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1、提升機制動與安全保護裝置,第一節 提升機的機械制動系統第二節 提升機的電氣制動系統第三節 提升機的安全保護系統復習思考題,第一節 提升機的機械制動系統,制動系統是提升機的一個重要組成部分，它直接關系著提升機的安全運行。制動系統由制動器（又稱為閘）和傳動機構組成。制動器是直接作用在制動輪或制動盤上產生制動力矩的部分，傳動機構是控制并調節制動力矩的部分。,第一節 提升機的機械制動系統,一、制動系統的作用及安全要求制動系統按制動器的結構分為塊閘（角移式或平移式）和盤閘；按傳動機構中傳動動力（傳動能源）的不同分為液壓、氣動及彈簧等,第一節 提升機的機械制動系統,1.制動系統的作用煤礦提升機制動系統作用2、有以下4個方面：（1）在提升終了或停機時，能可靠地閘住提升機的滾筒或主導輪，即正常停機。（2）在減速階段及下放重物時，參與提升容器運行速度的控制，即工作制動。,第一節 提升機的機械制動系統,（3）當提升機發生緊急事故時，能迅速且合乎要求地自動閘住提升機，保護提升系統，即安全制動。（4）雙滾筒提升機在更換提升水平或調節繩長時，能閘住游動滾筒。,第一節 提升機的機械制動系統,2.制動系統的安全要求為了使制動系統能完成上述工作，保證提升機工作安全順利地進行，制動系統的使用和維護必須按照煤礦安全規程的相關規定及有關技術規范的要求進行。,第一節 提升機的機械制動系統,（1）提升機必須裝備有提升機操作作業3、人員不離開座位即能操縱的常用閘（即工作閘）和保險閘（即安全閘）。保險閘必須能自動發生制動作用。常用閘和保險閘共同使用1套閘瓦制動時，操縱和控制機構必須分開。,第一節 提升機的機械制動系統,雙滾筒煤礦提升機的2套閘瓦的傳動系統必須分開。對具有2套閘瓦只有1套傳動系統的雙滾筒煤礦提升機，應改為每個滾筒各自有其控制機構的彈簧閘。,第一節 提升機的機械制動系統,煤礦提升機除設有機械制動閘外，還應設有電氣制動系統。嚴禁提升機操作作業人員離開工作崗位、擅自調整制動閘。,第一節 提升機的機械制動系統,（2）保險閘必須采用配重式或彈簧式的制動系統，除可由提升機操作作業人員操縱外，還必須能自動抱閘，并同時自動切4、斷提升系統電源。常用閘必須采用可調節的機械制動系統。,第一節 提升機的機械制動系統,（3）保險閘或保險閘第一級由保護回路斷電時起至閘瓦接觸到閘輪上的空動時間：壓縮空氣驅動閘瓦式制動閘不得超過0.5 s，儲能液壓驅動閘瓦式制動閘不得超過0.6 s，盤式制動閘不得超過0.3 s。,第一節 提升機的機械制動系統,對斜井提升，為保證上提緊急制動不發生松繩而必須延時制動時，上提空動時間不受此限。盤式制動閘的閘瓦與制動盤之間的間隙應不大于2 mm。保險閘施閘時，杠桿和閘瓦不得發生顯著的彈性擺動。,第一節 提升機的機械制動系統,（4）煤礦提升機的常用閘和保險閘制動時，所產生的力矩與實際提升最大靜荷重旋轉力矩5、之比K值不得小于3。,第一節 提升機的機械制動系統,在調整雙滾筒煤礦提升機滾筒旋轉的相對位置時，制動系統在各滾筒閘輪上所發生的力矩，不得小于該滾筒所懸重量（鋼絲繩重量和提升容器重量之和）形成的旋轉力矩的1.2倍。,第一節 提升機的機械制動系統,計算制動力矩時，閘輪和閘瓦摩擦系數應根據實測確定，一般采用0.300.35，常用閘和保險閘的力矩應分別計算。,第一節 提升機的機械制動系統,（5）在立井和傾斜井巷中，提升系統的保險閘發生作用時，全部機械的減速度必須符合煤礦安全規程的相關規定。摩擦輪式提升機常用閘或保險閘的制動，除必須符合上述（3）、（4）條的規定外，還必須滿足以下防滑要求：,第一節 提升6、機的機械制動系統,各種載荷（滿載或空載）和各種提升狀態（上提或下放重物）下，保險閘所能產生的制動減速度的計算值，不能超過滑動極限。鋼絲繩與摩擦輪間摩擦因數的取值不得大于0.25。由鋼絲繩自重所引起的不平衡重必須計入。,第一節 提升機的機械制動系統,在各種載荷及各種提升狀態下，保險閘發生作用時，鋼絲繩都不出現滑動。嚴禁用常用閘進行緊急制動。,第一節 提升機的機械制動系統,（6）提升機除有制動系統外，應加設定車系統，以便調整滾筒位置或修理制動系統時使用。,第一節 提升機的機械制動系統,二、制動系統的制動原理塊閘制動系統用于老產品KJ系列提升機上。對于雙滾筒提升機，兩副制動器位于兩滾筒的內側；對于單7、滾筒提升機，則位于兩滾筒的外側。塊閘制動器按結構分為角移式、平移式和綜合式。,第一節 提升機的機械制動系統,角移式結構簡單，但磨損分布不均勻，而且圍抱角較小，使得制動力矩也較小，故多用于中、小型提升機上。平移式及綜合式壓力分布較均勻，產生的制動力矩較大，但是結構復雜，主要用在大型提升機上。,第一節 提升機的機械制動系統,目前大型提升機多用盤式制動系統，盤式制動系統主要由盤式制動器和液壓站組成。盤式制動系統是20世紀70年代以來應用到煤礦提升機上的一種新型制動器，與塊閘制動系統比較，它結構緊湊，重量輕，動作靈敏，空行程不超過0.3 s，安全可靠程度高，制動力矩可調性好，安裝、使用和維護方便，便于8、礦井提升自動化，所以應用廣泛。,第一節 提升機的機械制動系統,盤閘制動器的制動力矩是靠閘瓦沿軸向從兩側壓向制動盤產生的（而不是沿徑向作用在制動盤上），為使制動盤不產生附加變形，主軸不承受軸向力，盤式制動器一般都是成對使用，閘瓦的數量可根據制動力的大小進行增減，數目可達12副或更多。,第一節 提升機的機械制動系統,根據使用條件及生產制造條件的不同，盤閘應用于提升機上有各種不同的結構形式，如單面閘、雙面閘，單活塞、雙活塞，液壓缸前置、液壓缸后置等，油壓有中低壓油、高壓油之分。,第一節 提升機的機械制動系統,盤閘制動器是靠碟形彈簧產生制動力，靠油壓力松閘。制動器安裝在機架上，依靠碟形彈簧的作用力把閘9、瓦推向制動盤，產生制動力矩。松閘時將壓力油送入油腔，使彈簧受到壓縮，并帶動閘瓦離開制動盤。,第一節 提升機的機械制動系統,盤閘工作原理如圖7-1所示。,第一節 提升機的機械制動系統,三、液壓站液壓站是煤礦提升機制動系統的驅動和調節壓力的機構，性能和質量的好壞直接關系到人身安全與設備安全等重大問題。液壓站的作用是為盤閘制動器提供壓力油源、控制油路以實現制動器的各項制動功能。,第一節 提升機的機械制動系統,大型提升機液壓站一般采用中、高壓液壓站，如JK44提升機上的盤式制動器，工作油壓為11 MPa。還可以采用雙速電動機或雙聯泵，提供不同的流量，松閘時大流量供油，以縮短松閘時間，松閘后改為小流量泵10、補油，這樣，系統發熱少，可減少能耗。,第一節 提升機的機械制動系統,工作制動的特點是根據礦井提升實際操作的需要，配合電氣控制方式，調節、控制制動力矩，以實現按規定的減速度停車。制動力矩的大小由不同的油壓控制，油壓的調節靠電液調壓系統實現。電液調壓系統由溢流閥及噴嘴擋板系統組成，它的主要作用為定壓和調壓。,第一節 提升機的機械制動系統,為了滿足煤礦安全規程對立井提升安全制動速度的相關要求，對大型提升機的安全制動都要求具有二級制動特性。二級制動既能快速、平穩地閘住提升機，又不致使提升機減速過大，可避免減速時產生過大的動載荷，所以對機械、電氣設備均有好處。,第一節 提升機的機械制動系統,盤式制動器一11、般由多副閘組成，實現二級制動很方便，可將閘分為A、B兩組，A組先投入制動，產生第一級制動力矩，其數值應保證提升重物時，安全制動減速度不大于5 m/s2，下放重物時減速度不小于1.5 m/s2，提升機在此制動力矩作用下速度下降；B組在滯后一定時間（提升速度接近零時）再投入，產生二級制動力矩，以保證在提升終了時可靠地將提升機閘住。,第二節 提升機的電氣制動系統,一、電氣制動系統的類型和特點電動機可以把電能轉化為動能，即輸入為電能，輸出為動能。交直流電動機又有其可逆作用，也可以把動能轉化為電能，此時的電動機就變為發電機運行，輸出電能的大小完全由輸入的動能補償。因此，電動機此時的運行就起到了制動作用。12、,第二節 提升機的電氣制動系統,1.發電制動電動機運行時由于受外力驅動，當轉速超過某一臨界轉速時，輸出由正轉矩變為負轉矩，電動機變為發電機運行，發出的電能送回電網，電動機運轉起到制動作用，感應電動機的同步轉速就是這一臨界轉速。,第二節 提升機的電氣制動系統,2.動力制動動力制動又稱為能耗制動。把電動機定子繞組輸入直流電流，定子建立靜止磁場，當轉子在外力驅動下轉動時，轉子繞組同靜止磁場產生相對運動，轉子繞組便產生電勢，通過外回路電阻產生的電流又建立了動磁場，轉子動磁場同靜磁場互相作用產生的制動稱為動力制動。,第二節 提升機的電氣制動系統,3.變頻和低頻發電制動采用變頻和低頻發電電源的拖動系統，可13、以以發電制動的方式實現電氣制動。低頻制動使電動機的減速階段運行在發電制動區。電動機轉速在超過同步速度變為發電機運行輸出負力，起制動作用，通過變頻器向電網反饋一部分電能。,第二節 提升機的電氣制動系統,但是，在減速過程中需要加入大量電阻，減速時大部分由機械能轉變的電能都消耗在電阻上，只有少部分反饋回電網。提升機電動機由制動狀態到電動狀態可以自然過渡，其減速度在爬行階段比較平穩。,第二節 提升機的電氣制動系統,二、動力制動裝置1.動力制動裝置的類型常用的動力制動裝置有：KZG-3型三相晶閘管動力制動柜、KZG-2型單相晶閘管動力制動柜和動力制動電動機直流發電機組3種。,第二節 提升機的電氣制動系統14、,（1）KZG-3型三相晶閘管動力制動柜，其主回路為三相橋式半控整流電路，采用磁放大器綜合放大信號的單閉環晶閘管動力制動系統。（2）KZG-2型單相晶閘管動力制動柜，其主回路為單相橋式半控整流電路，采用腳踏自整角機輸出和磁放大器綜合比較信號控制的單閉環晶閘管動力制動系統。,第二節 提升機的電氣制動系統,（3）動力制動電動機直流發電機組，用低壓感應電動機拖動直流激發電機的機組，為主電動機提供制動電流，直流輸出的大小通過調節激磁電流控制。,第二節 提升機的電氣制動系統,2.晶閘管動力制動系統的特點晶閘管動力制動系統與直流發電機組相比有以下特點：（1）系統有良好的靜態特性，可以縮短爬行時間，增加提升15、能力。（2）效率高，節約電能，占地小。,第二節 提升機的電氣制動系統,（3）無旋轉部分，無振動，無噪聲。（4）故障率低，維修量小。KZG-3型三相晶閘管動力制動柜由主回路和觸發回路兩部分組成。主回路為380 V交流電源的三相半控整流電路。,第二節 提升機的電氣制動系統,晶閘管的開通靠脈沖觸發電路發出的脈沖信號來實現，通過調節脈沖觸發電路的相位，便可改變主回路的直流輸出電壓，從而改變流入電動機定子的直流激磁電流，以改變電動機的制動力矩和速度。,第二節 提升機的電氣制動系統,三、低頻制動低頻拖動不需要增加機械設備，利用低頻35 Hz交流電源直接送入主電動機，使其低速運行。因為交流感應電動機的轉速是16、與頻率成正比的，所以只要有低頻電源裝置便可實現低頻拖動。,第二節 提升機的電氣制動系統,低頻電源有以下3種類型：（1）低頻發電機組。它由一臺交流電動機帶動一臺低頻發電機。（2）晶閘管交直交變頻裝置。它是一種利用硅整流器將工頻交流電源變為直流電源，再用晶閘管將直流電源變成需要的低頻交流電源的變頻裝置。,第二節 提升機的電氣制動系統,（3）晶閘管交交變頻裝置。它是用閘管元件構成的，將交流工頻電源直接變成低頻電源供提升主電動機使用的變頻裝置。在低頻電源實現低速爬行過程中，當電動機轉速高于由低頻電源產生的同步轉速時，還可以獲得低頻發電制動的效果。,第二節 提升機的電氣制動系統,提升機從等速階段開始減速17、時，使定子從工頻電網切斷，接入低頻電源，電動機轉子串入全部電阻，此時電動機轉速遠高于低頻電源所產生的同步轉速，電動機便運行在發電制動狀態，電動機輸出為負力產生制動作用。,第二節 提升機的電氣制動系統,為了增大制動力矩，再逐級切除電阻，速度下降，直到全部切除電阻，電動機運行到低頻電源所形成的自然特性曲線上，此時，提升負載不管是正力還是負力，都將穩定于爬行速度。,第三節 提升機的安全保護系統,一、防止過卷裝置過卷保護裝置由機械開關和無觸點開關組成，目前大多采用機械限位開關。每臺提升機具有兩道過卷開關，做到雙層保險，確保提升安全。第一道過卷開關裝設在深度指示器上，應使提升容器超過正常終端停止位置0.18、310.35 m時發生作用。,第三節 提升機的安全保護系統,第二道過卷開關裝設在井架上，當深度指示器上的過卷開關失靈時，提升容器超過正常終端位置0.40.5 m時發生作用，但不得超過0.5 m。當提升機過卷時，提升容器碰擊過卷開關，斷開其常閉觸點，使安全回路斷路，主電動機斷電，同時提升機保險閘發生作用。,第三節 提升機的安全保護系統,過卷及過卷距離的有關規定：當提升機運行到正常卸載位置未停車并繼續向上提升稱為過卷。過卷造成的嚴重后果是損壞天輪、井架，拉斷鋼絲繩導致提升容器墜落，撞壞井筒設施，甚至造成人員傷亡。使用雙滾筒提升機時，一鉤發生過卷時，另一鉤則過放，過放易造成蹲罐事故。因此，提升機必須19、裝有防止過卷裝置。,第三節 提升機的安全保護系統,煤礦安全規程第396條規定：在提升速度大于3 m/s的提升系統內，必須設防撞梁和托罐裝置，防撞梁不得兼作他用。防撞梁必須能夠擋住過卷后上升的容器或平衡錘；托罐裝置必須能夠將撞擊防撞梁后再下落的容器或配重托住，并保證其下落的距離不超過0.5 m。,第三節 提升機的安全保護系統,過卷保護裝置對安全提升是非常重要的，如果過卷開關動作不靈，在停車階段，操作作業人員稍一疏忽，就會發生過卷事故。如果過卷開關長時間不動作，機構和觸點可能被卡住或生銹而不能斷開，所以每天都要檢查試驗一次。檢查試驗的內容包括：,第三節 提升機的安全保護系統,（1）測量過卷開關的高20、度是否合乎0.5 m的要求，否則應及時調整。（2）檢查過卷開關的動作是否靈活，機構是否牢固可靠。,第三節 提升機的安全保護系統,（3）用提升機直接做過卷試驗，即將提升容器以最低的速度越過過卷開關，試驗安全制動動作的可靠性。,第三節 提升機的安全保護系統,（4）對深度指示器和井架上的過卷開關應分別進行試驗。當試驗一個過卷開關時，應將另一個過卷開關短路。在做定期檢修時，也應進行上述檢查和做過卷試驗。,第三節 提升機的安全保護系統,二、防止過速裝置在提升過程中，超過正常速度就容易造成提升事故。一方面，超速后由于速度快，提升系統的動量就變大，其正常停車或事故停車時都變得更為困難，所需工作制動力矩和緊急21、制動力矩都要超過設計值，造成事故的可能性擴大。,第三節 提升機的安全保護系統,另一方面，超速后可能使提升機處于失控狀態，事故就更容易發生，不但可能造成過卷和蹲罐、過放等事故，還易造成提升電動機、減速機等損壞。且當提升速度超過最大提升速度的15%，實際上已經處于跑車狀態，此時必須能自動斷電并能使保險閘發生作用。,第三節 提升機的安全保護系統,三、過負荷和欠電壓保護裝置在提升機的配電開關上設有過電流和欠電壓保護裝置，在過負荷或欠電壓情況下使配電開關自動跳閘，切斷提升電動機電源，并使保險閘發生作用。,第三節 提升機的安全保護系統,提升電動機超過額定負載力矩運行就是過負荷運行。過負荷的主要原因是提升容22、器超載或提升容器卡阻。過負荷運行可使電動機電流超過額定電流，導致電動機和電氣設備嚴重損壞，還使提升鋼絲繩受力增大，安全系數降低，易造成事故，影響提升安全。,第三節 提升機的安全保護系統,在有微拖裝置時，進入拖動階段還易造成拖動困難，甚至倒轉。所以提升設備必須設過負荷保護裝置。,第三節 提升機的安全保護系統,提升機的電動機電源電壓低于額定電壓時，電動機所產生的轉矩會有較大的下降，因為轉矩和電壓的平方成正比。由于電動機的轉矩減小，電動機的轉速會下降，轉差率就會上升，定子電流和轉子電流也就隨之上升，效率和功率因數都會降低。,第三節 提升機的安全保護系統,同時，電動機發熱量增加，會損壞電動機電氣設備，23、導致重大事故的發生，因此提升設備必須加裝欠電壓保護裝置。,第三節 提升機的安全保護系統,四、限速裝置限速裝置是保護煤礦提升機在加速、全速和減速階段的運行速度都不超過該階段設計運行速度的10%。,第三節 提升機的安全保護系統,超速過多會報警并發生保險制動，可防止下放重物時，工作閘松閘過快，控制器操作沒跟上，不能及時制動，控制不住速度，超速下放，造成過放、墜罐、墜斗事故。,第三節 提升機的安全保護系統,在減速階段如提升機操作作業人員沒能及時操作控制器，限速保護可以自動進行減速，并將提升終了速度控制在2 m/s以內，防止造成高速過卷事故。,第三節 提升機的安全保護系統,五、深度指示器失效保護裝置深度24、指示器失效保護裝置是在深度指示器因離合器沒合到位、定位銷失效、斷軸等失去深度指示作用時，能自動斷電并發生保險制動的保護裝置。,第三節 提升機的安全保護系統,在提升機提升過程中，深度指示器能指示提升容器在井筒中的相對位置，發送減速和過卷信號，進行過速和限速保護，還可以加裝后備保護裝置。,第三節 提升機的安全保護系統,若在提升運行過程中，深度指示器失去了作用，往往又不能被提升機操作作業人員及時發現而不能按時減速，會造成全速過卷的事故，造成設備損壞或人員傷亡。所以提升機必須裝設深度指示器的失效保護裝置。,第三節 提升機的安全保護系統,此外，根據煤礦安全規程和國有重點煤礦生產礦井質量標準化標準中的有關25、規定，為保證提升機的安全運轉，充分發揮深度指示器的作用，根據提升設備安全運轉的需要。,第三節 提升機的安全保護系統,要求深度指示器裝設有減速點開關、減速信號鈴、減速點開關失效后備保護開關、減速段的超速保護、減速段的限速保護、2 m/s后備保護開關、過卷保護開關，多繩摩擦輪式提升機深度指示器應裝設調零系統和多繩摩擦輪式提升機深度指示器的精針指示等保護。,第三節 提升機的安全保護系統,六、閘間隙保護裝置閘間隙保護裝置是當閘瓦間隙超限，沒能及時緊閘而使制動力矩下降時，能自動報警或自動斷電的裝置。,第三節 提升機的安全保護系統,七、松繩保護裝置對于纏繞式提升機，當由于提升容器卡阻等原因而使提升容器和提26、升機運行速度不一致時，會使提升鋼絲繩松弛，松弛后常伴有鋼絲繩的扭結，當鋼絲繩松到一定程度時，若提升容器突然下落，則鋼絲繩在巨大的沖擊作用下會折斷，從而造成提升容器墜井的惡性事故。,第三節 提升機的安全保護系統,立井箕斗提升時若卸載煤倉滿，有時會使卸載箕斗卡住，箕斗下放產生松繩，如果此時煤倉放煤，煤位下降，托不住箕斗，會產生墜斗斷繩，此時應嚴禁煤倉放煤并報警。,第三節 提升機的安全保護系統,八、滿倉保護裝置滿倉保護裝置是當卸載煤倉滿倉時能自動發出報警信號并斷電使煤礦提升機不能再繼續提升的保護裝置。如果沒有滿倉保護裝置，提升機操作作業人員不知道滿倉，在箕斗卸煤時由于箕斗中的煤與煤倉里的煤堆連在一起27、，超過正常卸載時間。,第三節 提升機的安全保護系統,提升機操作作業人員認為箕斗中的煤已卸完而下放箕斗，而此時的箕斗卻被卡住不能下放，必然造成松繩，當煤倉中的煤位下降時，箕斗下滑失去阻力，會快速下沖，使已經松的鋼絲繩在巨大沖擊力作用下斷繩墜斗，造成事故。,第三節 提升機的安全保護系統,常用的滿倉信號保護有紅外線式、杠桿限位式、電極式等。,第三節 提升機的安全保護系統,九、減速功能保護裝置當提升容器（或平衡錘）到達設計減速位置時，減速功能保護裝置能示警并開始減速。為避免一處發生故障造成全部保護失效，并便于故障的查找，規定減速功能保護裝置必須采用互相獨立的雙線形式接線。,第三節 提升機的安全保護系統,為了在檢修制動系統時，將煤礦提升機滾筒固定住，不因制動失效而發生墜斗、墜罐和跑車事故，立井、斜井纏繞式煤礦提升機應加設定車裝置。,復習思考題1.提升機制動系統的作用包括哪幾方面？2.提升機制動系統安全保護裝置有哪些？3.常用的滿倉信號保護有幾種形式？,