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1、第七章 提升机的制动与安全保护装置 第一节 提升机的机械制动系统 第二节 提升机的电气制动系统 第三节 提升机的安全保护系统 复习思考题 第一节 提升机的机械制动系统 制动系统是提升机的一个重要组成部分 ，它直接关系着提升机的安全运行。制动系 统由制动器（又称为闸）和传动机构组成。 制动器是直接作用在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。 第一节 提升机的机械制动系统 一、 制动系统的作用及安全要求 制动系统按制动器的结构分为块闸（角 移式或平移式）和盘闸；按传动机构中传动 动力（传动能源）的不同分为液压、气动及 弹簧等。 第一节 提升机的机械制动系统 1
2、.制动系统的作用 煤矿提升机制动系统作用有以下4个方面 ： （1） 在提升终了或停机时，能可靠地闸 住提升机的滚筒或主导轮，即正常停机。 （2） 在减速阶段及下放重物时，参与提 升容器运行速度的控制，即工作制动。 第一节 提升机的机械制动系统 （3） 当提升机发生紧急事故时，能迅 速且合乎要求地自动闸住提升机，保护提升 系统，即安全制动。 （4） 双滚筒提升机在更换提升水平或 调节绳长时，能闸住游动滚筒。 第一节 提升机的机械制动系统 2.制动系统的安全要求 为了使制动系统能完成上述工作，保证 提升机工作安全顺利地进行，制动系统的使 用和维护必须按照煤矿安全规程的相关 规定及有关技术规范的要求
3、进行。 第一节 提升机的机械制动系统 （1） 提升机必须装备有提升机操作作 业人员不离开座位即能操纵的常用闸（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。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。 第一节 提升机的机械制动系统 双滚筒煤矿提升机的2套闸瓦的传动系 统必须分开。对具有2套闸瓦只有1套传动 系统的双滚筒煤矿提升机，应改为每个滚筒 各自有其控制机构的弹簧闸。 第一节 提升机的机械制动系统 煤矿提升机除设有机械制动闸外，还应 设有电气制动系统。严禁提升机操作作业人 员离开工作岗位、擅自调整制动闸。 第一节 提升机的机械制动系统 （2） 保险
4、闸必须采用配重式或弹簧式 的制动系统，除可由提升机操作作业人员操 纵外，还必须能自动抱闸，并同时自动切断 提升系统电源。常用闸必须采用可调节的机 械制动系统。 第一节 提升机的机械制动系统 （3） 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0.5 s，储能液压驱动闸瓦式制动闸不得超过0.6 s，盘式制动闸不得超过0.3 s。 第一节 提升机的机械制动系统 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2 mm。保险闸施闸时，杠杆 和闸瓦不得发生显著的弹
5、性摆动。 第一节 提升机的机械制动系统 （4） 煤矿提升机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。 第一节 提升机的机械制动系统 在调整双滚筒煤矿提升机滚筒旋转的相 对位置时，制动系统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 重量和提升容器重量之和）形成的旋转力矩 的1.2倍。 第一节 提升机的机械制动系统 计算制动力矩时，闸轮和闸瓦摩擦系数 应根据实测确定，一般采用0.300.35，常 用闸和保险闸的力矩应分别计算。 第一节 提升机的机械制动系统 （5） 在立井和倾斜井巷中，提升系统 的保险闸发生作用时，全部机械的减速度必
6、须符合煤矿安全规程的相关规定。 摩擦轮式提升机常用闸或保险闸的制动 ，除必须符合上述（3）、（4）条的规定 外，还必须满足以下防滑要求： 第一节 提升机的机械制动系统 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因数的取值不得 大于0.25。由钢丝绳自重所引起的不平衡重 必须计入。 第一节 提升机的机械制动系统 在各种载荷及各种提升状态下，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。 第一节 提升机的机械制动系统 （6） 提升机除有制动系统外，应加设 定车系统，以便调整滚筒位置
7、或修理制动系 统时使用。 第一节 提升机的机械制动系统 二、 制动系统的制动原理 块闸制动系统用于老产品KJ系列提升机 上。对于双滚筒提升机，两副制动器位于两 滚筒的内侧；对于单滚筒提升机，则位于两 滚筒的外侧。块闸制动器按结构分为角移 式、平移式和综合式。 第一节 提升机的机械制动系统 角移式结构简单，但磨损分布不均匀， 而且围抱角较小，使得制动力矩也较小，故 多用于中、小型提升机上。平移式及综合式 压力分布较均匀，产生的制动力矩较大，但 是结构复杂，主要用在大型提升机上。 第一节 提升机的机械制动系统 目前大型提升机多用盘式制动系统，盘式 制动系统主要由盘式制动器和液压站组成。盘 式制动系
8、统是20世纪70年代以来应用到煤矿 提升机上的一种新型制动器，与块闸制动系统 比较，它结构紧凑，重量轻，动作灵敏，空行 程不超过0.3 s，安全可靠程度高，制动力矩 可调性好，安装、使用和维护方便，便于矿井 提升自动化，所以应用广泛。 第一节 提升机的机械制动系统 盘闸制动器的制动力矩是靠闸瓦沿轴向 从两侧压向制动盘产生的（而不是沿径向作 用在制动盘上），为使制动盘不产生附加变 形，主轴不承受轴向力，盘式制动器一般都 是成对使用，闸瓦的数量可根据制动力的大 小进行增减，数目可达12副或更多。 第一节 提升机的机械制动系统 根据使用条件及生产制造条件的不同， 盘闸应用于提升机上有各种不同的结构形
9、式 ，如单面闸、双面闸，单活塞、双活塞，液 压缸前置、液压缸后置等，油压有中低压 油、高压油之分。 第一节 提升机的机械制动系统 盘闸制动器是靠碟形弹簧产生制动力， 靠油压力松闸。制动器安装在机架上，依靠 碟形弹簧的作用力把闸瓦推向制动盘，产生 制动力矩。松闸时将压力油送入油腔，使弹 簧受到压缩，并带动闸瓦离开制动盘。 第一节 提升机的机械制动系统 盘闸工作原理如图7-1所示。 第一节 提升机的机械制动系统 三、 液压站 液压站是煤矿提升机制动系统的驱动和 调节压力的机构，性能和质量的好坏直接关 系到人身安全与设备安全等重大问题。液压 站的作用是为盘闸制动器提供压力油源、控 制油路以实现制动器
10、的各项制动功能。 第一节 提升机的机械制动系统 大型提升机液压站一般采用中、高压液 压站，如JK44提升机上的盘式制动器，工 作油压为11 MPa。还可以采用双速电动机 或双联泵，提供不同的流量，松闸时大流量 供油，以缩短松闸时间，松闸后改为小流量 泵补油，这样，系统发热少，可减少能耗。 第一节 提升机的机械制动系统 工作制动的特点是根据矿井提升实际操 作的需要，配合电气控制方式，调节、控制 制动力矩，以实现按规定的减速度停车。制 动力矩的大小由不同的油压控制，油压的调 节靠电液调压系统实现。电液调压系统由溢 流阀及喷嘴挡板系统组成，它的主要作用为 定压和调压。 第一节 提升机的机械制动系统
11、为了满足煤矿安全规程对立井提升 安全制动速度的相关要求，对大型提升机的 安全制动都要求具有二级制动特性。二级制 动既能快速、平稳地闸住提升机，又不致使 提升机减速过大，可避免减速时产生过大的 动载荷，所以对机械、电气设备均有好处。 第一节 提升机的机械制动系统 盘式制动器一般由多副闸组成，实现二级制 动很方便，可将闸分为A、B两组，A组先投入制 动，产生第一级制动力矩，其数值应保证提升重 物时，安全制动减速度不大于5 m/s2，下放重物 时减速度不小于1.5 m/s2，提升机在此制动力矩 作用下速度下降；B组在滞后一定时间（提升速 度接近零时）再投入，产生二级制动力矩，以保 证在提升终了时可靠
12、地将提升机闸住。 第二节 提升机的电气制动系统 一、 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。交直流电动机又有其 可逆作用，也可以把动能转化为电能，此时 的电动机就变为发电机运行，输出电能的大 小完全由输入的动能补偿。因此，电动机此 时的运行就起到了制动作用。 第二节 提升机的电气制动系统 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。 第二节 提升机的电气制动系统 2.动力制动 动力制动又称为能
13、耗制动。把电动机定 子绕组输入直流电流，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互相作用产生的制 动称为动力制动。 第二节 提升机的电气制动系统 3.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。 低频制动使电动机的减速阶段运行在发 电制动区。电动机转速在超过同步速度变为 发电机运行输出负力，起制动作用，通过变 频器向电网反馈一部分电能。 第二节 提升机的电气制动系统 但是，在减速过程中需要加入大量电阻 ，减速时大部分由机械能转变
14、的电能都消耗 在电阻上，只有少部分反馈回电网。提升机 电动机由制动状态到电动状态可以自然过渡 ，其减速度在爬行阶段比较平稳。 第二节 提升机的电气制动系统 二、 动力制动装置 1.动力制动装置的类型 常用的动力制动装置有：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直流发电机组 3种。 第二节 提升机的电气制动系统 （1） 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。 （2） KZG-2型单相晶闸管动力制动柜 ，其主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
15、器综合比较信号 控制的单闭环晶闸管动力制动系统。 第二节 提升机的电气制动系统 （3） 动力制动电动机直流发电机组 ，用低压感应电动机拖动直流激发电机的机 组，为主电动机提供制动电流，直流输出的 大小通过调节激磁电流控制。 第二节 提升机的电气制动系统 2.晶闸管动力制动系统的特点 晶闸管动力制动系统与直流发电机组相 比有以下特点： （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。 第二节 提升机的电气制动系统 （3） 无旋转部分，无振动，无噪声。 （4） 故障率低，维修量小。 KZG-3型三相晶闸管动力制动柜由主回 路和触发回路两部分组成。
16、主回路为380 V 交流电源的三相半控整流电路。 第二节 提升机的电气制动系统 晶闸管的开通靠脉冲触发电路发出的脉 冲信号来实现，通过调节脉冲触发电路的相 位，便可改变主回路的直流输出电压，从而 改变流入电动机定子的直流激磁电流，以改 变电动机的制动力矩和速度。 第二节 提升机的电气制动系统 三、 低频制动 低频拖动不需要增加机械设备，利用低 频35 Hz交流电源直接送入主电动机，使 其低速运行。因为交流感应电动机的转速是 与频率成正比的，所以只要有低频电源装置 便可实现低频拖动。 第二节 提升机的电气制动系统 低频电源有以下3种类型： （1） 低频发电机组。它由一台交流电 动机带动一台低频发电机。 （2） 晶闸管交直交变频装置。它 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。 第二节 提升机的电气制动系统 （3） 晶闸管交交变频装置。它是用 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。 在低频电源实现低速爬行过程中，当电 动机转速高于由低频电源产生的同
