【正文】 為摩擦式提升機的示意圖，摩擦式提升機與纏繞式提升機比較，具有整體重量小，安全性高，可使 罐 耳、 罐 道壽命長，不受滾 筒 容繩量的 限制，故適用于深井提升。現(xiàn)在提升設(shè)備正向大型、高效和自動控制方向發(fā)展。 目前，我國可以成批生產(chǎn)各種大型礦井提升機及各種配套設(shè)備。而 SCRD 系統(tǒng)，隨著設(shè)備技師及自動化程度提高，將會有廣闊的發(fā)展前景。若采用發(fā)電機一電動機組系統(tǒng)時，還需增加兩個和主電動容量相同的大型電機，即直流發(fā)電機和拖運它的交流同步 電動機。 直流拖運裝置是利用改變直流電動機外供電壓的方法來調(diào)整。 交流拖動裝置，一般利用外接電阻來調(diào)整，多選用繞線型異步電動機。 礦井提升機是礦井提升設(shè)備的動力部分，由電動機、主軸裝置、制動裝置、深度指示器、系統(tǒng)和操作臺等組成。隨著可控硅動力制動系統(tǒng)，低頻拖運系統(tǒng)及微機拖運系統(tǒng)的發(fā)屣，交流拖運裝置仍具有廣闊的前景。 在 長期以來，我國廣泛 使用交流拖運裝置。還可以根據(jù)具體條件，適當(dāng)增減起動電阻級數(shù) 。摘 要 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展 , 我國 礦井提升機產(chǎn)品已系列化 ，分兩大類型：與JK型單繩繚繞式提升機配套使用的 TKD 型 (包括 TKDA 改進型 )；與 JKM 型多繩摩擦提升機配套使用的 JKMK／ J 型 (包括 JKMKA／ J 改進型 )?？紤]到調(diào)速的平穩(wěn)性， TKDA 型電控系統(tǒng)一律附加八級起動電阻： JKMK／ J 型電控系統(tǒng)一律附加十級起動電阻。煤炭生產(chǎn)為了提高主、副井的提升能力，一般多采用的是 多繩摩擦輪式提升絞車 ，這樣不僅提高了工作效率，而且還增加了安全系數(shù)。與直流拖運裝置相比較，其主要的優(yōu)點是：系統(tǒng)比較簡單，設(shè)備價格較低且使用經(jīng)驗比較成熟。 關(guān)鍵 詞 ： 礦井 ； 提升機 ； 多繩摩擦、低頻拖運 遼寧 科技學(xué)院 成人教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 0 前 言 礦井提升的任務(wù)是沿井筒提升煤炭、礦石、矸石、下放材料、升降人員和設(shè)備，在礦業(yè)生產(chǎn)中占有極其重要的地位。我國目前廣泛使用的礦井 提升機，從工作原理和結(jié)構(gòu)來分，主要是纏繞式 (多為單繩，多繩較少使用 )和摩擦式 (多為多繩，單繩較少使用 )；從拖運方式上來分 ,有交流拖運和直流拖運兩種。交流拖運提升機的控制系統(tǒng)。直流拖運裝置的變流設(shè)備可分為兩大類：發(fā)電機一電動機組 (F— D)系統(tǒng)和可控硅 電動機(SCRD)系統(tǒng)。由于 FD 系統(tǒng)設(shè)備費用高、占地面積大，目前已趨于淘汰。因此在有條件的礦井，提升電動機容量低于1000KW 時，也可以考慮選用直流拖運裝置。從設(shè)備的整體水平來說，同西方發(fā)達國家仍有一定差距，現(xiàn)今，國外的一次提升量最大已達 50 噸，提升速度達到 20 至 25 米 /秒，最大拖動功率可達 104千瓦，井深從數(shù)百米到 20200 米以上。 本文針對多繩 摩擦提升系統(tǒng)進行控制系統(tǒng)設(shè)計。 圖 l一 1多繩摩擦式提升機工作原理示意圖 l— 主導(dǎo)輪； 2— 導(dǎo)向輪； 3— 主鋼絲繩； 4— 容器； 5— 平衡尾繩； a— 圍 包角； s— 提升中心距 由圖可知，摩擦式絞車鋼繩 3 搭放在主導(dǎo)輪 l 的襯墊上，提升容器 4懸掛在鋼絲繩的兩端，在容器 4 的底部懸掛有平衡尾繩 5。 遼寧 科技學(xué)院 成人教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 導(dǎo)向輪的作用是：改變鋼絲繩對主導(dǎo)輪的包角，從而可改變鋼絲繩與襯墊間的磨擦力。 六階段提升控制加速度及力圖分析 圖 1— 2 所示為常采用的交流拖動雙箕斗提升系統(tǒng) 六階段速度一加速度一力圖，速度圖表達了提升容器在一個提升循環(huán)內(nèi)的運動規(guī)律。各階段中： 初加速階段 t1提升循環(huán)開始，處于井底裝載處的箕斗被提起，而處于卸載位置的箕斗則沿卸載曲軌下行，為了減少容器通過曲軌時對井架的沖擊，對初加速度 a，及容器在卸載曲軌內(nèi)的運行速度υ 1要加以限制，一般 υ1≤1． 5m／ s。 主加速階段 t：當(dāng)箕斗離開曲軌時，則應(yīng)較大的加速度 a2運行 ，直至達到正常提升速度υ m，以減少加速階段的運行時間，提高提升效率。 等速階段 t3箕斗在此階段以最大提升速度 υm運行，不再加速即 a3=O 直至重箕斗將接近減速點。 減速階段 t4重箕斗將要接近井口時應(yīng)開始以減速度 a4 減速運行，此時一般將電動機斷電，系統(tǒng)靠慣性運行并由自動可調(diào)聞系統(tǒng)根據(jù)給定速度和實際速度反饋來控制制動器實現(xiàn)減速 時的速度控制，負力提升。一般 υ5=～ ／ s，爬 行距離～ 5m。 礦井提升設(shè)計論文 4 圖 1— 2 箕斗提升六階段運動圖 停車休止階段 t6 當(dāng)重箕斗運行至終點時提升機施閘停車。 根據(jù)提升系統(tǒng)對六階段速度控制要求設(shè)計具體的控制電路。 2)、高壓斷路器。 3)、高壓換向器。 4)、調(diào)速用轉(zhuǎn)子電路的 lO 級電阻，用可控硅組成的無觸點開關(guān)控 制通斷。 6)、由輔助系統(tǒng)向提升系統(tǒng)提供潤滑油和向制動閘提供松閘用的制動油。對電動機主電路進：行控制。對電動機進行動力制動。由井口發(fā)出電信號，作為提升機開車的首要條件。當(dāng)提升機到達停車位置時，自動將提升。 5)、測速電路。 6)、轉(zhuǎn)子加速電阻控制電路。 7)、輔助控制電路對提升機的輔助系統(tǒng)進行控制。 9)、制動調(diào)節(jié)回路。 10)、可調(diào)閹回路，對提升機的施閘進行控制。 礦井提升設(shè)計論文 6 系統(tǒng)特點及控制原則 本系統(tǒng) 主要手動操縱，但對于負載恒定的提升系統(tǒng)，可以實現(xiàn)提升自動化。 根據(jù)防滑要求，本電控系統(tǒng)做了如下考慮： 1)在起動時，應(yīng)保證在任何負載條件下，電動機的出力均不超過提升機在靜態(tài)時所能傳遞的摩擦力。即每級電阻的切換，必須具備兩個條件，一方面時間繼電器延時結(jié)束，另一方面電流斷電器釋放，當(dāng)這兩者有一個條件滿足，就不能切換，需要等待。 2)為了提高平均起動力矩，保證加速度，而切換力矩的尖峰值又不超過規(guī)定值 (防滑要求 )，因此電阻級數(shù)要加多，選用 1O 級，兩級預(yù)備級， 8 級作為起動級。 高壓斷路器的相關(guān)保護及控制 交流異步電動機的機 械特性曲線如圖 2— 2 中 l 線所示，由電動機理論中知，電動機的轉(zhuǎn)矩與定子電壓的平方成正比。從圖中我們可以看到，當(dāng)電源電壓降低且負載力矩不變時，電動機將產(chǎn)生過載現(xiàn)象，且運行于曲線上的不穩(wěn)定區(qū)段上，如果電網(wǎng)電壓下降過多，則電動機將堵轉(zhuǎn)，這時就會燒壞電動機，所以在高壓斷路器中設(shè)置了失壓脫扣線圈 SYQ 用作圖 2— 2 交流異步電動機特性曲線失壓保護，當(dāng) SYQ 線圈電壓過低或失壓時，高壓斷路器脫扣跳閘，斷開向提升機供電的高壓電源。 為了人身安全 的需要，在失壓線圈回路中設(shè)置了兩個限位開關(guān) JTK1 和 LSK。當(dāng)有人打開斷遼寧 科技學(xué)院 成人教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 路器柜的門或打開高壓控制區(qū)的欄柵門時，相應(yīng)的限位開關(guān)就會斷開，使 SYQ線圈失電，斷路器跳閘，并且不能合閘。其中 1LH和 2LH 帶動三個過流線圈 JLJ， 三個過流線圈控制一個接點，此接點將在轉(zhuǎn)子加速回路中作為電流控制規(guī)則時使用。當(dāng)電動機在加速段上切除電阻時，會在定子電路中短時間產(chǎn)生過流，此電流會使 2LJ 產(chǎn)生較大磁力，使 2LJ 的延時斷開的常閉觸點在短暫的延時后斷開，這時如果電動機電流不能降低到正常值時 (即過載或電機繞組有故障 )2GLQ得電動作，其接點將在控制電路中使保護系統(tǒng)動作，使提升機安全制動。動力制動回路由 DZCl 和 DZC2 兩個接觸器觸點串聯(lián)從而增加觸點開距，防止 6KV 高壓串入低壓動力制動系統(tǒng)。通過控制 A10 端和 A20 端的電壓即可控制整流裝置的輸出電壓從而可控制提升機的制動力矩。 轉(zhuǎn)子主電路 轉(zhuǎn)子主電路由 l0 級電阻構(gòu)成，并由 l0 段無觸 點開關(guān)負責(zé)按起動控制要求串入或切除各段電阻，使電動機較平滑起動。 高壓換向及動力制動主控電路 高壓換向接觸器控制電路 (圖 2— 3) 電氣互鎖 由于正向接觸器 ZC 與反向接觸器 FC 不允許同時閉合，所以在 ZC 回路中串聯(lián)了 FC 的常閉觸點，在 FC 回路中 串聯(lián)了 ZC 的常閉觸點，形成了電氣互鎖。在斷開主電路時 ZC 與 XLC 同時斷電，使其主觸頭同時分?jǐn)啵黾佑|頭開距，減少滅弧時間。 過卷開關(guān) FW 作用 FW— 和 FW— 是過卷復(fù)位開關(guān)， FW在操作臺上，在提升系統(tǒng)正常時， 礦井提升設(shè)計論文 10 FW 位于零位，此時， FW— 和 Fw— 7 盤都閉合。 例如發(fā)生正向過卷，則要右轉(zhuǎn) 450。如果發(fā)生反向過卷，則要左轉(zhuǎn) 450。 FW 的 FW— 和 FW— 兩個觸頭將在安全回路中使用具體將在安全回路設(shè)計中加 以閘述。 其它控制開關(guān)及觸點 ZJ 和 FJ 觸點受自動換向電路控制，用于接通 ZC 或 FC 線圈回路。 jjXC 觸點受信號電路控制，當(dāng)?shù)V井的井口發(fā)出開車信號時， XC 閉合 DSJl 觸點受測速回路控制，由于 DSJl 與 XC 并聯(lián)。 圖中 (4． B)位置開關(guān)， ZC、 FC、 DZC 三個開關(guān)作為自保接點 1SJ 觸點受轉(zhuǎn)子電阻控制電路中時間繼電器 1SJ 控制，在做好開車準(zhǔn)備時閉合。 動力制動控制電路 由于提升機的動力制動是通過向電動機定子繞組通入直流電。遼寧 科技學(xué)院 成人教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 圖 2— 3 DZC 1 和 DZL2 兩線圈并聯(lián)，其觸頭在主電路中串聯(lián)增加開距，它們同時動作，增加控制的安全性。DSJl 受速度回路控制，在減速期間通斷，動力制動系統(tǒng)來控制提升機速度。 在司機操作臺的地面上裝有腳踏開關(guān) JTK，當(dāng)司機發(fā)現(xiàn)提升系統(tǒng)不正常且提升系統(tǒng)沒有進行保護時，司機可以用腳及時地踩下腳踏開關(guān) JTK，使腳踏制動接觸器 KDC 失電，其常閉觸點 KDC(3． C)在動力制動回路中閉合，進行人為的動礦井提升設(shè)計論文 12 力制動，其常開觸點 KDC(3． B)在高壓換向控制回路中斷開，使提升系統(tǒng)失去動力，而制動停車。 PLC 編程如附圖的梯形圖中的 Network2～ 4。 本提升系統(tǒng)由井口發(fā)出的開車信號做為開車的先決條件，在電路中設(shè)計了自動停車換向電路，因此可實現(xiàn)礦井提升的自動化。能實現(xiàn)提升系統(tǒng)的自動運行方式與手動運行方式選擇。 LK— l 是操作臺上的主令控制器，可以向 前開車。 信號電路工作原理 手動開車狀態(tài) 將 1 HK 旋鈕左旋 450，則其接點 lHK— 2 斷開， l HK— l 閉合。 (主令手柄位于 O 位時， LK— l 才閉合 )。這就使得開車條件之一為主令手柄必須在 0 位上。為高壓接觸器線圈得電做好準(zhǔn)備。 l HK～2 閉合，使得信號接觸器只受井口開車信號控制，當(dāng)井口 遼寧 科技學(xué)院 成人教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 發(fā)出開車信號時， XC 即得電閉合。在高壓換向接觸器控制回路和自動停車換向電路中的 XC 接點全部閉合，為開車做好準(zhǔn)備。 自動停車換向電路 結(jié)構(gòu)設(shè)計 如圖 Netwofk3 和 Network4，主要執(zhí)行元件線圈 ZJ 和 FJ 分別為正向繼電器和反向繼電器，它們的接點分別接于高壓換向接觸器的控制回路中，即 ZJ控制 ZC接觸器， FJ 控制 FC 接觸器。 在 Network3 電路和 Network4 電路中接入了正向停車開關(guān) ZTK。當(dāng)提升機達到正向停車位置時，就 會碰到 ZTK 開關(guān)使其動作，發(fā)出停車信號。其常開閉點在 Network3 電 路中斷開 ZJ自勺自?；芈?，使 ZJ斷電，提升機正向停車。 FTK 安裝于筒反向停車位置上。這時其常開接點在 Netvvork3 電路中閉合，為正向開車作準(zhǔn)備。 LK 一 3 和 LK 一 4 是主令手柄開關(guān)，作為手動開車用。 1HK～ 1 和 1 HK 一 2 是操作臺上工作方式轉(zhuǎn)換開關(guān)，當(dāng) l HK 在自動 位置時， 1 HK～ 2 閉合， 1 HK～ l 斷開。 AT 按鈕安裝于 操作臺上，作為急停使用。1 HK～ i 閉合，使王。此時如將主令手柄正 同 LK 一 3閉合，嗄 lj ZJ 吸合。如將主令柄反向，則 LK 一 4 閉合，使FJ 吸合，提升機反向開車。1HK2 閉合，使自動控制電路閉合。例如此時已經(jīng)反向停車，則 FTK 閉合， 這時其常開閉點在 Network4電路中斷開 Fj 的自?；芈?,使 FJ 斷電，提升機反向停車。 FTK 與 ZTK的狀態(tài)決定了只能 ZJ有可能得電。這時，如果井口發(fā)出開車信號，則使信號繼電器 XC 閉 合，使 ZJ 得電，從而控制提升機自動正向開車。在 Network4 申。 當(dāng)提升機離開反向停車點后，其 FTK 會 斷開，其接點在 Network3 (ZJN 路 )中會斷開，但由于 zJ 接點的自保作用，不會使 ZJ 線圈失電。等到井口再次發(fā)出開車信號時， XC 觸點閉合，此時由于 ZTK 處于吸合狀態(tài)，在Network3 電路 (FJ 回路 )中的接點 ZTK 閉合，這