减速器和摩擦轮组成的常规式，发展成省去减速器，而是摩擦轮相当于电动机的转子，主轴相当于电动机定子的高度机电合一的结构新颖的提升机。同时，为了使内部电动机冷却，主轴可以做成空心轴作为冷却风道，这样既减少了设备的重量又减少了提升系统的转动惯量。但是，根据我国目前浅井多、斜并多的特点，单绳缠绕式提升机仍然是目前制造和使用的重点。对于部分深井和大产量的矿井，则应该合理的选用多绳摩擦式提升机。第三章矿井提升机的组成及分类科技名词定义中文名称：矿井提升机英文名称:minewinder;minehoist其他名称：矿井卷扬机;绞车;矿井绞车定义：安装在地面，借助于钢丝绳带动提升容器沿井筒或斜坡道运行的提升机械。分“缠绕式提升机（minedrumwinder）w和“摩擦式提升机（minefrictionwinder）M百度名片：矿井提升机是矿井井下和地面的工作机械。闻说明：矿井提升机是一种大型绞车。用钢丝绳带动容器（罐笼或箕斗）在井筒中升降，完成输送物料和人员的任务。矿井提升机是由原始的提水工具逐步发展演变而来。现代的矿井提升机提升量大，速度高，已发展成为电子计算机控制的全自动重型矿山机械。2矿井提升机的组成矿井提升机主要由电动机、减速器、卷筒（或摩擦轮）、制动系统、深度指示系统、测速限速系统和操纵系统等组成，采用交流或直流电机驱动。按提升钢丝绳的工作原理分缠绕式矿井提升机和摩擦式矿井提升机。缠绕式矿井提升机有单卷筒和双卷筒两种，钢丝绳在卷筒上的缠绕方式与一般绞车类似。单筒大多只有一根钢丝绳，连接一个容器。双筒的每个卷筒各配一根钢丝绳，连接两个容器，运转时一个容器上升，另一个容器下降。缠绕式矿井提升机大多用于年产量在120万吨以下、井深小于400米的矿井中。摩擦式矿井提升机的提升绳搭挂在摩擦轮上，利用与摩擦轮衬垫的摩擦力使容器上升。提升绳的两端各连接一个容器，或一端连接容器,另一端连接平衡重。摩擦式矿井提升机根据布置方式分为塔式摩擦式矿井提升机（机房设在井筒顶部塔架上）和落地摩擦式矿井提升机（机房直接设在地面上）两种。按提升绳的数量又分

为单绳摩擦式矿井提升机和多绳摩擦式矿井提升机。后者的优点是：可采用较细的钢丝绳和直径较小的摩擦轮，从而机组尺寸小，便于制造；速度高、提升能力大、安全性好。年产120万吨以上、井深小于2100米的竖井大多采用这种提升机3.3矿井提升机的分类矿井提升机是联系矿井井下和地面的工作机械。用钢丝绳带动容器在井筒中升降，完成运输任务。按工作方式分类如下：(-)缠绕式提升机：缠绕式提升机的主要部件有主轴、卷筒、主轴承、调绳离合器、减速器、深度指示器和制动器等(图2)。双卷筒提升机的卷筒与主轴固接者称固定卷筒，经调绳离合器与主轴相连者称活动卷筒。中国制造的卷筒直径为2〜5m。随着矿井深度和产量的加大，钢丝绳的长度和直径相应增加。因而卷筒的直径和宽度也要增大，故不适用于深井提升。矿井提升机.单绳缠绕式提升机根据卷筒数目可分为单卷筒和双卷筒两种：①单卷筒提升机，一般作单钩提升。钢丝绳的一端固定在卷筒上，另一端绕过天轮与提升容器相连；卷筒转动时，钢丝绳向卷筒上缠绕或放出，带动提升容器升降。②双卷筒提升机，作双钩提升（图1）。两根钢丝绳各固定在一个卷筒上，分别从卷筒上、下方引出，卷筒转动时，一个提升容器上升，另一个容器下降。缠绕式提升机按卷筒的外形又分为等直径提升机和变直径提升机两种。等直径卷筒的结构简单，制造容易，价格低，得到普遍应用。深井提升时，由于两侧钢丝绳长度变化大，力矩很不平衡。早期采用变直径提升机（圆柱圆锥形卷筒），现多采用尾绳平衡。.多绳缠绕式提升机提升机在超深井运行中，尾绳悬垂长度变化大，提升钢丝绳承受很大交变应力，影响钢丝绳寿命；尾绳在井筒中还易扭转，妨碍工作。20世纪50年代末，英国人布雷尔（Blair）设计了一台直径3.2m双绳多层缠绕式提升机（又称布雷尔式提升机），提升高度1580〜2349m,一次提升量10~20to（二）摩擦式提升机1938年，瑞典的ASEA公司在拉维尔（Laver）矿安装了一台直径1.96m双绳摩擦式提升机。1947年德国G.H.H.公司在汉诺威（Hannover）矿安装了一台四绳摩擦式提升机。多绳摩擦式提升机具有安全性高、钢丝绳直径细、主导轮直径小、设备重量轻、耗电少、价格便宜等优点，发展很快。除用于深立井提升外，还可用于浅立井和斜井提升。钢丝绳搭放在提升机的主导轮（摩擦轮）上，两端悬挂提升容器或一端挂平衡重（锤）。运转时，借主导轮的摩擦衬垫与钢丝绳间的摩擦力，带动钢丝绳完成容器的升降。钢丝绳一般为2〜10根。多绳摩擦式提升机的主要部件有主轴、主导轮、主轴承、车槽装置、减速器、深度指示器、制动装置及导向轮等（图5）。主导轮表面装有带绳槽的摩擦衬垫。衬垫应具有较高的摩擦系数和耐磨、耐压性能，其材质的优劣直接影响提升机的生产能力、工作安全性及应用范围。目前使用较多的衬垫材料有聚氯乙烯或聚氨基甲酸乙酯橡胶等。由于钢丝绳与主导轮衬垫间不可避免的蠕动和滑动，停车时深度指示器偏离零位，故应设自动调零装置，在每次停车期间使指针自动指向零位。车槽装置用于车削绳槽，保持直径一致，有利于每根钢丝绳张力均匀。为了减少震动，可采用弹簧机座减速器。L井塔式提升机机房设在井塔顶层，与井塔合成一体，节省场地；钢丝绳不暴露在露天，不受雨雪的侵蚀，但井塔的重量大，基建时间长，造价高，并不宜用于地震区（图3）。

井。卸flittJt困3井塔式多绳摩擦

提升系统示意图2.落地式提升机机房直接设在地面上，井架低，投资小，抗震性能好；缺点是钢丝绳暴露在露天，弯曲次数多，影响钢丝绳的工作条件及使用寿命（图4）。图4落地式多绳摩擦提升系统示意图第四章提升钢丝绳提升钢丝绳是连接提升容器和提升机，传递动力的重要部件，它不仅直接关系到矿井的正常生产和人员的生命安全，而且由于钢丝绳需要经常更换，所以它又是与提升设备的经济运转有关。因此，对于提升钢丝绳必须予以足够的重视。提升钢丝绳的结构.1.1钢丝绳的构成钢丝绳是由一定数量的细钢丝捻成股，再用若干股捻成绳，绳的中间夹着绳芯制成。绳芯有纤维绳芯和金属绳芯两种。提升钢丝绳是由一定数量的细钢丝捻成绳股，再由若干绳股围绕绳芯捻制成绳。钢丝捻成绳股时，一般有股芯，股芯由不同断面形状的钢丝组成。绳股捻制成绳时要有绳芯，绳芯分金属绳芯和纤维绳芯两种。金属绳芯由钢丝组成，纤维绳芯一般采用剑麻，由于我国剑麻较少，多用黄麻代替。近几年发展很快的尼龙合成纤维绳芯，具有使用寿命长、工作性能好等一系列优点，在国外已有应用。钢丝绳的钢丝为优质炭素结构钢。钢丝绳的抗拉强度为1400NOOOMPa。抗拉强度大的钢丝绳，在承受终端载荷相同的情况下，绳的直径可以较小些，但是，抗拉强度过大的绳，可弯曲性较差，易断丝。一般矿井提升多采用抗拉强度为1700MPa以下的，特别在斜井提升选用丝径较大的钢丝绳时，其抗拉强度以低于1700MPa为好。为了增加钢丝绳的抗腐蚀能力，钢丝表面可以镀锌，称为镀锌钢丝绳，未镀锌的称为光面钢丝。此外，根据钢丝的韧性，钢丝绳分为特号、1号和11号三种，提升矿物用钢丝绳可用特号或1号的钢丝绳，提升人员用的钢丝绳必须用特号钢丝绳。.1.2钢丝绳的分类由于钢丝绳中股数、捻向、捻距以及绳股中钢丝数目、直径、断面形状和排列方式不同，提升钢丝绳有许多类型，其性能各不相同，造用条件也不一样。（1）按钢丝绳的捻法分：右捻（Z捻）钢丝绳：即按右螺旋方向将股捻成绳。其中丝在股中捻向马股在绳中捻向相反的•称交互右捻，两者同向的称同向右捻。左捻（S捻）钢丝：即按左螺旋方向将股捻成绳绳。（2）按股内丝与丝的接触形式分：点接触钢丝绳和线接触钢丝绳提升钢丝绳的使用与维护结构4.2.1钢丝绳的安全系数钢丝绳安全系数等于实测的合格钢丝拉断力的总和与其所承受的最大静拉力（包括绳端载荷和纲丝绳自重所起的静拉力）之比。《煤矿安全规程》规定：各种用途的钢丝绳，在悬挂时的安全系数必须符合表10一"5的规定。2.1钢丝绳的要求.《煤矿安全规程》要求，根据本矿实际情况制定本制度。.升降物料的钢丝绳在安全系数小于6时必须更换。.升降物料的钢丝绳在1个捻距内断丝断面积与钢丝总断面之比达10%时必须更换。.钢丝绳标称直径为准计算的直径减少量达到10%时，必须更换。.钢丝绳在运行中遭受突然停车等猛烈拉力时必须立即停车检查，发现下列情况之一者，必须将受力段剁掉或更换钢丝绳：1）钢丝绳产生严重扭曲或变形。2）断丝超过本制度第三条的规定。3）直径减小量超过本制度的第四条的规定。4）遭受猛烈拉力的一段的长度伸长0.5%以上。.钢丝绳使用期间，断丝突然增加或伸长突然增加必须立即更换。.钢丝绳锈蚀严重，或点蚀麻坑形成沟纹，或外层钢丝松动时，不论断丝数多少或绳径是否变化，必须立即更换。.矿有关部门要经常对钢丝绳运行情况进行检杳，发现问题，及时解决。第五章矿井提升信号系统提升信号系统是矿井提升系统的重要组成部分，该系统工作性能的优劣直接影响到提升机的安全运行。提升信号是信号工与提升机操作工之间直接联系的工具。1提升信号系统的作用和组成.工作信号.事故信号.检修信号.各种安全保护信号.通信系统2对提升信号设备的基本要求.工作信号必须声光兼备，警告信号必须为音响信号，指示信号一般为灯光信号。.《煤矿安全规程》对提升信号的规定三百九十三条每一提升装置，必须装有从井底信号工发给井口信号工和从井口信号工发给绞车司机的信号装置。井口信号装置必须与绞车的控制回路相闭锁，只有在井口信号工发出信号后，绞车才能启动。除常用的信号装置外，还必须有备用信号装置。井底车场与井口之间，井口与绞车司机台之间，除有上述信号装置外，还必须装设直通电话。1套提升装置服务几个水平使用时，从各水平发出的信号必须有区别。第三百九十四条井底车场的信号必须经由井口信号工转发，不得越过井口信号工直接向绞车司机发信号；但有下列情况之一时，不受此限：（-）发送紧急停车信号。（二）箕斗提升（不包括带乘人间的箕斗的人员提升）。（三）单容器提升。（四）井上下信号联锁的自动化提升系统。第三百九十五条用多层罐笼升降人员或物料时，井上、下各层出车平台都必须设有信号工。各信号工发送信号时，必须遵守下列规定：（-）井下各水平的总信号工收齐该水平各层信号工的信号后，方可向井口总信号工发出信号。（二）井口总信号工收齐井口各层信号工信号并接到井下总信号工信号后，才可向绞车司机发出信号。信号系统必须设有保证按上述顺序发出信号的闭锁装置。3信号异常时的处理.当司机收到的信号不清或对信号有疑问时，不准开机，应用电话问清对方，待信号工再次发出信号后，再执行运行操作。.当司机收到的信号与事先口头联系的信号不一致时，司机不能开机，应与信号工联系，证实信号无误时，才准开机。.提升机正常运转中，如出现一正常信号，司机应按异常情况下的操作要求，用常用闸或保险闸进行制动停车，然后取得联系，查明原因。第六章矿井提升机制动系统概述制动系统的组成和类型提升机制动系统是矿井提升机的重要组成部分，它直接关系到提升设备的安全运行，它由制动器（执行机构，通常也称为闸）和传动机构两部分组成，它直接影响提升机的正常工作和安全，因此对提升机的制动系统必须给予充分的重视。制动器是直接作用到制动轮或制动盘上产生制动力矩的部分，传动机构是控制并调节制动力矩的部分。制动器按其结构可分为盘式闸和块式闸（角移式和平移式）等；传动机构按传动能源可分为油压、气压或弹簧等。新型JK2〜5m、JK-A型、JKB型提升机及多绳摩擦式提升机采用液压控制的盘式制动系统；旧型KJ2〜3m提升机使用油压角移式制动系统，KJ4〜6m提升机使用气压平移式制动系统。2制动系统的作用提升机制动系统的作用有以下几点：（1）正常工作制动，即在减速阶段参与提升机的速度控制。如减速阶段在滚筒上产生制动力矩使提升机减速，在下放重物时加闸限制下放速度；（2）正常停车制动，即在提升终了或停车时能可靠地闸住提升机；（3）安全制动，即当提升机工作不正常或发生紧急事故时，如提升速度过高、过卷、过流、欠压等故障出现时，进行紧急制动，迅速可靠地闸住提升机；（4）调绳制动，即双滚筒提升机在更换提升水平、调绳或更换钢丝绳时，能可靠地闸住活滚筒（有些制动器，如公共驱动的角移式制动，不具备此项功能），松开死滚筒，以实现更换水平、调绳的操作。.3对制动系统的要求为了使制动系统能完成上述工作，以保证提升工作安全顺利进行，《煤矿安全规程》对提升机制动系统提出如下要求：（1）对于立井或倾角大于30°的斜井最大制动力矩不得小于提升或下放最大静负荷力矩的3倍；（2）对于双滚筒提升机在用定车装置调整滚筒旋转的相对位置时，制动装置在各滚筒上的制动力矩，不得小于该滚筒悬挂提升容器和钢丝绳重力所产生的静力矩的1.2倍；（3）在同一制动力矩作用下，安全制动时，上提及下放货载，其减速度是不同的。在立井和倾斜巷道中使用的提升机，安全制动时，全部机械的减速度必须符合表6—1的规定。减速度\f规定值\运行<15°15°WeW300>30°上提重载Wa工W5下放重载》0.7520.3421.5a,=g(sin6+/cos。)式中a,—自然减速度，m/s2；g一重力加速度，m/s2：。一井巷倾角，（°）;/一绳端载荷的运行阻力系数，一般取0.010〜0.015。对于质量模数（提升系统的变位质量与实际最大静张力之比）较小的提升机，上提重载时的安全制动减速度如超过上述规定的限值时，可将安全制动时产生的最大制动力矩值适当降低，但不得小于提升或下放最大静负荷力矩的2倍。（4）对于摩擦式提升机工作制动或安全制动的减速度，不得超过钢丝绳的滑动极限，即不引起钢丝绳打滑；（5）安全制动必须能自动、迅速和可靠地实现，制动器的空动时间（由安全制动开始动作起至闸瓦刚刚接触到制动轮上的一段无效时间）气压块闸不得超过0.5s,液压块闸不得超过0.6s,盘式闸制动器不得超过0.3s。以上（1）、（2）、（3）、项的规定是最基本的和必需的。否则，若制动力矩过小，产生的减速度太小，使本来立即停车能防止的事故，由于停车时间太长而造成事故；若制动力矩太大，产生的制动减速度过大，就会出现过大的动负荷，这对提升系统很不利，会影响机械的使用寿命。上面的规定中，为什么同一个安全制动力矩，在《煤矿安全规程》中对上提重载和下放重载规定了不同的安全制动减速度限值呢？这需要分析上提和下放重载安全制动时，作用到提升系统上各种力矩的相互关系。现以图6-1的提升系统为例:图6-1提升系统安全制动时的力矩（a）-上提货投（b）一下放货教对于图中（a）,可写出力矩平衡方程式：(6-1)式中Mj——静阻力矩，为静力矩及阻力矩之和；Mzh——制动力矩；M'd——上提货载时的动力矩，亦称惯性力矩，由下式确定:

M'd=Xma'.RR——滚筒半径；《——上提货载时的安全制动减速度；Em——变位到滚筒圆周上的全部运动部件的质量。将（6-2）式代入（&1）式可得出：，%+Sa= : EmR对于图中（b）,可写出下放货载进行安全制动时力矩平衡方程式：式中 ——下放货载时的动力矩，由下式确定：a：——下放货载时的安全制动减速度。将（％-5）式代入（6-4）式可得出：〃Mija= zZmR(6-2)(6-3)(6-4)(6-5)(6-6)由以上（6-3）和（6-6）式可以看出提升机在同一个安全制动力矩M(6-2)(6-3)(6-4)(6-5)(6-6)块闸制动系统块闸式制动系统用于老产品KJ系列提升机上，它包括块闸式制动器和油压或气压制动传动系统。块闸式制动器按结构分为角移式、平移式和综合式等。在KJ2〜3m提升机上采用角移式制动器、油压制动传动系统；KJ4〜6m提升机上采用平移式制动器、气压制动传动系统；KJ-A系列过渡型提升机采用综合式块闸制动系统。6.2.1角移式块闸制动器4向机图图6-2角移式制动器KJ型2〜3m系列提升机制动装置的执行机构是采用角移式块闸制动器。在双滚筒提升机上，制动器作用于滚筒内侧的制动轮上；在单滚筒提升机上，则作用于滚筒两外侧的制动轮上。如图4向机图图6-2角移式制动器1—顶丝；2-前制动梁：3一轴承：4—拉杆；5一三角杠杆;6一间瓦：7—后制动梁：8一调节螺母；9-制动轮前制动梁2和后制动梁7是钢焊接结构件，它们经三角杠杆5,用拉杆4彼此相连接，以木质或石棉塑料压制的闸瓦6固定于前、后制动梁上。利用拉杆4左端的调节螺母8来调节闸瓦6与制动轮9之间的闸瓦间隙。两制动梁下端与支撑轴承3相连接。前制动梁2的外侧设有挡钉（顶丝）1用来支撑调整前制动梁，以保证两闸瓦对于制动轮具有相同的闸瓦间隙。当进行制动时，通过制动装置传动系统，使三角杠杆5的右端按逆时针方向转动，推动前制动梁2,并经拉杆4带动后制动梁7,使制动梁绕其较接点（轴承3）转动一个不大的角度，使两个闸瓦压向制动轮9产生制动。当三角杠杆按顺时针方向转动时松闸。角移式制动器的优点是结构比较简单，维护方便；缺点是闸瓦的围抱角。较小（。=60°-70°）,所以产生的制动力矩也较小，而且由于闸瓦表面的压力分布不够均匀，因而闸瓦上下磨损也不均匀。一般用在中小型提升机上。6.2.2平移式制动器平移式制动器结构如图6-3所示。图6-3平移式制动器1—安全制动重锤：2—安全制动气缸：3—工作制动气缸；4—制动拉杆；5—辅助立柱；6一三角杠杆；7—立柱：8—制动杠杆：9一顶丝：10—制动梁；11—横拉杆；12—可调节拉杆；13一闸瓦；14—制动轮后制动梁10用钱接轴同立柱7相连后，又用较接轴支承在混凝土地基上，它的上、下端各安设一个三角杠杆6,用可调节拉杆12彼此保持联系；前制动梁10亦用较接轴同立柱7和辅助立柱5校接，支承在混凝土地基上，基础下端安设一个三角杠杆6„前、后制动梁用横拉杆11彼此上、下连接起来，通过制动立杆4、制动杠杆8,受工作制动气缸3或安全制动气缸2的控制：工作制动气缸充气时抱闸，排气时松闸；安全制动气缸工作情况却与工作制动气缸相反，即充气时松闸，排气时抱闸。当工作制动气缸3充气或安全制动气缸2排气时，都可使制动立杆4向上运动，通过三组三角杠杆6、上下拉杆11和可调节拉杆12等，驱使前后制动梁10而带动闸瓦13压向制动轮14产生制动作用；反之，若工作制动气缸3排气或安全制动气缸2充气，都会使制动立杆4向下运动，从而实现提升机的松闸。这种制动器前后制动梁的动作是近似平移的。前制动梁10受立柱7和辅助立柱5的支承，形成四连杆机构，当辅助立柱5和立柱7接近垂直位置时（制动梁的位移仅达2mm左右），基本上可保证前制动梁的平移性。但是，后制动梁由于仅由立柱7支承，它的平移性并不是在所有情况下都能保证。顶丝9的作用是使闸瓦等速离开制动轮，从而改善闸瓦间隙。平移式制动器的优点是：闸瓦的围抱角比角移式制动器的大，平移式制动器闸瓦的围抱角在90°-110°范围内，因而产生的制动力矩较大，闸瓦压力及磨损比较均匀，所以一般多采用平移式制动器。其缺点是：结构较复杂，安装时调整较为困难。2.3工作原理角移式制动系统的制动工作原理如图6-4所示。图6—4角移式制动系统1—立杆：2—电磁铁；3—制动杠杆：4一差动杠杆：5—四通阀：6—三通阀：7—液压缸；8一重锤当司机把制动手把拉向身边，三通阀6活塞下降，打开制动液压缸通向贮油缸的通路，在重锤8的重力作用下，液压缸内的油液流出，重锤8下降，立杆1上移给制动轮施加制动力，同时由于杠杆3顺时针方向转动，经差动杠杆4传动，使三通阀6的活塞上升，直至重新把油口堵住为止。保持一定制动力。松闸时与上述过程相反。安全制动时，电磁铁2断电，四通阀阀芯下落打开制动油缸7通向贮油缸的通路。为了安全制动时，液压缸能顺利出油而不受三通阀的影响，有一条管路直接与四通阀相连。此外，为避免在安全制动时，一方面回油，一方面又进油，造成不安全现象，三通阀的进油口串接在四通阀上，以便安全制动时四通阀芯下落把进油口堵住。6.3盘闸制动系统盘式制动系统是应用于矿井提升机上的新型制动系统，用于XKT系列和JK系列矿井提升机及JKD型多绳摩擦轮提升机上。盘式闸制动系统与块闸制动系统比较，它具有以下一些优点：（1）多副制动器同时工作，即使有一副失灵，也只能影响部分制动力矩，因而安全可靠性iWj;（2）制动力矩的调节是用液压站的电液调压装置实现的。操纵方便，制动力矩的可调性好;（3）惯性小、动作快、灵敏度高；（4）重量轻、结构紧凑、体积小；（5）安装和维护使用较为方便；（6）通用性强，且便于实现矿井提升自动化。盘式制动装置的缺点为：（1）对制动盘和盘式闸的制造精度要求高；（2）对闸瓦的性能要求较高。盘式闸制动系统包括两部分，即盘式闸制动器和液压站。前者是制动系统的执行机构成，

后者是系统的控制装置。3.1盘式制动器的结构及工作原理盘式制动器与块闸不同，它的制动力矩是靠闸瓦沿轴向从两侧压向制动盘产生的，制动闸径向布置于滚筒周边的制动盘上。为了使制动盘不产生附加变形，主轴不承受附加轴向力，盘式制动闸都是成对使用，每一对叫做一副盘式制动器。根据所要求的制动力矩的大小，每一台提升机上可以同时布置两副、四副或多副盘式制动器。各副盘式制动器都是用螺栓安装在支座上，支座为整体铸钢件，经过垫板用地脚螺栓固定在基础上。盘式制动器在制动盘上的配置见图6—5所示。盘式制动器工作原理图如图6—6所示。图6—5盘式制动器在制动盘上配置小意图 图6—6盘式制动器工作原理图盘式制动器：2一支座；3一滚筒：4一挡绳板：5—制动盘 1—闸瓦：2一盘形弹簧：3—油缸：4—活塞；5—后盖:6一筒体；7—制动器体；8—制动盘盘式制动器的工作原理是靠油压松闸、靠盘形弹簧力制动，当压力油充入油缸3时，推动活塞4,带动筒体6,闸瓦1移动，压缩盘形弹簧2,闸瓦离开制动盘8,呈松闸状态。当油缸内油压降低时，盘形弹簧就恢复其松闸状态时的压缩变形，靠弹簧力推动筒体、闸瓦，带动活塞移动，使闸瓦压向制动盘产生制动力，达到对提升机施加制动的目的。盘式制动器结构如图6—7所示。

图6—7盘式制动器结构图1一制动器体：2一盘形弹簧：3-弹簧垫：4—X圈：5一挡圈：6一锁紧螺栓：7一泄油管:8—密封圈：9—油缸盖：10—活塞：11—后盖：12、13—密封圈：14—连接螺栓：15—活塞内套；16、19—密封圈：17一进油接头；18一放气螺栓；20—调节螺母；21—油缸；22—螺孔；23、24—密封圈：25一挡板；26一压板螺栓；27一垫圈：28一带筒体的衬板；29一闸瓦：30—制动盘6.3.2液压站的结构及工作原理液压站与盘形制动器相互配合构成了盘式闸制动系统。液压站的作用是产生高压油，控制盘形制动器。根据工作需要，其作用为：（1）在提升机正常工作时，产生工作制动所需的油压，使盘式制动器产生所需的制动力矩;（2）在提升机工作异常时，使盘形制动器能迅速回油，实现二级安全制动；（3）根据多水平生产或提升钢丝绳伸长时调绳的需要控制双滚筒提升机活滚筒的调绳离合装置。根据结构不同液压站有两种形式，一种用于双滚筒提升机，另一种用于单滚筒提升机和多绳摩擦式提升机。下面以TY.-D/S（D、S表示用于单、双滚筒提升机）液压站为例，介绍液压站是如何实现以上三个作用的。TYlD/S型液压站工作原理见图6—8o图6—8TY1-D/S图6—8TY1-D/S液压站原理图1一电动机：2一叶片泵：3—网式泄油器：4—纸质滋油器；5—电液调压装置：6-溢流阀：7-液动换向阀；8-溢流阀：9、10-安全制动阀；11一减压阀；12一电磁阀（断电通）：13-电磁阀（有电通）：14一弹簧蓄能器：15一二位四通阀：16一二位二通阀：17、18-压力表：19一压力继电器；20-电接触压力温度计：21一油箱1、工作制动力矩的调节原理盘式制动器所产生的制动力矩的大小，依液压站所产生的油压大小而定，而液压站油压大小的调节是通过电液调压装置来完成的。即通过图6-8所示液压站的电液调压装置5来控制溢呵阀6的溢流压力，以改变盘式制动器油缸内的油压来实现的。电液调压装置原理见图6—9所/lxo图6-9电液调压装置原理图—固定螺母：2一十字弹簧：3-动线圈：4一永久磁铁：5—控制杆；6一喷喷：7一中孔螺母；8—导阀；9—调压螺栓：10一定压弹簧：一辅助弹簧；12一滑阀;13—节流阀：14一滤芯；15—双体锥套：16一挡板溢流阀有定压与调压两个作用，其调节原理如下：1）定压作用根据使用条件，通过调整图6—8中的溢流阀6的定压弹簧的压紧程度，可以确定液压站所需的最大工作油压“整定定压的方法是：将电液调压装置的控制杆5向下压（见图6—9）,同时将它的调节手轮慢慢拧紧，直到压力表上达到P值为止，用背帽锁紧调节螺母。此时，通过定压弹簧8及锥体10的作用，将系统的压力限定在p以内。当系统中的油压超过调定压力时，压力油便经过C、滑阀12上的节流孔反D、力推开导阀的阀芯而将导阀打开，于是便有一部分油经过滑阀12的中心孔，由回油口排出，这样就造成小孔8两端的压差，〃腔的压力就低于。腔的压力，在不平衡压力的作用下，滑阀12向上移动，使4管的部分油从回油口排出，从而保持系统的压力不超过实际需要的工作油压pa2）调压作用与电液调压装置配合，控制工作油压在p范围内变化可调。由油泵产生的压力油，由K管进入。腔，并通过节流孔8进入以G腔，滑阀12受。腔、〃腔及辅助弹簧11的作用，以一定的开口度，处于暂时平衡状态。如果〃腔压力小于。腔压力，滑阀上移离开阀座，结果经回油管流入油箱的流量增大，于是。腔压力相应下降，滑阀又向下移动，开口度减小，经过回油管流入油箱的流量减小，工作压力上升，。腔内压力也随着上升，滑阀处于新的平衡状态。若D腔压力大于。腔压力，滑阀向下移动，与阀座之间的开口度减小，于是4管处压力上升，滑阀重新处于新的平衡状态。这样，在调压过程中，溢流阀的滑阀跟随〃腔内压力的变化，经常处于上下运动状态，而其平衡状态是暂时的、相对的。由此可见，利用溢流阀节流原理进行调压的过程，就是控制〃腔内压力变化的过程。因为〃腔内压力变化，能导致｛管的压力变化，也就是液压站的压力变化。但是〃腔的压力又如何控制呢？〃腔内的压力变化由电液调压装置来控制的。电液调压装置是一个电气机械转换器，它将输入的电讯号转换成机械位移。控制杆5受十字弹簧2的作用有向上运动的趋势，在控制杆5上还固定有一个动线圈3,当司机操纵制动闸操纵手把向动线圈3输入直流讯号后，动线圈便在永久磁铁4的作用下产生位移，此位移的大小决定于输入直流讯号的大小。当输入直流电讯号达到规定的最大值（本系统为250mA）时，挡板16与喷嘴间的距离为最小，此时G腔内压力达到最大值。当输入动线圈3的直流讯号减小甚至消失时，控制杆5下方的挡板16被十字弹簧2提起，使挡板与喷嘴离开一定的距离，因而G腔内油压也就相应地下降一定的数值。因6腔与〃腔相通，所以6腔压力的变化也就是〃腔压力的改变，最终使盘式制动闸油缸内的油压也相应地随之改变，从而可达到调节制动力矩的目的。综上所述，工作制动时，油压大小的调节原理和过程的联锁反应，可归纳为如图6—10所示的方框图。|制动M操以J把的角位移|1 fl簟用机电乐的变化动线周电流的变化I—>I指板的位修IgNik力的交回 \—旧D肿酎力的变化।~»—“济钝的位妙~k情1力的变化;—i-H液及站根力的变化 _»流M图6-10工作制动时油压的调节原理和过程方框图TY-D/S型液压站主要组成部分如图6-8所示。TY「D型液压站适用于带盘形制动系统的多绳摩擦式提升机和XKT、XKT-B,JK型单绳缠绕式单滚筒提升机；TY「S型适用于XKT、XKT-B、JK型单绳缠绕式双滚筒提升机。TY-D/S型液压站是由工作制动部分和安全制动部分在系统上相互独立的两大部分组成。工作制动部分由电机1、叶片泵2、网式滤油器3、纸质滤油器4、电液调压装置5及溢流阀6等分别组成两套油路系统，一套油路工作、另一套油路备用。在提升过程中，电机1带动油泵2连续运转，此时，安全制动电磁阀£、有电。油泵产生的压力油经滤油器4、液动换向阀7、安全制动阀9、10、，维力管、8管分别进入死滚筒和活滚筒的盘形制动器油缸。工作油压的调节，则由并联在油路的电液调压装置5及溢流阀6相互配合进行。制动时，司机将制动手把拉向制动位置，在全制动位置时，自整角机发出的电压为零，对应的电液调压装置动线圈输入电流为零，挡板在最上面位置，油从喷嘴自由喷出，液压站压力最低。盘形制动器油缸内的压力油，经溢流阀流回油箱，盘形弹簧恢复其松闸状态下的压缩变形，推动筒体、闸瓦，带动活塞移动，使闸瓦压向制动盘，进行制动。松闸时，司机将手柄推向松闸位置，在全松闸位置时，自整角机发出的电压约为30匕相对应的动线圈输入电流约为250mA,挡板在最下面位置将喷嘴全部盖住，液压站压力为最大工作油压，则压力油推动活塞，带筒体、闸瓦移动，压缩盘形弹簧，松闸。安全制动部分由电磁阀£、6/、&、G、减压阀11、溢流阀8、弹簧蓄能器14等元件组成。对单绳缠绕式双滚筒提升机，增加了电磁阀G、G，以供调绳时使用。2、安全制动时的二级安全制动特性二级安全制动，就是将某一特定的提升机所需要的全部制动力矩，分成两级进行。施加第一级制动力矩后，使提升机产生符合《煤矿安全规程》规定的安全制动减速度，然后施加第二级制动力矩，使提升机能平稳可靠地停车。对于提升能力大、速度高的大型提升机，由于系统的惯量很大，在安全制动时如果产生过大的减速度，会使提升钢丝绳、井架和井筒设施因过大的动负载而损伤；减速器的齿轮产生猛烈的冲击；乘罐人员不舒服；多绳摩擦式提升机可能引起钢丝绳在主导轮摩擦衬垫上滑动等。为避免这些情况的产生，应采用二级制动。获得二级安全制动的方法是将1台提升机的盘形制动器分成数量相等也可不等的两组，每组的油管分别与液压站的力管、6管相连(如图6—8)。一级制动油压值是通过减压阀11和溢流阀8调定的。通过减压阀11的油压值“'，故弹簧蓄能器14里的油压为p「，而溢流阀8调定的油压值为p”pi比pj大0.2~0.3MPa,pi即为第一级制动油压。当发生紧急情况时，电气保护回路中有关接点断开，电动机、油泵停止转动，安全制动电磁阀圆G/断电，与A管相连的盘形制动器的压力油通过制动电磁阀9,迅速回油，油压降至零。与8管相连的盘形制动器的压力油通过安全制动电磁阀10,一部分经过溢流阀8流回油箱，另一少部分进入弹簧蓄能器14内，使其油压由p；增加到第一级制动油压口。这时，所产生的制动力矩，即第一级制动力矩四”，经过电气延时继电器的延时后，电磁阀&断电，G5通直流电，使与6管相连的盘形制动器的油压全部降到零，使制动力矩达到最大值〃”即全制动状态。当解除安全制动时，可令安全制动电磁阀名、及电动机通电，则46管同时与液压站进油路接通，压力油进入盘形制动器，松闸。二级安全制动特性如图6—11所示。图二级制动特性2一空行程时间； 级制动时间：MM——级制动力矩；M沸一最大制动力矩3、调绳离合器的控制在双滚筒提升机液压站中，还有二位四通阀15、二位二通阀16两个元件。其作用为控制离合器“打开”或“合上调绳开始，使安全制动电磁阀G、断电，提升机处于全制动状态。当需要打开离合器时，使二位四通阀电磁铁金、二通阀16电磁铁G,通电，则油路通，高压油经4管进入调绳离合器油缸的离开腔，使活滚筒与主轴脱开。此时，使G,通电，使死滚筒解除安全制动(活滚筒仍处于制动状态)，进行调绳操作。调绳结束后需合上离合器时，使G,再断电，死滚筒又处于制动状态。这时使£断电，则压力油经£管进入调绳离合器油缸合上腔，使活滚筒与主轴合上。最后使G断电，切断通入离合器的油路，并解除安全制动，恢复正常提升。对于直流拖动、自动化程度较高的提升机，由于速度控制性能较好，运行参数稳定，一般情况下机械闸不参与速度控制，制动力矩不需要调节，仅起安全和提升终了时起定车作用，液压系统可大为简化。6.3.5液压的调式与维护(-)液压站的调试1、液压站的调试要求(1)油压要稳定。要求油压在p=4MPa以上时，其波动值不大于±0.4MPa；当油压p=4MPa以下时，其波动值不大于±0.2MPa。(2)油压一电流特性在p=0.5~4MPa之间应近似线性关系；而且随动性要好(油压滞后电流的时间不大于0.5s)；重复性要好(对应于同一电流值的油压上升特性线与下降特性线上的油压值之差不大于0.3MPa)o(3)在油压一电流特性曲线中，当电流为零时，其残压不应大于0.5MPa.。(4)在紧急制动时，液压站应具有良好的二级制动性能；①一级制动油压值”应在油压4~lMPa之间任意可调；©一级制动时间应在10s内可调；③在一级制动延时10s内，其一级制动油压“下降值不大于0.4MPa。2、液压站的调试过程(1)清洗油箱及有关管路和各个液压元件。(2)将油箱注满规定的液压油后，按液压站的电控原理图进行正确接线。(3)为了更好地试验液压站的各种性能，其中包括渗漏现象，故应在6.5MPa的油压条件下对液压站进行试验。(4)工作制动部分的调试应在二级制动安全阀G、G/不通电的情况下，作如下调整：①拧松溢流阀手把，起动油泵电机，用手将电液调压装置的控制杆轻轻下压，此时观察油压表的读数，若油压未达到6.5MPa,可以旋拧调压装置中溢流阀的手把，直到使油压上升到6.5MPao。使电液调压装置线圈电流为零，改变控制杆的上、下位置，调整制动系统的最小残压值，使残压不大于0.5MPa。@调整液压站的油压达到最大工作油压时，注意记录电液调压装置动线圈所对应的电流值4,，即为实际使用的电流值(一般，＜25mA)。根据此，值调整电控装置，使操纵台制动手把在全行程范围内移动时，当电流在lOmA'，之间变动时，注意观察油压波动原因、跟随性、重复性、有无较大噪音等。在以上性能均能满足使用要求的条件下则可进行另一套工作制动部分的调试，调试过程同上。(5)安全制动部分的调试：①将电磁阀以GJ、G,通电，力管、8管的制动器通入高压油，观察压力表是否达到6.5MPa及各阀之间是否有渗漏油现象，并观察盘形制动器动作情况。②调节减压阀11和溢流阀8,使弹簧蓄能器的油压分别具有5、4、3、2……1.5MPa等。在这些油压状态下，使电磁阀以氏'断电，并通过调整电气部分的延时继电器，使电磁阀&、&在不同的时间内，分别延时断电使油路通和延时通电使油路通，使8管的盘形制动器油压降为零，达到全制动状态。③一级制动油压值”靠减压阀11和溢流阀8共同调定;一级制动延时间由电控部分的延时继电器调定。◎作二级安全制动试验，观察弹簧蓄能器14的动作情况，若发现动作不灵活或有卡紧现象，应拆开及时调整。合各电磁阀接线时，应严格按液压站的电控原理图进行接线，并要特别注意各阀的铭牌，严禁将交流阀与直流阀接错，以免烧坏电磁铁。(-)液压站的维护液压站在使用中的维护及注意事项主要有：(1)、要注意排除系统油液内的空气。液压系统中所有的油液可压缩性很小，在一般情况下它的影响可忽略不计。但是低压空气的可压缩性很大，约为油液的10000倍，所以即使系统中含有少量的空气，它的影响也是很大的。溶解在油液中的空气，当压力低时就会从油液中逸出，产生气泡。当压力高时，在压力油的冲击下，这些气泡又会被击碎，急剧地受到压缩，使系统工作时产生噪音，在提升机制动过程中会使制动器发生颤动，在盘式制动器工作时将会延长松闸时间。因此从液压站到盘式制动器连接的油管及制动油缸内部不得留有空气，特别是在机器新安装，第一次向制动油缸充油时尤为重要。油压不宜过高，约在0.5、lMPa即可。充油前，将所有油缸上排气螺钉拧松，由于制动油缸位置较高，管子内的空气在压力油作用下均被挤入制动油缸，并从排气螺钉排出，直到有压力油冒出时，表明气体已排尽，于是将排气螺钉拧紧。在机器运转一定时间后，还可能有少量空气侵入，所以，当发现松闸时间较长时，应进行排气。（2）、油泵吸油管浸入油中不宜太短，以免在吸油口处形成旋涡，将空气吸入油泵；所有回油管出油口均需在油箱液面以下。油泵吸油管和系统回油管在油箱中距离不能太近，以免回油飞溅，搅成泡沫，也容易将空气吸入油泵。（3）、油箱内的油面不应低于规定的高度，以保持油箱中有足够的油量。在工作过程中油液会有耗损，需要及时补充新的油液。向油箱加油或换油时，必须通过液压站的专用加油装置进行，而不应在其它位置将油液注入油箱。（4）、如果系统中密封元件不好，管接头以及液压元件接合处的螺钉拧不紧，外界空气都会从这些地方侵入，所以平时要及时地更换失效的密封元件和磨损超限的液压元件。（5）、油的质量对液压站的安全运转有特别重要的意义。在运转中要确保油液的清洁，防止油液中混入杂质或污物，否则就会使液压站产生各种故障。在液压站所有的泵及阀类元件中，相对运动件间都有很好的配合表面，这些配合表面间的间隙都很小。此外，在液压元件中也有不少的阻尼孔、节流孔等，如果油液中混入污物，就会使这些小孔被堵塞，使液压元件不能正常工作。如果污物进入阀芯与阀体的配合表面，就会划伤配合表面，使泄漏增加，有时甚至使阀芯卡住，造成阀的动作失灵。油液中污物过多，还会使油泵吸油口处的滤网被堵塞，造成吸油阻力过大，使油泵不能正常工作。油液中的污物也会使油变质，失去原有的性能。总之，在液压系统常见的故障中，有不少是由于油液不干净造成的。因此经常保持油液的清洁，是维护液压站的一个重要方面。工作中应注意两个问题：中工作中应当经常检查滤油器的工作状况。对粗滤油器应定期清洗。纸质油器使用一定时间后，纸质滤芯会被脏物堵塞而失效，失效的滤芯不能清洗复用，而需要更换新的滤芯；©油液工作一定时间后会发生化学变化，油质发生变化会失去原有的性能，影响油压的稳定性。因此必须根据工作情况定期换油，至少每半年更换一次。当油面有大量泡沫及沉淀物时,也必须更换。（6）、平时要注意检查油液的温度，液压站温度最好维护在通常温度（20C）下工作。油温过高或过低都会影响油液的工作特性。为此，在液压站上安设电触头温度计：当油温上升到上限（一般为65C）时，上限触头闭合，发出信号，如油温不降低，则在第二次提升时，它可使提升电动机不能通电。停车时间较长或更换油液后，如果油温过低应当预热，以免影响液压站工作的稳定性。最简便的预热方法是开动液压站油泵运转一段时间，待油温升高后再工作。4矿井提升机的安全保护装置《煤矿安全规程》第427条规定：提升机必须具有以下九种安全保护装置：防止过卷装置、防止过速装置、过负荷和欠电压保护装置、限速装置、深度指示器失效保护装置、闸间隙保护装置、松绳保护装置、满仓保护装置、减速功能保护装置.防止过卷装置：当提升容器超过正常终端停止位置（或出车平台）0.5m时，必须能自动断电，并能使保险闸发生制动作用。.防止过速装置：当提升速度超过最大速度15%时，必须能自动停电，并能使保险闸发生作用。.过负荷和欠电压保护装置：在提升机的配电开关上设有过电流和欠电压保护装置，在过负荷或欠电压情况下使配电开关自动跳闸，切断提升电动机电源，并使保险闸发生作用。.限速装置：提升速度超过3m/s的提升绞车必须装设限速装置，以保证提升容器（或平衡锤）到达终端位置时的速度不超过2m/s。如果限速装置为凸轮板，其在1个提升行程内的旋转角度应不小于270°。.深度指示器失效保护装置：当指示器失效时，能自动停电并能使保险闸发生作用。.闸间隙保护装置：当闸间隙超过规定值时，能自动报警或自动断电。.松绳保护装置：缠绕式提升绞车必须设置松绳保护装置并接入安全回路和报警回路，在钢丝绳松弛时能自动断电并报警。箕斗提升时，送绳保护装置动作后，严禁受煤仓放煤。.满仓保护装置：箕斗提升的井口煤仓仓满时能自动报警和自动断电。.减速功能保护装置：当提升容器（或平衡锤）达到设计减速位置时，能示警开始减速。.防止过卷装置、防止过速装置、限速装置、减速功能保护装置应设置为相互独立的双线型式。第七章提升机的电力拖动与控制井提升机电力拖动矿井提升机使用的电力拖动装置有交流绕线型感应电动机、直流他激电动机和交流同步电动机三大类。7.1.1交流绕线型感动机拖动长期以来，我国广泛使用交流绕线型感应电动机拖动。与直流他激电动机拖动比较，其主要的优点是：系统简单，设备价格较低且技术比较成熟。交流绕线型感应电动机拖动在加速阶段采用附加电阻调速，效果良好。但是在减速阶段，当需要较小正力减速时，由于特性曲线过软，因而调速过程不够理想；当减速阶段形成制动时，调速性能却十分令人满意，这在副井下放货载时尤为重要。我国矿井地面提升机，大容量交流电动机常用YR系列及YRZ系列三相绕线转子异步电动机，中等容量交流电动机常选用JQR系列、JR系列三相绕线转子异步电动机。井下提升机为了防潮，常选用防潮性能较好的封闭型结构或加强绝缘的交流电动机，如JRQ系列、JRQ2系列三相绕线转子异步电动机；采区上、下山绞车及高沼气矿井，则应采用JBR系列绕线转子防爆异步电动机。交流电动机的电压与其容量有关，通常电动机容量在200KW以下时为低压380V,250KW以上时为高压6000V,200-250KW之间，有低压的，也有高压的，最好采用高压的。1.2.直流他励电动机拖动直流他励电动机拖动装置是利用改变直流电动机外供电压的方法来调速的，调速性能好，且与负荷大、小及正、负无关。矿井地面提升直流电动机常采用ZD、ZJD系列。按电枢直径尺寸的大小，划分为大型和中型。直径超过①1000mm的为大型，直径在中423mm〜①1000mm的为中型，直流电动机的直流电源如采用直流机组电源供电，直流发电机常选用ZF、ZJF系列。直流发电机电压一般应比电动机电压稍高一些，以补偿电枢电路内的压降。拖动直流发电机的交流同步电动机，常用TD系列。对于可控硅供电的直流电动机，则采用专用电动机。直流他励电动机拖动装置的交流设备可分为两大类：发电机一电动机（F-D）系统和晶闸管一电动机（SCR-D）系统。若采用F-D系统时，还需增设两个略大于主电机容量相同的大型电动机，即直流发电机和拖动它的交流同步电动机。3.交流氓步电动机拖动交流同步电动机与直流他励电动机相比，具有制造简单、造价低、电动机效率高、维修简单、噪声小等特点。交流同步电机采用晶闸管交一叉变频供电，由计算机控制，可实现主井箕斗提升自动化和副井罐笼提升半自动化。在我国，交流拖一般采用“异步电机+转子串电阻加速+高压接触器换向+动力制动减速+继电器控制”的传动控制方式，直流拖动在20世纪70年代采用“可控硅供电-电动机+模拟调节+继电器控制”的控制方式。90年代以来，一方面，我国新建矿井从国外引进了一部分全数字控制的提升中机，运行效果良好，但价格昂贵，另一方面，国内相关行业科研单位和生产厂家也开始对提升机全数字控制技术进行研究开发并取得了满意的成果。2.提升机的电气制动系统目前在西方发达国家，提升机电力传动系统已普遍采用了全数字控制技术，如交流拖动的全数字变频控制、直流拖动的全数字调速控制等，但由于交流绕线型感应电动机拖动提升机在我国使用很广，因此，我将主要以TKD—A型电控系统为例，介绍交流绕线型感应电动机拖动的控制系统。2.1.电气制动系统的类型和特点电动机可以把电能转化为动能，即输入为电能，输出为动能。(1)发电制动。电动机运行时由于受外力驱动，当转速超过某一临界转速时，输出由正转矩变为负转矩，电动机变为发电机运行，发出的电能送回电网，电动机运转起到制动作用，感应电动机的同步转速就是这一临界转速。矿井提升机重载下放全速运行时，运行不会超速就是发电制动的作用。(2)动力制动，又称为能耗制动。把电动机定子绕组输入给直流电流，则定子建立静止磁场，当转子在外力驱动下转动时，转子绕组同静止磁场产生相对运动，转子绕组便产生电势,通过外回路电阻产生的电流又建立了动磁场，转子动磁场同静磁场相互作用产生的制动称为动力制动。(3)反接制动。为了使电动机快速停车或逆转，将电动机电源从电网上拉下来，再接入同原运转方向相反的电原，使电动机产生负转矩称为反接制动。反接制动力矩较大且制动快，但所产生的电流冲击和力矩冲击也很大，在提升机上应用较少。(4)变频和低频发电制动。采用变频和低频发电电源的拖动系统，可以以发电制动的方式实现电气制动。2.2.动力制动装置.动力制动装置的类型常用的动力制动装置由：KZG—3型三相晶闸管动力制动柜、KZG—2型单相晶闸管动力制动柜和动力制动电动机一直流发电机组三种。KZG—3型三相晶闸管动力制动柜，其主回路为三相桥式半控整流电路，采用磁放大器综合放大信号的单闭环晶闸管动力制动系统。KZG—2型单相晶闸管动力制动柜，其主要回路为单相桥式半控整流电路，采用脚踏自整角机输出和磁放大器综合比较信号控制的单闭环晶闸管动力制动系统。(3)动力制动电动机一直流发电机组，用低压感应电动机拖动直流他激发电动机的机组,为主电动机提供制动电流，直流输出地大小通过直流他激发电机的机组，为主电动机提供制动电流，直流输出地大小通过调节他激磁电流控制。.晶闸管动力制动系统的特点(1)系统有良好的静态特性，可以缩短爬行时间，增加提升能力。(2)效率高，节约电能，占地小。(3)无旋转部分，无振动，无噪声。(4)故障率低，维修能量小。7.2.3.微机拖动置主井提升容器采用能自动装卸载的箕斗，当箕斗接近终点时需要自动减速，并能稳定地进入曲轨完成自动卸载的低速爬行程序。在直流拖动系统中，由于他激直流电动机的良好特性，只要降低电枢两端电压，便可获得稳定的低转速运行，所以不需要微机拖动装置，而在交流拖动系统中的主井提升中则应有微机拖动装置。常用到的微机拖动装置是用一台小于主电动机十几倍的低压电动机和减速机，通过气囊离合器与主电动机轴结合后，带动提升机低速运行。气囊离合器是需要压缩空气来操作离合的。2.4.低频制动低频拖动不需要增加机械设备，利用低频3〜5Hz交流电源直接送入主电动机，使其低速运行。低频电源：（1）低频发电机组。由一台交流电动机带动低频发电机。（2）晶闸管交直交变频装置。这是一种利用硅整流器将工频交流电源变为直流电源，再用晶闸管将直流电源变成需要的低频交流电源的变频装置。（3）晶闸管交一交变频装置。它是用晶闸管元件构成的、将交流工频电源直接变成低频电源供提升主电动机使用的变频装置。3.提升机的拖动控制系统3.1.电气控制系统的组成我国常用的交流拖动电气控制系统：与KJ型提升机配套的KKX型电气控制系统；与JK型提升机配套用地TKD—A型电气控制系统。滚筒直径为L6m以下的提升机，多采用KGJ1鼓型控制器线路和磁力站加速接触器控制线路。多绳摩擦式提升机的电气控制系统有JKMK/J或JKMK/J—A型控制系统等。提升机电气控制系统的组成及作用：（1）主电动机。提升机的原始动力。（2）高压开关。双电源进线，能实现过电流和欠电压跳闸保护。（3）高压换向器。用做主电动机的通电、断电和换向。（4）动力制动接触器或低频电源接触器。座位投入动力制动电源或低频制动电源只用。（5）磁力站。对交流绕线式一步电动机的启动、制动、停车、换向进行控制，并具有提升机必要地电气保护和连锁装置。（6）电气制动电源装置。包括：①单相或三相晶闸管电源柜。②低频发电机组或晶闸管低频电源柜。（7）操作台。以主令控制器为主，对提升电动机的启动、加速、减速、停车、换向进行控制。（8）辅助控制设备。包括：①微机拖动装置。在主电动机减速终了、提升机进入爬行阶段时投入微拖动，以便在停车前获得一段为拟定的低速爬行阶段，实现准确地安全停车。②测速发电机。显示提升机速度的大小，配合实现超速、限速保护。③深度指示器。显示提升容器实际位置，包括速度给定（限速凸轮圆盘压碰自整角机发出给定信号）、精针指示（刷子开关动作，接通电路，投入精针指示提升容器的准确位置）、自动调零(偏差信号控制调零电动机)、安全保护(过电流，欠电压，超速、限速保护)等。④自整角机和磁放大器装置。起控制和安全保护的作用。3.2.TKD—A型号电气控制系统TKD-A电气孔立志系统由主回路、辅助回路、测速回路、安全回路、可调闸控制回路、控制回路、调绳闭锁回路、减速阶段限速保护回路、动力制动回路和自整