矿井提升机的制动与安全保护装置(提升机的培训班)

矿井提升机的制动系统和安全保护装置1第一部分：提升机的制动装置授课内容：矿井提升机的制动装置的类型、结构特点教学目的：通过讲授使学员能熟悉和掌握矿井提升机的制动装置的作用、类别和结构特点等2教学重点：矿井提升机制动器的结构，作用原理教学难点：矿井提升机制动器的结构，作用原理授课方法：多媒体课件3【讲解】

什么是制动装置，它有什么作用？所谓的制动装置就是人们通常所说的制动闸，其作用就是在机械车辆在紧急情况下或是停车时对机械车辆进行施闸制动的装置。制动装置的组成：由制动器（执行结构）和传动结构组成。

4制动器是直接作用在制动轮或制动盘上产生制动力矩的机构。按其结构可分为：块式和盘式两种传动机构是用来控制和调节制动力矩的，按其传动能源可分为油压、风压和弹簧三种。5一、制动装置的作用【讲解】1、制动装置的作用（1）在提升终了时或停机时，闸住提升机的滚筒或摩擦轮，即正常停车；（2）在减速阶段及下放重物时参与提升机的控制，即工作制动；6（3）当发生事故或紧急情况时，能迅速闸住提升机，即安全制动；（4）双滚筒提升机在更换提升水平、更换钢丝绳和调绳时，闸住游动滚筒，松开固定滚筒。72、制动装置的技术要求按照《煤矿安全规程》及有关技术规范，提升机（绞车）的制动装置必须达到下列要求：（1）提升机必须装设操作工不离开座位即能操作的常用闸（即工作闸）和保险闸（即安全闸）。保险闸必须能自动发生制动作用。

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《煤矿安全规程》第四百二十八条规定：常用闸和保险闸共同使用1套闸瓦制动时，操纵和控制机构必须分开。双滚筒提升绞车的2套闸瓦的传动装置必须分开。

9对具有2套闸瓦只有1套传动装置的双滚筒绞车，应改为每个滚筒各自有其控制机构的弹簧闸。提升绞车除设有机械制动闸外，还应设有电气制动装置。10（2）《煤矿安全规程》第四百二十九条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。常用闸必须采用可调节的机械制动装置。（3）提升机除有制动装置外，应加设定车装置，以便调整滚筒位置或修理制动装置时使用。11（4）《煤矿安全规程》第四百三十一条保险闸或保险闸第一级由保护回路断电时起至闸瓦接触到闸轮上的空动时间：压缩空气驱动闸瓦式制动闸不得超过0.5s，储能液压驱动闸瓦式制动闸不得超过0.6s，盘式制动闸不得超过0.3s。12对斜井提升，为保证上提紧急制动不发生松绳而必须延时制动时，上提空动时间不受此限。盘式制动闸的闸瓦与制动盘之间的间隙应不大于2mm。保险闸施闸时，杠杆和闸瓦不得发生显著的弹性摆动。13（5）《煤矿安全规程》第四百三十二条提升绞车的常用闸和保险闸制动时，所产生的力矩与实际提升最大静荷重旋转力矩之比K值不得小于3。14（6）在调整双滚筒绞车滚筒旋转的相对位置时，制动装置在各滚筒闸轮上所发生的力矩，不得小于该滚筒所悬重量（钢丝绳重量与提升容器重量之和）形成的旋转力矩的1.2倍。15（7）立井和倾斜井巷中使用的提升绞车的保险闸发生作用时，全部机械的减速度必须符合表1-1-1的要求。16表1-1-1全部机械的减速度规定值≤5≤Ac

≤Ac*

上提重载≥1.5≥0.3Ac≥0.75

下放重载＞30°15°≤θ≤30°<15°运行状态倾角减速度规定值/（m/s2）17*Ac=g(sinθ+fcosθ)式中

Ac—自然减速度，m/s2；

g—重力加速度，m/s2；

θ—井巷倾角，(°)；

f—绳端载荷的运行阻力系数，一般取0.010～0.015。18

对摩擦轮式提升绞车常用闸和保险闸的制动，除必须符合本规程第四百三十一条和第四百三十二条的规定外，还必须满足以下防滑要求：19①各种载荷（满载或空载）和各种提升状态（上提或下放重物）下，保险闸所能产生的制动减速度的计算值，不能超过滑动极限。钢丝绳与摩擦轮间摩擦系数的取值不得大于0.25。由钢丝绳自重所引起的不平衡重必须计入。20②在各种载荷及提升状态下，保险闸发生作用时，钢丝绳都不出现滑动。严禁用常用闸进行紧急制动。

21（8）制动器的工作行程不得超过全行程的3/4,必须留有1/4作为调整时备用。提升机操作工操作台上制动把手的移动应当灵活，在抱闸位置时，应有定位器来固定把手，防止把手从抱闸位置自动向前移动。22（9）制动轮的椭圆度在使用前（新安装或大修后）不得超过0.5～1mm;使用中如超过1.5mm时，应重新车削或更换。23二、制动装置的原理【讲解】

制动装置分为角移式、平移式和复合式3种结构特点：角移式制动器结构简单，但压力及磨损分布不均，制动力矩较小，多用于中、小型提升机。平移式及复合式制动器的压力分布较均匀，主要用于大型提升机。241、角移式制动器（1）角移式制动器为KL或BM型矿井提升家的配套产品，结构如图7-1所示（教材167页）。（2）角移式制动器的油压制动系统，结构如图7-2所示（教材167页）。252、平移式制动器平移式制动器的驱动采用压气系统，结构如图7-3所示（教材169页）。3、盘型制动器盘形制动器的闸瓦间隙按规定不得超过2mm,一边调定在1-1.5mm之间，其制动空行程时间规定不得超过0.3s。其结构如图7-4所示（教材170页）。26三、液压站【讲解】

液压站是矿井提升及制动系统的驱动和调节压力的机构，其性能和质量的好坏直接关系到设备与人身安全的重大问题。国内液压站的型号为T130和TE131型。271、液压站的组成为了确保提升的正常工作，液压站油箱中间用钢板隔开，相当于二个独立油箱，并带有两台叶片泵装置，一台工作，一台备用。这两套工作制动部分均有相同的电动机、油泵、滤油器、电液调电压装置、液动换向阀等部件。对单绳双筒提升来说又在此基础上增加了电磁阀18（G1、G2）以供调绳使用（见图1）。282、液压站的主要作用（1）可以为盘形制动器提供不同油压值的压力油，根据提升机的实际需要，产生不同的工作油压，控制盘形制动器的工作制动力矩，从而实现工作制动。29（2）安全制动时，可以使制动器的油压经过延时，迅速回到0，使制动器达到全制动状态。（3）可以供给控制单绳双滚筒提升机调升装置所需要的压力油，打开离合器，进行调绳或更换提升水平。3、液压站的结构和原理30液压站工作原理图31

为了确保提升的正常工作，液压站油箱中间用钢板隔开，相当于二个独立油箱，并带有两台叶片泵装置，一台工作，一台备用。二泵替换工作时，由液动换向阀13自动换向，两台叶片泵装置放在油箱侧面地面上，便于维修。安全制动部分由电磁阀G3、G4、G5、G6、减压阀9、溢流阀8、蓄力器12等件组成。对单绳双筒提升来说又在此基础上增加了电磁阀18（G1、G2）以供调绳使用（见图1）。32

液压站为盘形制动器提供了不同油压的油，油压的变化，由电液调压装置b来调节，这时安全制动部分的电磁阀G3、G4、G5带电，油路通，压力油通过管路分别进入盘形制动器，油压的变化，通过提升机司机控制电液调压装置的电流大小来实现的，从而达到了调节制动力矩的目的，电液调压装置原理见图3。33电液调压装置的作用如下：①根据提升机的实际工作额定负荷，确定最大工作油压值Pmax是通过手柄9来调定的。②通过改变动线图3的电流大小，实现系统油压的可调性。

34压力油由K处进入，一路去溢流阀的C腔，另一路经精过滤芯14、节流螺塞13到G腔和溢流阀D腔（原溢流阀内的阻尼孔被堵住），当动线圈3的电流增加时，控制杆5下移，与喷嘴b的的距离缩短，G、D两腔的压力升高，溢流阀阀芯12下降，从R口溢出的油量减少，这样C腔的压力逐渐升高，阀芯12又处在新的平衡位置，动线圈3电流继续增大，当控制杆5向下的力大于喷头处向上的液动力时，控制杆5盖住喷头孔，这时K处油压最高，就是系统的工作压力。当动线圈3电流为零时，控制杆处于组高位置，这时R处的油压最低，即为残压。35

系统正常工作时，电磁铁G3、G4、G5通电TE130液压站G1、G2、Gb断电（TE131液压站G6断电），压力油通过电磁阀11、17分别进入制动器，开闸，保证提升机正常运转，同时压力油经过减压阀9、单向阀10，进入弹簧储力器12达到某一指定的一级制动油压值PⅠ级。36当提升机实现安全制动时（其中包括全矿停电）电机3断电，油泵停止供电，电磁铁G3、G4断电，TE130液压站固定卷筒制动器（TE131卷筒右边制动器）的压力油讯速回油箱，油压降到零。TE130液压站游动卷筒制动器（TE131液压站卷筒左边制动器）的压力油经电磁阀11一部分压力油到弹簧储力器12内，另一部分由溢流阀8溢流回油箱，使这局部系统内的油压值，保持一级制动油压值PⅠ级，再经过延时继电器延时，电磁铁G5延时断电，G6延时通电，使油压迅速降到零，达到全制动状态。37

以上这个过程使提升机紧急制动时获得了良好的二级制动性能，其特性见图4，从P2即A点降到B点，此时TE130液压站固定卷筒制动器（TE131液压站卷筒右边制动器）处于制动状态，整个卷筒受到1/2制动力矩，当TE130液压站游到动卷筒制动器（TE131液压站卷筒左边制动器）油压值降到一级制动油压值P1级时，作用在制动器里的油压（从B点降到C点时），延时t1后到达D点，此时提升机已停车，电磁铁G5延时断电，G6延时通电，油压P1级降到零（即从D点到E点），完成了二级制动，以三倍静力矩的制动力矩把卷筒抱死，安全停车。38

安全制动时，电磁铁G3、G4必须断电，油泵电机和电液调压装置上的动线圈都断电，电磁铁G5延时断电，以保证二级制动特性，对于竖井当提升容器运行到井口时G5应立即断电设有延时要求，防止过卷，TE130、TE131各电磁铁动作要求见图1、2各电磁铁工作状态表。39403电液调压装置1-固定螺钉；2-十字弹簧；3-动线圈；4-永久磁铁；5-控制杆；6-喷头；7-中孔螺母；8-导阀；9-调压螺栓；10-定压弹簧；11-辅助弹簧；12-滑阀；13-节流阀；14-滤芯413、二级制动原理盘闸制动器分成两组，分别与液压站的“A”管，“B”管相连。安全制动时，二级制动安全阀断电，与“A”管相联的制动器通过安全阀直接回油，很快抱闸，所产生的力矩为最大力矩之半，提升速度下降。同时与“B”管相联的制动器则通过安全阀的节流阀以较缓慢的速度回油，产生第二级制动力矩。二级制动力矩特性可以通过调节安全阀的节流杆来改变。42综上所述，调压过程可归纳为：制动手柄角位移——自整角机电压变化——动线圈电流变化——挡板位移——G腔及D腔压力变化——溢流滑阀位移——K腔压力变化——制动油缸压力变化。本系统在安全制动时，可以实现二级制动。二级制动的好处是既能快速、平稳地闸住提升机，又不致使提升机减速度过大。43第二部分：提升机的安全保护装置授课内容：矿井提升机的各种保护装置的类型及作用教学目的：通过讲授使学员能熟悉和掌握矿井提升机的安全保护装置类型、作用、结构特点等44教学重点：矿井提升机制动器的结构，作用原理教学难点：矿井提升机制动器的结构，作用原理授课方法：多媒体课件45《煤矿安全规程》对安全保护装置的有关

安全规定【讲解】

为了使提升设备安全运转，保证提升人员的安全及维持矿井的正常生产，矿井提升设备必须具有灵敏可靠的安全保护装置。

《煤矿安全规程》第四百二十七条规定：提升装置必须装有下列保险装置，并符合要求。461、防止过卷装置【讲解】

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。提升速度大于3m/s的提升系统内，必须设置防撞梁和托罐装置，防撞梁不得兼作它用47立井提升装置的过卷高度和过防距离，以符合下表规定，其中吊桶的提升，其过卷距离不得小于表内距离1/2；在过卷高度和过防距离内，应安设性能可靠的缓冲装置，吊桶提升不受此线；过防距离内不得积水和堆积杂物。48立井提升装置的过高度和过防距离提升速度m/s≤3468≥10过卷高度和过防距离m4.04.756.58.2510492、防止过速装置【讲解】

当提升速度超过最大速度15％时，必须能自动断电，并能使保险闸发生作用。503、过负荷和欠电压保护装置。【讲解】

在提升机的配电开关上调配有过负荷和欠电压保护装置，在过负茶或欠电压情况下使配电开关自动跳闸，切断提升机电动机电源，并使保险闸发生作用。514、限速装置【讲解】

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°。525、深度指示器失效保护装置【讲解】

当指示器失效时，能自动断电并使保险闸发生作用。536、闸间隙保护装置【讲解】

当闸间隙超过规定值时，能自动报警或自动断电。547、松绳保护装置【讲解】

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，松绳保护装置动作后，严禁受煤仓放煤。558、满仓保护装置【讲解】

箕斗提升的井口煤仓仓满时能报警和自动断电。569、减速功能保护装置【讲解】

当提升容器（或平衡锤）到达设计减速位置时，能示警并开始减速。防止过卷装置、防止过速装置、限速装置和减速功能保护装置应设置为相互独立的双线型式。立井、斜井缠绕式提升绞车应加设定车装置。57二、相关安全保护的原理1、过卷保护的原理【讲解】

过卷保护是由过卷开关实现的。过卷开关的作用是：当提升容器超过正常停车位置（或出车平台）0.5m时，必须能断开提升机的安全回路，并使保险闸发生作用。58防过卷装置的组成：由机械开关或无触点开关组成。目前主要采用机械限位开关，并将其成对地安装在井架上距正常卸载位置0.5m处。其接点串入提升机安全回路。为了起双重过卷保护作用，在深度指示器上也安装一对过卷开关。该处设置的过卷保护动作值一般为0.3m,比机械过卷开关的动作提前0.2m左右。

59数控提升机一般不设置机械水平监控器，所以，在主控程序中安全回路一节中增设软件保护，将软件过卷保护的动作值设定为0.3m，其原理同深度器上的过卷保护。当提升机过卷时，提升容器便碰击过卷开关，使安全回路断路，主电动机断电，同时使提升机保险闸发生作用。

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提升过卷以全速过卷破坏性为最大，全速过卷就是提升机在减速段没有减速，以等速段的最大速度速度碰撞过卷开关后，才投入紧急制动。它会造成短绳、提升容器坠落、毁坏井筒设施、使井架和箕斗等装载设备受到不同程度的损坏等事故，更为严重的是会造成罐内人员的伤亡。造成全速过卷的主要原因有：（1）减速开关失效。61（2）电气制动系统、可调闸闭环系统及限速保护系统的装置不完善，调试不正确。（3）速度给定装置在减速段不起作用，其原因：①方向继电器的触点熔焊，继电器因剩磁或机械阻力不释放；②限速凸轮板固定螺栓松动后移位，压不到自整角机；③深度指示器机械转动部分出现故障。（4）测速回路没有电压或电压降低，其原因：①测速回路断线而继电器没有动作；②测速发电机没有达到规定的电压。62防止全速过卷有以下措施：（1）对减速开关加强维修，深度指示器牌坊或限速圆盘上安装后备减速开关，并在井架或天轮平台上安装钢丝绳感应开关，使减速点实现“三保一”。（2）将电气制动、可调闸闭环及减速段限速保护这三个系统分别按要求调试可靠。（3）对深度指示器及速度给定自整角机和控制部分加强维修，并增加减速段2m/s的过卷保护。（4）将测速断线保护继电器整定可靠。632、满仓保护的原理【讲解】

（立井）详见教材p.179.页。643、松绳保护的原理【讲解】

提升机在井筒中运行时，如果提升容器在井筒中被卡住或是箕斗在卸载位置被卡住等现象发生时，若提升机继续运转，提升钢丝绳就会松弛，如不及时停止提升机运行，则容易造成容器以自由落体速度下落而拉断钢丝绳，导致坠斗事故的发生。松绳保护装置的作用是：当上述现象发生时能及时发出信号并断开提升机的安全回路使保险闸发生作用，消除隐患。65

在现场使用的松绳保护装置常用的主要有用限位开关动作控制的松绳信号装置、用感应导体控制的松绳信号装置、用晶闸管线路控制的松绳信号装置、专用于卸载位置的松绳保护装置四种。664、过负荷和欠电压保护装置的原理【讲解】

过负荷保护的原理主要是利用运行电流的大小来进行比较，当电枢电流大于设定的过负荷电流值时，过负荷继电器动作，禁止提升机运行。数控提升机的过负荷设置在驱动程序中，当电枢实际运行电流高于程序设定电流时，输出高电平，触发过负荷保护。67欠电压保护的原理是利用电压互感器的实际测量值动态地与设定保护值进行比较，低于设定的欠电压保护值，欠电压保护继电器动作，禁止提升机运行。685、限速装置【讲解】

数控提升机的限速保护一般是设置速度包络线，速度包络线的数值高于运行速度图2m/s。当提升机的实际运行速度高于包络线运行时，限速保护动作，禁止提升机运行。696、闸间隙保护装置【讲解】

该装置主要是利用设置在盘型闸上的位置传感器实际