畢業(yè)設計---礦井提升機控制系統(tǒng)設計

1、<p>　　內容摘要：礦井提升設備是礦井生產的主要設備之一，在礦井生產中占有主要的地位，是溝通井下生產與地面生產運輸的紐帶。礦井提升設備是一套復雜的機械-電氣機組。所以，礦井提升設備是礦山生產中具有舉足輕重作用的重大的大型設備。本設計首先對提升機主要設備箕斗、提升鋼絲繩、滾筒、天輪等進行規(guī)格的選型與設計，以及對提升機主要結構的作用進行了介紹分析。然后計算出提升機與井筒的相對位置以便于安裝。接著對提升機常見的故障進行了分析與提出

2、了預防措施。最后對提升機的制動部分與控制系統(tǒng)進行了總體設計。</p><p>　　關鍵詞：礦井提升機、箕斗、鋼絲繩、井筒、PLC控制</p><p>　　Abstract : hoisting equipment is the main mine production equipment, in mine production has principal position, Undergr

3、ound production is on communication with the ground production of transport links. Mine Hoist equipment is a complex mechanical-electrical unit. So, mine is mine equipment to upgrade the production plays an important rol

4、e in the major large equipment. </p><p>　　Design of the first major equipment hoist skip, rope, pulley, wheel and other specifications for the selection and design, and the hoist structure of the role of an

5、introductory analysis. Then compute the elevator shaft and the relative position for installation. Proceeded to hoist common fault with the analysis of preventive measures. Finally, the elevator part of the brake control

6、 system with the overall design. </p><p>　　Keywords : Mine Hoist, skip, rope, wellbore, PLC control </p><p><b>　　1、緒論</b></p><p><b>　　1.1 引言</b></p>

7、<p>　　礦井提升設備是礦井生產的主要設備之一，在礦井生產中占有主要的地位，是溝通井下生產與地面生產運輸的紐帶。礦井提升設備是一套復雜的機械—電氣機組。所以，礦井提升設備是礦山生產中具有舉足輕重作用的重大的大型設備。</p><p>　　礦井提升設備的作用是沿井筒提升礦山、矸石、下放材料、升降人員和設備等。礦井提升工作的特點是在一定的距離內，一較高的速度上下往復運行。礦井提升設備在生產過程中一旦發(fā)生事

8、故，就會影響全礦生產，甚至導致全礦生產停頓。所以礦井提升設備要求配有良好的控制設備和保護裝置。作為礦山機電技術人員，應當熟悉礦井提升設備的性能、構造和工作原理，提高安裝質量，合理使用設備，加強設備維護管理，并應采用診斷技術和相應的儀器設備，這對確保礦井提升工作的高效、安全可靠以及經濟的運轉，防止和杜絕事故的發(fā)生，加速礦業(yè)開發(fā)建設，都具有深遠的意義。</p><p>　　提升設備耗電量大，在金屬礦，耗電量有時能占全

9、礦的40%~50%。因此，對其高效運轉、提高效率以及節(jié)約能源必須予以高度的重視。加之，提升機一般無備用設備，所以礦井提升設備在礦井中占有十分顯赫的地位，屬于礦山的要害設備。由此可見，提升設備除了要對其精心設計、精心制造之外，提高安裝質量，合理地使用和維護好設備，確保其安全可靠地運行，預防和杜絕事故的發(fā)生，具有十分重要的意義。</p><p>　　目前，國外的礦井提升機正朝著體積小、重量輕、能力大、效率高、安全可靠

10、和自動化的方向發(fā)展。</p><p>　　1.2 研究目的與意義</p><p>　　礦井提升機是礦井大型固定設備之一，是煤炭生產運輸的主要工具，它擔負著提升煤炭、研石、下放材料、升降人員和設備的任務，是聯(lián)系井上與井下的唯一途徑，素有礦井“咽喉”之稱。提升機運行的安全可靠性不僅影響到礦山的經濟效益，而且更重要的是涉及到井下工作的礦工生命安全。</p><p>　　

11、提升機制動系統(tǒng)的好壞則是直接關系到提升機運行的安全性和可靠性。如果某提升機設備在工作過程中出現故障，而又未能及時進行制動并且排除故障，其結果不僅有可能會導致設備本身損壞，甚至可能造成機毀人亡的嚴重后果。據統(tǒng)計分析，因制動系統(tǒng)故障而造成的事故約占整個提升事故的60%以上。至今為止我國煤礦由于提升機制動系統(tǒng)故障而發(fā)生重大事故的例子很多。如:淮北礦務局相城煤礦主斜井提升機就因安全制動力矩過大，多次發(fā)生緊急制動斷繩事故：石臺煤礦主井提升機閘盤油

12、污過多，制動力矩過小，導致重載箕斗墜入井底，造成了巨大的經濟損失和人員傷亡。</p><p>　　歷年來各國對礦井提升機的安全問題極為重視，對礦井提升設備的安全性提出了極嚴格的要求?！睹旱V安全規(guī)程》和《煤礦機電設備完好標準》對此都做出了明確規(guī)定，要求對運轉使用的提升機定期進行技術測試。目前，大部分礦山企業(yè)對礦井提升機采用預防維修的方法。但是，由于預防維修是按預定的時間間隔來進行的，故障的隨機性和維修時間的確定性之

13、間存在著矛盾，在實際工作中很容易出現設備尚好檢修期己到的“過剩維修”、設備有隱患但檢修期未到的“欠修”，還有不少故障不可能通過細而密的定期維修得到解決，相反會因頻繁的拆裝出現更多故障。設備的可靠性不可能通過維修得到改善，分解檢查不可能鑒定運行中內部零件可靠性下降程度。復雜設備的偶然故障是不可避免的，所以計劃預防維修制度已不適應當今生產發(fā)展的需要。要解決上述問題，更有效地對設備進行維修，最合理的方法是根據設備運行狀態(tài)的好壞來安排檢修工作，

14、這種方法稱為預知維修。而要真正做好預知維修，必須建立礦井提升機的實時監(jiān)測和診斷系統(tǒng)。</p><p>　　1.3 礦井提升設備的組成</p><p>　　礦井提升設備主要有提升容器、提升鋼絲繩、提升機（又稱卷揚機）、井架和天輪以及裝卸載附屬裝置等組成。</p><p>　　礦井提升機作為一個大型機械—電氣機組，它由下列機械和電氣裝置等組成：</p>

15、<p>　　把圖和文字重新排列，讓其規(guī)正</p><p>　　1.4 提升機制造發(fā)展簡介與發(fā)展趨向</p><p>　　建國前我們根本不能制造大型礦井提升機，建國后才有了自己的提升機械制造廠。現在，我國已能自行設計并能成批生產系列的大型的近代礦井提升機械。</p><p>　　目前我國生產的和廣泛使用的提升機基本上分為兩大類，即單繩纏繞式提升機及多繩摩擦式

16、提升機。當前我國礦山，特別是一些較老的礦山大都使用KJ型提升機。在此基礎上，洛陽礦山機械廠將其改造為JKA型，該型的最大特點是不使用地下室，盡管如此仍不適應我國礦山生產發(fā)展的需要。后來，洛陽礦山機器研究所和洛陽礦山機器廠的工程技術人員，自力更生，自行設計制造，于1970年生產出一種新產品XJK型。1985年又對JK型礦井提升機進行了更新，這種結構更新型的提升機的型號為JK—A型。</p><p>　　我國最早生產

17、大型礦井提升機的一家工廠是遼寧撫順重機廠。那是在1953年，僅是小批量生產，1958年洛陽礦山機械廠建成后，就開始了大量生產，30年來僅洛陽礦山機器廠就生產了2000多臺大型提升機。全國有十幾家生產廠先后生產過礦井大型提升機，但目前主要是洛陽礦山機器廠、上海冶金礦山機械廠、重慶礦山機器廠和吉林重機廠等幾家工廠生產，其中洛陽礦山機器廠的產量占70%~80%。</p><p>　　1.4.1交流拖動方式</p&

18、gt;<p>　　目前我國提升機約70%采用串電阻調速的交流拖動方式。有單繩和多繩兩種系列，大都采用改變轉差率S的調速方法，在調速中產生大量的轉差功率，使大量電能消耗在轉子附加電阻上，導致調速的經濟性變差。極少數提升機采用串級調速方法，其調速范圍窄，且投資大。</p><p>　　1.4.2直流拖動方式</p><p>　　我國提升機采用直流拖動有兩種系統(tǒng):直流發(fā)電機一直流電

19、動機機組(F-D)和晶閘管一直流電動機(SCR-D)系統(tǒng)。其生產和使用情況如下:</p><p>　　(1)國內研制大型直流提升機主要有三大廠家:① 上海電機廠主要生產配套電機，己生產低速直流電機800多臺，最大容量5775kW，額定轉速50r / min.其中長廣煤礦及五村煤礦的提升機為1000M 48r/ min，淮南潘三礦采用一臺2600kW 低速直聯(lián)電機;②上海冶金礦山機械廠主要生產主機及信號系統(tǒng)，己生產

20、80多臺提升機，1979年生產過一臺低速直聯(lián)落地式提升機; ③北京整流器廠主要生產配套電控， 己從瑞士BBC公司和瑞典ASEA公司引進了晶閘管電控整</p><p>　　機系統(tǒng)及元件生產線，直流電控容量可達7000kW;還引進了交流變頻調速(交一直一交)電控生產線，可生產單機4200kW變頻調速電控設備;1986年向甘肅金川礦提供了一套帶微機控制的800kW 直流電控設備。</p><p>

21、;　　(2)從國外引進的晶閘管供電的直流提升機20多套，其中AEG公司2100kW低速直聯(lián)6套、西門子公司低速直聯(lián)4套、瑞典ASEA公司9套。另外，還正在引進計算機控制的低速直聯(lián)電控系統(tǒng)。</p><p>　　1.4.3 研制與發(fā)展</p><p>　　(1)國產大型直流提升機及電控系統(tǒng)正在逐步完善和推廣使用。</p><p>　　(2)大功率變頻調速電控提升機其效

22、率可達98%，國內正在組織研究這種系統(tǒng)，不少院校和研究單位都在著手研制。如天津電氣傳動研究所己研制了一臺300kW的變頻調速裝置。</p><p>　　(3)可編程序控制器在提升機電控系統(tǒng)的應用可編程序控制器具有可靠性高、抗干擾能力強、實現繼電邏輯容易，基本免于維護等獨特優(yōu)點，特別適用于對我國占大部分的交流提升機繼電一接觸器電控系統(tǒng)進行技術改造;因此有不少單位都在著手研制，如焦作礦務局，韓城礦務局均用可編程序控制

23、器對TKD電控系統(tǒng)進行改造，己投入正常運行和使用，已經顯示出了很強的生命力。這是今后一段時期乃至幾十年對我國占絕大多數采用繼電控制的交流提升系統(tǒng)進行技術改造的必由之路。</p><p>　　2、礦井提升系統(tǒng)主要設備</p><p>　　礦井提升設備用于提升有用礦物、矸石、升降人員設備、下放材料等。礦井提升設備主要由提升容器、提升鋼絲繩、提升機、井架和天輪以及裝卸載附屬裝置等組成。</

24、p><p>　　已知礦井年產量An=100萬噸，礦井深度Hs=290m，箕斗裝礦高度Hz=20m，箕斗卸礦高度Hx=20m，年工作天數=330d，礦石松散容重r=2t。</p><p>　　2.1 豎井提升容器的選擇</p><p>　　2.1.1 箕斗的選擇</p><p>　　我國煤礦立井廣泛采用固定斗箱底卸式箕斗，其形式有很多種，過去一些礦

25、井普遍采用扇形閘門底卸式箕斗，現在新建礦井多采用平板閘門底卸式箕斗，這種底卸式箕斗如圖2-1所示</p><p>　　楔形繩環(huán)； 2—框架； 3—可調節(jié)溜煤板； 4—斗箱； 5—閘門；6—連桿；</p><p>　　7—卸載滾輪；8—套管罐耳；9—鋼軌罐道罐耳；10扭轉彈簧；11罩子；12—連接裝置</p><p>　　圖2-1 單繩立井箕斗</p&

26、gt;<p>　　箕斗由斗箱4、框架2、連接裝置12及閘門5等組成。</p><p>　　箕斗的導向裝置可以采用鋼絲繩罐道，也可以采用鋼軌或組合罐道。采用鋼絲繩罐道時，除應考慮箕斗本身平衡外，還要考慮裝煤后仍維持平衡，所以在斗箱上部裝載口處安設了可調節(jié)的溜煤板3，以便調節(jié)煤堆頂部中心的位置。</p><p>　　圖2-1所示為箕斗采用曲軌連桿下開折頁平板閘門的結構形式。這種閘

27、門與老式扇形閘門相比有以下優(yōu)點：閘門結構簡單、嚴密；關閉門的沖擊力小；卸載時灑煤少；由于閘門是向上關閉的，對箕斗存煤有向上撈回的趨勢，故當煤未卸完時產生卡箕斗而造成斷繩墜落事故的可能性小；箕斗卸載時閘門的開啟主要借助煤的壓力，因而傳遞到卸載曲軌上的壓力較小，改善了井架受力狀態(tài)；過卷時閘門打開后，即使脫離卸載曲軌，也不會自動關閉，因此可以縮短卸載曲軌的長度。這種閘門的缺點主要是：箕斗運行過程中由于煤重力作用，使閘門處于被迫打開的狀態(tài)。因此

28、箕斗必須裝設可靠的閉鎖裝置。如閉鎖裝置失靈，閘門就會在井筒中自行打開。打開的箕斗閘門將會撞壞罐道、罐道梁及其他設備，因此必須經常認識檢查閉鎖裝置。</p><p>　　為了克服上述閘門的缺點，可以使用插板式和帶圓板閘門的底卸式箕斗。</p><p>　　2.1.2主井箕斗的規(guī)格的選擇</p><p>　　在提升任務確定之后，選擇提升容器的規(guī)格有兩種情況：一是選擇較大

29、規(guī)格的容器，一次提升量較大，則提升次數少。這樣，因為一次提升量較大，所需的提升鋼絲繩直徑和提升機直徑較大，因而初期投資較多。但提升次數較少，運轉費用較少。二是選擇較小規(guī)格的容器，情況和上述相反，因而初期投資較少，而運轉費用則較多。選擇提升容器規(guī)格的原則是：一次合理提升量應該使得初期投資費和運轉費的加權平均總和最小。為了確定一次合理提升量，從而選擇標準的提升容器，可按以下步驟：</p><p>　　（1）確定合理的

30、經濟速度。與一次合理提升量相對應的，有一個合理的經濟速度。經研究證明，合理的經濟速度可用下式計算</p><p>　　=（0.3~0.5） </p><p>　　= (0.3~0.5)</p><p><b>　　= 5.6~9.1</b></p><p><b>　　取=6m/s</b></

31、p><p>　　式中：H—提升高度，m； H=Hs+Hz+Hx</p><p>　　Hs—礦井深度，m；</p><p>　　Hz—裝載高度，m；</p><p>　　Hx—卸載高度，m；</p><p>　?。?）估算一次提升循環(huán)時間</p><p><b>　　=+++</b&g

32、t;</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=83 s</b></p><p>　　式中：—提升加速度，一般取=0.8；</p><p>　　—箕斗低速爬行時間，一般取=10 s；</p><p>　　—箕斗裝卸載休止時間，一般取=10 s；&l

33、t;/p><p>　　（3）計算小時提升量</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　式中：C—提升不均衡系數，箕斗提升C=1.15；</p>&

34、lt;p>　　—礦井設計年產量，；</p><p>　　—提升富裕系數，取1.2；</p><p>　　—提升設備每年工作小時數，取=20h；</p><p>　　—提升設備每年工作日數。</p><p>　?。?）計算小時提升次數</p><p>　　===43次 </p>&

35、lt;p>　?。?）計算一次合理提升量</p><p><b>　　==4.8 t</b></p><p>　　根據一次合理提升量為4.8t，又因為是雙箕斗，查表1-1選取與相等或相近的標準箕斗，在不加大提升機滾筒直徑的條件下，應盡量選用大容量箕斗，以較低的速度運行，降低能耗，減少運轉費用。選擇JL—3型箕斗，箕斗名義載重3t，有效容積3.3，箕斗質量3800K

36、g，最大終端載荷80000N，最大提升高度500m，箕斗總高7780mm，箕斗中心距1830mm。</p><p>　?。?）計算一次實際提升量，選取標準箕斗后，根據所選箕斗的有效容積和煤的松散容重計算一次實際提升量</p><p>　　==23.30.9=5940</p><p>　　式中：—煤的松散容重，；</p><p>　　V—標準箕

37、斗的有效容積，；</p><p><b>　　—箕斗裝滿系數。</b></p><p><b>　　2.2 提升鋼絲繩</b></p><p>　　2.2.1提升鋼絲繩的選擇使用</p><p>　　礦用提升鋼絲繩都是絲股繩結構，即先由鋼絲捻成繩股，再由繩股捻成繩。選擇鋼絲繩時，應根據使用條件和鋼絲

38、繩的特點來考慮。我過提升鋼絲繩多用同向捻繩，至于是左捻還是右捻，我國的選擇原則是：繩的捻向與繩在卷筒上的的纏繞螺旋線方向一致。我國單繩纏繞式提升機多為右螺旋纏繞，故應選右捻繩，目的是防止鋼絲繩松捻。</p><p>　　此外，還應考慮如下因素：</p><p>　?。?） 在井筒淋水大，水的酸減度較高且處于出風井中的提升鋼絲繩，因腐蝕嚴重，應選用鍍鋅鋼絲繩；</p><

39、p>　?。?） 以磨損為主要損壞原因時，應選用外層鋼絲繩較粗的鋼絲繩；</p><p>　?。?） 以彎曲疲勞為主要損壞原因時，應優(yōu)先選用線接觸式或三角股鋼絲繩；</p><p>　?。?） 用于高溫和有明火的地方，應選用金屬繩芯鋼絲繩。</p><p>　　2.2.2 提升鋼絲繩的選擇計算</p><p>　　提升鋼絲繩的選擇計算是提

40、升設備選型設計中的關鍵環(huán)節(jié)之一。鋼絲繩在運轉中受有許多應力的作用，和各種因素的影響，如靜應力、動應力、彎曲應力等，磨損和銹蝕也將損害鋼絲繩的性能。</p><p>　　如圖所示為一立井單繩提升鋼絲繩計算示意圖，</p><p>　　圖2-2 單繩提升鋼絲繩計算示意圖</p><p>　　由圖2-2所示，可見鋼絲繩的最大靜拉力作用于A點處，若使鋼絲繩不被拉斷，必須使

41、A斷面上的最大靜載荷和安全系數的乘積不超過鋼絲繩全部鋼絲破斷力的總和。即</p><p>　　式中：—一次提升有效質量，；</p><p><b>　　—容器質量，；</b></p><p>　　—鋼絲繩每米長的質量，；</p><p>　　—鋼絲繩最大懸垂高度，；</p><p><b&g

42、t;　　鋼絲繩懸垂高度 </b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　=35+290+20</p><p><b>　　=345m</b></p><p>　　式中：—礦井深度，m；</p><p><b>　　—井架高度，m；

43、</b></p><p>　　—容器裝載高度，m；</p><p><b>　　鋼絲繩單位長度重量</b></p><p><b>　　==3.85</b></p><p>　　式中： —鋼絲繩極限抗拉強度，</p><p>　　m—鋼絲繩的安全系數；</p

44、><p>　　按表3-4，選用鋼絲繩股繩纖維芯</p><p><b>　　， ， ，</b></p><p>　　鋼絲繩總斷面積433.13</p><p><b>　　驗算安全系數</b></p><p><b>　　=</b></p>&

45、lt;p><b>　　=7.16.5</b></p><p><b>　　安全系數滿足要求</b></p><p>　　2.3 礦井提升機和天輪的選擇</p><p>　　單繩纏繞式提升機是較早出現的一種，它工作可靠，結構簡單。其工作原理是：將兩根提升鋼絲繩的一端以相反的方向分別纏繞并固定在提升機的兩個卷筒上；另一端

46、繞過井架上的天輪分別與兩個提升容器連接。這樣，通過電動機改變卷筒的轉動方向，可將提升鋼絲繩分別在兩個卷筒上纏繞和松放，以達到提升或下放容器，完成提升任務的目的。</p><p>　　單繩纏繞式提升機是一種圓柱形卷筒提升機，根據卷筒的數目不同，可分為雙卷筒和單卷筒兩種。</p><p>　　雙卷筒提升機的兩個卷筒在與軸的連接方式上有所不同：其中一個卷筒通過楔鍵或熱裝與主軸固接在一起，稱為固定

47、卷筒，又稱為死卷筒；另一個卷筒滑裝在主軸上，通過離合器與主軸連接，故稱之為游動卷筒，又稱為活卷筒。采用這種結構的目的是考慮到在礦井生產過程中提升鋼絲繩在終端載荷作用下產生彈性伸長，或在多水平提升中提升水平的轉換，需要兩個卷筒之間能夠相對轉動，以調節(jié)繩長，使得兩個容器分別對準井口和井低水平。</p><p>　　單卷筒提升機只有一個卷筒，一般僅用作單鉤提升。如果單卷筒提升機用作雙鉤提升，則要在一個卷筒上固定兩根纏繞

48、方向相反的提升鋼絲繩。提升運行時，一根鋼絲繩向卷筒上纏繞，同時，令一根鋼絲繩自卷筒上松放。其優(yōu)點是：卷筒容繩表面得到了充分的利用，從而使得提升機的體積和重力較小。其缺點是：用作雙鉤提升時，兩個容器分別在井口和井底水平的位置不易調整。為了解決這一問題，把單卷筒制成可以分離的兩部分：一部分與軸固接：另一部分通過離合器與軸連接，因而稱這種提升機為可分離式單卷筒提升機。由于這種提升機只有一個卷筒，容繩量小，適用于提升能力較小的場合。</p

49、><p>　　2.3.1提升機的選型計算</p><p><b>　?。?）卷筒直徑</b></p><p>　　選擇提升機的主要參數有：卷筒直徑D；卷筒寬度B；提升機最大靜張力；及最大靜張力差。其中卷筒直徑D為選擇提升機規(guī)格型號的依據，其他三個參數為校核參數。</p><p>　　選擇提升機卷筒直徑的主要原則是：使鋼絲繩在

50、卷筒上纏繞時所產生的彎曲應力不要過大，以保證提升鋼絲繩具有一定的承載能力和使用壽命。理論與實踐證明，繞經卷筒和天輪的鋼絲繩，其彎曲應力與比值之間的關系如圖2-3所示。</p><p>　　圖2-3 彎曲應力 與的關系</p><p>　　由圖可見，當比值時，再增大比值，彎曲應力無顯著下降；反之，當60時，隨的減小將引起彎曲應力的急劇增大，所以保安規(guī)程規(guī)定對安裝在地面的提升機，其直徑與鋼絲繩

51、直徑有如下關系：</p><p>　　式中：D—卷筒直徑，mm；</p><p>　　d—鋼絲繩直徑，mm；</p><p>　　—鋼絲繩中最粗鋼絲繩的直徑，mm。</p><p>　　根據以上計算值，可選擇提升機的標準卷筒直徑D=3000mm。卷筒的理論直徑是指纏繞直徑，即鋼絲繩纏繞在卷筒上其中心線間的距離。卷筒的名義直徑是指木襯的外徑。當

52、木襯上刻有深的繩槽時，則名義直徑和理論直徑之差就很小，因此在計算中可取卷筒名義直徑作為計算的理論直徑。</p><p><b>　　卷筒寬度</b></p><p>　　卷筒寬度根據所需纏繞的全部鋼絲繩長度來確定。鋼絲繩總長包括：提升高度；供實驗用的鋼絲繩長度；為減少繩頭在卷筒上固定處的拉力而設的三圈摩擦圈。</p><p>　　同時，為了避免

53、鋼絲繩纏繞時擠壓與摩擦，線圈間應保持2~3間隙。單繩纏繞時：</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=14801500</b></p><p>　　式中：—鋼絲繩試驗長度，取20~30m；</p><p>　　—鋼絲繩圈的間隙，取2~3mm；</p>&l

54、t;p><b>　　H—提升高度，m。</b></p><p>　　安全規(guī)程規(guī)定：豎井提升人員的卷筒只準纏繞一層，專為升降物料的，準許纏兩層，并規(guī)定多層纏繞時，卷筒兩端擋繩板至少要高出最外層繩圈2.5倍鋼絲繩直徑。</p><p><b>　　（3）校核計算</b></p><p>　　按計算數值選取標準提升機后，須

55、校驗提升機最大靜拉力差，其值都不能超過在提升機技術性能表中所規(guī)定的值。</p><p><b>　　鋼絲繩最大靜拉力：</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　=111545130000</p><p>　　鋼絲繩最大靜拉力差：</p><p>&

56、lt;b>　　=</b></p><p><b>　　=79068000</b></p><p>　　故選型提升機作單纏層纏繞即可滿足要求。</p><p>　　2.3.2天輪的選型計算</p><p>　　天輪安裝在井架上，作支撐、引導鋼絲繩轉向之用，根據原煤炭工業(yè)部的標準，天輪分為三種：井上固定天輪

57、；鑿井及井下固定天輪；游動天輪。其結構形式也分為三種類型：直徑為3500mm時，采用模壓焊接結構；直徑小于3000mm時，采用整體鑄剛結構；直徑為4000mm時，采用模壓鉚接結構。根據表3-3選天輪型號 ：</p><p>　　天輪直徑的選擇：根據煤礦安全規(guī)程的規(guī)定，對于地面設備，當鋼絲繩對天輪圍包角大于時：</p><p>　　式中： D—卷筒直徑，mm；</p><

58、p>　　d—鋼絲繩直徑，mm；</p><p>　　—鋼絲繩中最粗鋼絲繩的直徑，mm。</p><p>　　根據表2-10選天輪直徑為3m</p><p>　　3、提升機的主要結構及其作用</p><p>　　3.1 單繩纏繞式礦井提升機主軸裝置</p><p>　　單筒主軸裝置由左右兩個與制動輪制成一體的鑄鐵支

59、輪用切向鍵與主軸聯(lián)接。卷筒支承在兩端支輪上，并通過螺栓與支輪聯(lián)接（見圖 3-1）。</p><p>　　1—切向鍵 2—制動輪 3—筒殼 4—木襯 5—錐齒輪 6—手輪</p><p>　　7—主軸 8—小絞輪 9—蝸輪 10—蝸桿 11—支架</p><p>　　圖 3-1 KJ型（БМ 型）提升機主軸裝置</p><p>　　雙筒主軸裝

60、置由固定卷筒和游動卷筒及調繩離合器等組成，調繩離合器采用手動蝸輪蝸桿結構，調繩操作費時費力。卷筒為兩半薄殼結構，強度較低（見圖 3-2）。</p><p>　　單筒主軸裝置由卷筒、主軸、主軸承、左右輪轂等組成（見圖3-1）。主軸承為滑動軸承。左輪轂與主軸為滑動配合，右輪轂是壓配在主軸上，并用強力切向鍵與主軸固定。卷筒與右輪轂的聯(lián)接全部采用精制配合螺栓，卷筒與左輪轂的聯(lián)接采用數量各為一半的精制配合螺栓和普通螺栓。&

61、lt;/p><p>　　雙筒主軸裝置由主軸、主軸承、兩個卷筒、四個輪轂、調繩離合器等主要零部件組成（見圖3-2）。固定卷筒裝在主軸的傳動側，其與輪轂的聯(lián)接與單筒主軸裝置相同。游動卷筒在主軸的非傳動側，游動卷筒與游筒右支輪的聯(lián)接采用數量各一半的精制配合螺栓和普通螺栓。游筒右支輪為兩半結構，通過兩半銅瓦滑裝在主軸上，左輻板上用精制配合螺栓固定調繩離合器內齒圈，內齒圈右端裝有尼龍瓦，支承在游筒左支輪上，游筒左支輪壓配在主軸

62、上，并通過強力切向鍵與主軸聯(lián)接。</p><p>　　密封頭 2—主軸承 3—游動卷筒左輪轂 4—齒輪式調繩離合器 5—游動卷筒 6、14—潤滑油杯 7—尼龍?zhí)?8—擋繩板 9—筒殼 10—木襯 11—銅制軸套 12—游動卷筒右輪轂 13—固定卷筒左輪轂 15—固定卷筒 16—制動盤 17—精制螺栓 18—固定卷筒右輪轂 19—切向鍵 20—主軸 21—切向鍵 22—外齒輪 23—內齒輪 24—輻板 25—角鋼

63、26—聯(lián)鎖閥 27—調繩液壓缸 28—油管</p><p>　　圖 3-2 JK 型雙筒提升機主軸裝置</p><p><b>　　3.2 調繩離合器</b></p><p>　　離合器的作用是使活卷筒與主軸連接或脫開，以便在調節(jié)繩長或更換水平時，能調節(jié)兩個容器的位置。本系列提升機采用軸向齒輪式調繩離合器。在游筒支輪上沿圓周裝有三個調繩液壓缸

64、，調繩液壓缸的另一端插在齒輪的孔中。這樣當齒輪與固定在卷筒輻板上的內齒輪 相嚙合時，調繩液壓缸便相當于三個傳動銷，將游筒左支輪與齒輪連接在一起，經齒輪傳遞轉矩。需調繩時，充油到三個液壓缸的前腔，齒輪外移與內齒輪脫開，游筒卷筒閘住。轉動固定卷筒，內齒輪與游動左支輪通過尼龍瓦作相對運轉，以達到調繩的目的。</p><p><b>　　3.3 聯(lián)軸器</b></p><p&g

65、t;　　礦井提升機主傳動系統(tǒng)采用的聯(lián)軸器結構形式通常有3種，即齒輪聯(lián)軸器、蛇形彈簧聯(lián)軸器、彈性棒銷聯(lián)軸器。</p><p>　　主電動機與減速器高速軸采用齒輪聯(lián)軸器 （用于仿蘇 KJ型提升機）、蛇形彈簧聯(lián)軸器（用于 JK、XKT、JKM 型提升機） 或彈性棒銷聯(lián)軸器 （用于 JKA、JKE、JKM、JKMA、JKME、JKMD 型提升機）。主軸與減速器連接一般均采用齒輪聯(lián)軸器。</p><p&

66、gt;　　3.3.1 各種聯(lián)軸器的性能特點</p><p><b>　?。?）、齒輪聯(lián)軸器</b></p><p>　　該聯(lián)軸器的特點是傳遞轉矩大，并可較好地補償兩軸的偏斜和不同心。其結構如圖 3-3所示，由外齒軸套 1、2，內齒圈 3、5，傳動螺栓 4等組成。</p><p>　　1、2—外齒軸套 3、5—內齒圈4—傳動螺栓</p>

67、;<p>　　圖 3-3 齒輪聯(lián)軸器</p><p>　?。?）、蛇形彈簧聯(lián)軸器</p><p>　　該聯(lián)軸器的特點是能吸收電動機起動時的沖擊，有利于設備平穩(wěn)運轉、減少噪聲。并能補償兩軸安裝時的微量偏斜和不同心。其結構如圖3-4所示，由輪轂 1、6，外殼 2、4，蛇形彈簧 3所組成。</p><p>　　1、6—輪轂 2、4—外轂 3—蛇形彈簧5—螺栓

68、 7—密封圈 8—注油嘴</p><p>　　圖 3-4 蛇形彈簧聯(lián)軸器</p><p>　?。?）、彈性棒銷聯(lián)軸器</p><p>　　該聯(lián)軸器具有蛇形彈簧聯(lián)軸器的類似性能特點，具有良好的減振、吸振性，可以適量補償兩軸安裝時的偏斜和不同心。其另外一個特點是在彈性棒銷疲勞損壞后，電動機軸和減速器高速軸仍能保持連接在一起，確保傳動安全可靠。其結構如圖 3-5所示，由傳

69、動輪轂 1、4，外套 2，彈性棒銷 3組成。彈性棒銷 3一般采用彈性較好、耐疲勞的聚氨酯橡膠制作。</p><p>　　1、4—輪轂 2—外套 3—彈性棒銷 （聚氨酯橡膠）</p><p>　　圖 3-5 彈簧棒銷聯(lián)軸器</p><p><b>　　3.4 減速器</b></p><p>　　根據提升機的要求，提升機主軸

70、的轉速一般為40~60r/min，而拖動提升機的交流電機轉速通常在290~380 r/min的范圍內，因此，除了采用低速直流電機拖動外，不能把電機與主軸直聯(lián)，必須通過減速器。</p><p>　　減速器是礦井提升機機械系統(tǒng)中一個很重要的組成部分，它的作用是傳遞運動和動力。它不僅將電動機的輸出轉速轉化為提升卷筒所需的工作轉速，而且將電動機輸出的轉矩轉化為提升卷筒所需的工作轉矩。</p><p&g

71、t;　　礦井提升機多數是 3 班不停地運行，運轉過程中會出現少量沖擊，啟動、制動非常頻繁，且正反向運轉，其負荷類型屬于中等沖擊負荷。礦井提升機啟動時的尖峰負荷一般是正常工作負荷的 1.5～ 2倍。在一個工作循環(huán)中，提升機提升、下放負荷變化曲線隨提升容器和裝卸方式不同而有所差異。</p><p>　　礦井提升機負荷圖礦井提升機的工作特性是載荷波動，在計算齒輪強度時，可以將這種波動的載荷簡化為名義載荷，而用使用系數

72、KA來修正名義載荷。這樣，就將變動的工況轉化為非變動的工況來處理，并且根據國家標準來計算齒輪疲勞強度。礦井提升機的名義載荷（低速軸名義工作轉矩） 等于鋼絲繩最大靜張力差與卷筒半徑的乘積。</p><p>　　使用系數 KA是考慮由于齒輪嚙合外部因素引起附加動載荷影響的系數，這種外部附加動載荷取決于原動機和從動機的特性、軸和聯(lián)軸器系統(tǒng)的質量和剛度以及運行狀態(tài)。使用系數 KA可以通過精密實測或對傳動系統(tǒng)作全面的力學分

73、析得到，也可以從大量的現場經驗確定。根據經驗，對于單繩纏繞式礦井提升機使用系數 KA一般為 1.60；對于多繩摩擦式礦井提升機使用系數 KA一般為 1.75。</p><p>　　考慮到礦井提升機的安全性要求，根據國家標準來計算齒輪疲勞強度時，齒輪強度接觸安全系數一般大于 1.1，彎曲安全系數一般大于 1.5。對于軟齒面齒輪減速器，齒輪模數一般取減速器中心距的 0.01～ 0.015倍；對于硬齒面齒輪減速器，齒輪

74、模數一般取減速器中心距的 0.015～ 0.02倍。</p><p>　　單入軸平行軸齒輪減速器主要用于單繩纏繞式礦井提升機，一般為二級平行軸齒輪傳動，單電動機驅動。隨著齒輪的設計制造技術的進步，齒輪齒面硬度、齒輪的承載能力不斷提高，單入軸平行軸減速器的體積、重量逐漸降低，制造懲辦也隨之降低。單入軸平行軸齒輪減速器由軟齒面漸開線齒輪減速器發(fā)展為軟齒面圓弧齒輪減速器、中硬齒面漸開線齒輪減速器、硬齒面漸開線齒輪減速器

75、。漸開線齒輪減速器結構如圖3-6所示：</p><p>　　圖3-6 漸開線齒輪減速器</p><p><b>　　3.5 深度指示器</b></p><p>　　3.5.1 深度指示器的結構和工作原理</p><p>　　單繩牌坊式深度指示器由兩部分組成，一部分是與提升機主軸軸端成直角連接的傳遞運動的裝置，即牌坊式

76、深度指示器傳動裝置。另一部分是深度指示器，兩者通過聯(lián)軸器相連。</p><p>　　它的工作原理如圖3-7所示。</p><p>　　提升機主軸的旋轉運動由傳動裝置傳遞給深度指示器，經過齒輪對傳給絲杠，使兩根垂直絲杠以互為相反的方向旋轉。當絲杠旋轉時，帶有指針的兩個梯形螺母也以互為相反的方向移動，即一個向上，另一個向下。絲杠的轉數與主軸的轉數成正比，因而也與容器在井筒中的位置相對應，因此螺

77、母上的指針在絲杠上的位置也與之相對應，通過指針便能準確地指出容器在井筒中的位置。</p><p>　　梯形螺母上不僅裝有指針，而且還裝有掣子和碰鐵，當提升容器接近井口卸載位置時，掣子帶動信號拉桿上的銷子，將信號拉桿漸漸抬起，同時銷子在水平方向也在移動，當達到減速點時銷子脫離掣子下落，裝在信號拉桿上的撞針敲擊信號鈴，發(fā)出減速開始信號，在信號拉桿旁邊的立柱上固定有一個減速極限開關，當提升容器到達一定位置時，信號拉桿上

78、的碰塊碰減速器開關的磙子進行減速，直至停車。若提升機發(fā)生過卷，則梯形螺母上的碰鐵將把過卷揚極限開關打開，進行安全制動。</p><p>　　1—游動卷筒限速圓盤 2—游動卷筒限速板 3—提升機主軸 4—主軸上大錐齒輪</p><p>　　5—固定卷筒限速圓盤 6—固定卷筒限速板 7—自整角機</p><p>　　圖3-7牌坊式深度指示器傳動原理圖

79、</p><p>　　3.5.2 單繩牌坊式深度指示器</p><p>　　結構如圖 3-8所示。</p><p>　　支承蓋 2—大錐齒輪 3—小錐齒輪 4—角接觸球軸承 5—軸 6—左半聯(lián)軸器7—右半聯(lián)軸器 </p><p>　　8—傳動軸 9—左壓蓋 10—軸承 11—右壓蓋 12—聯(lián)軸器13—軸承座</p><p&

80、gt;　　圖 3-8 牌坊式深度指示器傳動裝置</p><p>　　3.5.3 深度指示器安裝、調試要求和使用維護注意事項</p><p>　　3.5.3.1牌坊式深度指示器安裝調試要求</p><p>　　指示標尺應在提升機安裝時進行刻度，即在標尺上用白漆畫出與井筒深度或坑道長度相適應的分格。指針行程為標尺全長的2/3以上。</p><p>

81、;　　傳動裝置應靈活可靠，指針移動時不得與標尺相碰。</p><p>　　傳動軸的安裝與調試應保證齒輪嚙合良好，主軸軸頭的一對錐齒輪間隙一定要調好，以免別勁，造成斷信號事故。</p><p>　　3.5.3.2 使用維護注意事項</p><p>　　油箱內應保證足夠的潤滑油，使蝸桿、圓柱齒輪、圓錐齒輪浸于油內。</p><p>　　每年要更換

82、油箱內的油。</p><p>　　經常觀察看鉸鏈連接并潤滑之。</p><p>　　經常檢查主軸端部錐齒輪的嚙合間隙，以免間隙小別壞錐齒輪而導致斷信號的事故發(fā)生。</p><p>　　4、提升機與井筒相對位置的計算</p><p>　　4.1 單繩纏繞式提升機安裝地點的選擇原則</p><p>　　在井筒位置確定后,應

83、研究與提升機安裝的地點。正確地選擇提升機的安裝地點是非常重要的。在確定提升機安裝地點時,通常要考慮以下問題：礦井地面工業(yè)廣場布置；井筒四周地形條件；井下安全礦柱位置及尺寸;地面工業(yè)廣場運輸系統(tǒng)等。</p><p>　　根據礦井具體生產條件,若雙容器在井筒中的布置方式如圖4-1中的A處</p><p>　　圖4-1 提升機安裝位置示意圖</p><p>　　這種布置

84、方式,井架高度偏小,且提升機房離井筒位置也最近.我國目前多采用這種布置方式.有的礦井只有一個開采水平,這是,可以選用單卷筒提升機作雙鉤提升,如提升容器在井筒中的布置方式仍如圖4-1所示,這時通常將提升機安裝在B處.這種布置方式，兩個天輪不在同一水平,而在一個垂直平面內.</p><p>　　在一個礦井的井筒裝備有兩套提升設備,此時提升機與井筒的相對布置不外乎有如下方案:對側式;同側式;垂直式;斜角式.對側式的優(yōu)點

85、是井架負載易平衡;同側式和斜角式的優(yōu)點是提升機房占地較緊湊.</p><p>　　無論在井筒中布置一套還是兩套提升設備,在選擇提升機安裝地點時,都要根據具體條件,因地制宜地加以考慮.</p><p>　　4.2 提升機與井筒相對位置的計算</p><p>　　在提升機安裝地點選好后,就要具體確定提升機軸線與井筒的距離,以便安裝提升機和修建提升機房.同時要計算井架高

86、度.但在計算這些數值時,必須考慮到鋼絲繩弦長,鋼絲繩偏角以及卷筒出繩角等安全運轉條件.所以,井架高度、提升機軸線與井筒中心線的距離、鋼絲繩弦長、偏角和傾角等是影響提升機與井筒相對位置的主要因素.它們彼此相互影響,相互制約。</p><p>　　一般來說,雙筒提升機采用罐籠提升時,提升機房宜位于重車運行方向的對側;用箕斗提升時，提升機房宜位于卸載方向的對側。井架上的天輪，根據提升機的型式，容器在井筒中的布置以及提升

87、機房的設置地點，可裝在同一水平軸線上，也可裝在同一垂直平面或不同平面上。</p><p>　　4.2.1 井架高度</p><p>　　井架的作用是：（1）支撐天輪并承受外力；（2）固定伸出井筒的罐道及箕斗的卸載曲軌；；（3）支撐罐座或搖臺的橫梁。</p><p>　　井架高度如圖4-2所示，是指從井口水平到最上面天輪軸線間的垂直距離。</p><

88、;p>　　圖4-2提升機與井筒相對位置</p><p>　　兩天輪位于同一水平軸線上，對箕斗提升</p><p>　　=20+5.1+6+3=31.85</p><p><b>　　取=32，取整數。</b></p><p><b>　　式中：—容器高度</b></p><

89、p>　　—過卷高度（當提升速度時，；當提升速度時，）</p><p>　　4.2.2卷筒中心至井筒提升中心線間的水平距離</p><p>　　卷筒中心至井筒提升中心線間的水平距離b如圖4-2所示。此距離的大小主要應使提升機房的基礎不與井架斜撐的基礎相接觸，若兩者接觸時，由于井架斜撐的振動，可能引起提升機房以及提升機基礎損壞，為避免這種現象的發(fā)生，其最小距離應滿足下式要求：</p

90、><p>　　=0.632+3.5+3=25.7m</p><p><b>　　取b=30m</b></p><p>　　4.2.3 鋼絲繩弦長</p><p>　　鋼絲繩弦長L為鋼絲繩離開天輪的接觸點到鋼絲繩與卷筒的接觸點間的距離如圖4-2所示。鋼絲繩弦長有兩個，既上邊出繩的弦長和下邊出繩的弦長。</p>&

91、lt;p>　　按圖的布置，鋼絲繩弦長為：</p><p><b>　　=42.2m</b></p><p>　　式中：C—卷筒軸中心線高出井口水平的距離，取C=1。</p><p>　　4.2.4鋼絲繩偏角</p><p>　　這是指鋼絲繩弦與天輪平面所成的角度，其值不應大于。限制偏角主要是為了防止鋼絲繩與天輪輪緣

92、相互磨損，當鋼絲繩多層纏繞時，宜取左右，以改善鋼絲繩纏繞狀況。偏角有兩個，外偏角和內偏角。</p><p><b>　　選擇的是單層纏繞：</b></p><p><b>　　=0.0138</b></p><p><b>　　，符合要求</b></p><p><b&g

93、t;　　=0.019</b></p><p>　　式中：s—兩容器軸線間的距離；</p><p><b>　　B—卷筒寬度；</b></p><p>　　—兩卷筒內緣之間的距離。</p><p>　　4.2.5 鋼絲繩仰角</p><p>　　鋼絲繩弦與水平線所成的仰角應按提升機技術數

94、據中的規(guī)定值檢驗，但一般不應大于，以適應井架建筑的要求。仰角有兩個，即上出繩仰角和下出繩仰角。</p><p>　　按圖4-2所示，鋼絲繩的仰角分別為：</p><p><b>　　得 </b></p><p>　　5、礦井提升機的電力拖動</p><p>　　礦井提升機是地下礦山的“咽喉”設備,根據礦井提升機電力

95、拖動技術發(fā)展的三個階段,介紹和分析了繞線型異步電動機交流拖動、發(fā)電機- 電動機直流拖動、晶閘管整流裝置供電的直流拖動和交- 交變頻器供電的交流拖動等四種拖動方式。</p><p>　　5.1 交流繞線型異步電動機拖動</p><p>　　這是礦井提升機電力拖動發(fā)展的第一階段,這個階段大體在20 世紀50 年代至60 年代初。由于鼠籠型異步電動機很難滿足提升機起動和調速性能的要求,因此,在這

96、一階段,礦井提升機多采用繞線型異步電動機進行拖動。繞線型異步電動機轉子回路串電阻后能限制起動電流和提高起動轉矩,并能在一定范圍內調速。這種系統(tǒng)具有結構簡單,堅固耐用,建筑面積小,維護方便,價格低廉,安裝調試方便等優(yōu)點。缺點是啟動階段電能損耗較大,當用于要求頻繁啟動或不同運行速度的多水平提升機時,這個問題就更為突出,但用于單水平深井提升時,情況會有所改善。當然,由于靠切除轉子回路電阻進行調速,所以系統(tǒng)的調速性能不好,調速范圍小且為有級調速

97、。如果選用了動力制動、低頻制動、可調機械閘、負荷測量、計量裝載等輔助裝置后,運行性能將會大有改進。目前,在我國中小型礦山或中等深度以下的礦井中,這種拖動系統(tǒng)還有一定的市場。</p><p>　　受交流開關容量的限制,單臺交流拖動的電動機容量一般不大于1000kW,當功率超過1000kW而又選用這種拖動方式時,可利用2 臺繞線型異步電動機組成雙機拖動系統(tǒng)。與單機拖動系統(tǒng)相比,雙機拖動系統(tǒng)有以下幾個特點:</p

98、><p>　　(1) 如果生產條件允許,2 臺電動機可分期安裝,例如先安裝一臺,按照生產發(fā)展需要時再安裝另一臺,可大大提高系統(tǒng)效率。</p><p>　　(2) 利用2 臺電動機轉子電阻的交替切除,可使平均啟動轉矩大為增加。</p><p>　　(3) 利用2 臺電動機不同的工作方式,例如減速階段一臺處于制動狀態(tài),另一臺處于電動狀態(tài),可得到合成的低速爬行硬特性。<

99、/p><p>　　(4) 在故障情況下,可以降低負荷單機運行,使2 臺電動機達到互為備用的目的。以上是雙機拖動系統(tǒng)的有利之處,不利之處是控制設備較單機拖動系統(tǒng)復雜,安裝調試不便。</p><p>　　5.2 發(fā)電機- 電動機直流拖動</p><p>　　發(fā)電機- 電動機直流拖動與繞線型異步電動機交流拖動同屬第一發(fā)展階段。由于繞線型異步電動機的調速性能不夠理想,所以在20

100、 世紀50 年代和60 年代初,人們便開始采用這種拖動方式。直流電動機的機械特性為直線,較之交流電動機而言,調速性能更好,工作更加可靠。</p><p>　　發(fā)電機- 電動機直流拖動系統(tǒng),主提升電動機為他勵式直流電動機,由同步電動機驅動的直流發(fā)電機對其直接供電,通過改變直流發(fā)電機的勵磁大小來改變直流電動機電樞兩端的電壓,從而改變電動機的轉速,達到了提升機的調速目的。</p><p>　　一

101、般情況下,這種系統(tǒng)采用磁放大器和電機放大機兩級放大的速度閉環(huán)調速方式。給定部分送來的信號,加到雙拍磁放大器的給定繞組,經放大后供給電機放大機的給定繞組,經再次放大后接發(fā)電機的勵磁繞組。磁放大器和電機放大機的反饋繞組按負反饋接法分別接到各自的輸出端,磁放大器構成外反饋環(huán)節(jié),電機放大機構成電壓負反饋環(huán)節(jié),使磁放大器和電機放大機具有較理想的特性。通過與提升機硬軸連接的測速發(fā)電機獲得測速反饋信號,加到磁放大器速度反饋繞組和給定信號進行綜合比較,

102、構成速度負反饋環(huán)節(jié)。</p><p>　　在較小容量的提升機中,只有電機放大機環(huán)節(jié)而沒有磁放大器;在更大容量的提升機中,由于電機放大機的容量有限,往往增加中間勵磁機。</p><p>　　發(fā)電機- 電動機直流拖動系統(tǒng)的特點是過載能力強,所需設備均為常規(guī)定型產品,供貨容易,運行可靠,技術要求不高,對系統(tǒng)以外的電網不會造成有害的影響。缺點是效率低,平均只有75 %左右;調速范圍由于剩磁影響不能

103、過大;設備復雜、龐大、占地面積大等。目前,這種系統(tǒng)已較少采用。</p><p>　　5.3 晶閘管整流裝置供電的直流拖動</p><p>　　自20 世紀60 年代初到70 年代,在這近20 年的時間里,伴隨著電力電子技術的飛速發(fā)展,晶閘管整流裝置供電的直流拖動系統(tǒng)得到迅速發(fā)展和普及,這是礦井提升機電力拖動發(fā)展的第二階段。</p><p>　　為獲得可逆運行特性以實

104、現四象限調速,這種系統(tǒng)通常有兩種電氣控制方案:一種是電樞可逆自動調速方案,通過改變直流電動機的電樞電壓的極性,改變提升機運行方向;另一種是磁場可逆自動調速方案,通過改變直流電動機勵磁電流方向,來改變提升機的運行方向。不論采取哪種方案,調速方法一般以調壓為主,調磁為輔。</p><p>　　電樞可逆方案需改變電動機電樞回路電流的方向,由于電樞回路電感較小,時間常數小(約幾十毫秒) ,反向過程進行快,因此適用于頻繁啟

105、動、制動的多水平提升系統(tǒng)。但是,這種方案主回路需要兩套容量較大的晶閘管變流裝置,一次性投資較大,提升機容量越大,這個問題就越突出。</p><p>　　磁場可逆方案,主回路只用一套晶閘管變流裝置,勵磁回路采用兩套晶閘管變流裝置。由于勵磁功率較小,所以設備總容量比電樞可逆方案小得多,一次性投資較少。但是,由于勵磁回路電感量比較大,時間常數大(約零點幾秒到數秒) ,因此,這種系統(tǒng)反向過程較慢,在采用強迫勵磁之后,其快

106、速性可得到一定程度的補償,但切換時間仍在幾百毫秒以上。應當指出,磁場可逆系統(tǒng)在電動機反轉過程中,當勵磁電流改變方向時,應使電動機的電樞電壓為零,以防止電動機在切換過程中由于失勵磁而“飛車”,這不僅增大了反向過程的死區(qū),也增加了控制系統(tǒng)的復雜性。礦井提升機一般容量較大,且對快速性要求不高,因此,磁場可逆方案采用更為普遍。與發(fā)電機- 電動機直流拖動系統(tǒng)相比,晶閘管整流裝置供電的直流拖動系統(tǒng)具有如下優(yōu)點:</p><p&g

107、t;　　(1) 功率放大倍數高。發(fā)電機- 電動機直流拖動系統(tǒng)為101 左右;晶閘管整流裝置供電的直流拖動系統(tǒng)可高達104 ,高出三個數量級。</p><p>　　(2) 快速響應性好。發(fā)電機- 電動機直流拖動系統(tǒng)為秒級;晶閘管整流裝置供電的直流拖動系統(tǒng)為毫秒級,因而動態(tài)品質較佳。</p><p>　　(3) 功耗小,效率高。發(fā)電機- 電動機直流拖動系統(tǒng)平均效率為75 % ,晶閘管整流裝置供

108、電的直流拖動系統(tǒng)為85 %以上。</p><p>　　(4) 調速范圍大。發(fā)電機- 電動機直流拖動系統(tǒng)由于剩磁影響低速受到限制;晶閘管整流裝置供電的直流拖動系統(tǒng)則無此限制。</p><p>　　(5) 運行可靠。直流發(fā)電機及其配套裝置為轉動設備;晶閘管整流裝置為靜止設備,因而運行更加穩(wěn)定可靠。</p><p>　　(6) 設備費用低。據統(tǒng)計,一次性投資發(fā)電機-電動機

109、直流拖動系統(tǒng)要比晶閘管整流裝置供電的直流拖動系統(tǒng)高出20 %以上。當然,晶閘管整流裝置供電的直流拖動系統(tǒng)存在元件過載能力差,功率因數低,有沖擊性無功功率、元件參數分散性大等缺點。</p><p>　　5.4 交- 交變頻器供電的交流拖動</p><p>　　如前所述,晶閘管整流裝置供電的直流拖動系統(tǒng)存在功率因數低的缺點。盡管采用了順序控制技術,但功率因數仍然較低,需要由電網吸收大量的無功

110、功率,對電網品質因數產生嚴重的影響。礦井提升機的容量越大,這個問題就越突出。另一方面,直流電動機電樞回路的整流子限制了提升機容量的進一步增加,隨著深井開采的趨勢不斷擴大,提升機單機容量將不斷加大,電動機的換向整流子就成了一個薄弱環(huán)節(jié)。面對上述兩個問題,迫使人們又重新考慮發(fā)展交流拖動的礦井提升機,20 世紀80 年代初期,人們開始采用交- 交變頻器供電的交流拖動方式。1982 年,世界上第一臺交- 交變頻器供電的同步電動機拖動的礦井提升機

111、在西德問世并投入使用,一舉獲得了巨大成功,從此,礦井提升機的電力拖動進入了第三個發(fā)展階段,即交流變頻拖動階段。如果說第一發(fā)展階段的特征是交流拖動為主,第二發(fā)展階段的特征是直流拖動代替交流拖動,那么第三發(fā)展階段的特征則是交流拖動重新興起的新階段,是利用更高級的變流技術對交流電動機進行控制的發(fā)展階段。</p><p>　　交- 交變頻器是將三相交流電源從固定的電壓和頻率直接變換成電壓和頻率可調的交流電源,不需設置中間

112、耦合電路。它的主要優(yōu)點是只進行一次能量變換,所以效率較高。像晶閘管整流裝置一樣,交- 交變頻器也是靠電源電壓自然換流,不需設置強迫換流裝置,從而簡化了設備,提高了可靠性。它的缺點在于主回路所使用的晶閘管元件數量較多,一個單相交- 交變頻器如果采用三相橋式接線方式,需要12 只晶閘管,那么三相交- 交變頻器就需要36 只晶閘管,這比直流拖動中的晶閘管整流裝置復雜得多。但由于當前大功率電子技術的急劇發(fā)展,其制造成本不斷下降,使得交- 交變頻