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1、高效大功率提升机 在麻家梁矿主井的应用和研究 一、概况麻家梁矿井是由大同煤矿集团公司和浙江省能源集团公司共同投资建设的特大型现代化矿井，是同煤集团建设的七个千万吨矿井之一, 麻家梁矿井设计生产能力为12Mt/a。主立井井深602.8m，井筒净直径9m，到目前为止是亚洲最大井筒直径之一，是一座国内一流、世界先进的特大型现代化矿井。同煤浙能麻家梁煤业有限责任公司，同瑞典ABB公司、徐州安全设备有限公司、唐山东润自动化工程技术有限公司等企业进行合作，开发出目前国内提升能力最大、安全性最强、自动化水平最高的单次提升超过百吨的亚洲一流的主井提升系统。二、新型大功率高效自动提升系统（一）主井提升系统主井提
2、升设备选用了瑞典ABB公司生产的2台JKMD-5.7m4()落地式多绳摩擦提升机，直径5.7m是目前国内最大的提升机，钢丝绳选用了英国布顿公司生产的直径为59mm的钢丝绳，其中箕斗载重45t，提升速度13.73m/s,电控系统选用了交直交直接转矩控制技术，提升电机为AMZ 2500QN16 PNB，额定功率为7000kw，额定输出转矩1453 kNm；井架高度为80m，装载高度为35m，卸载高度为25m，井下配备定量箕斗装载系统，地面配备液压缸小车自动卸载系统，实现了矿井提升的全面自动化。整个提升机提升高度为598m，一次提升时间为111秒，开创了国内高产、高效大功率全自动矿井提升系统的先例。
3、1、结构紧凑、安装方便的提升机滚筒， 滚筒直径为5.7m的剖分式滚筒，轮辐板加工成半球形，安装运输方便、力学性能好，重量达55.6t,双摩擦轮外缘直径达6.8m。2、高可靠性的提升天轮天轮选用直径为5.7m的剖分式双轮辐天轮，相对于整体式，有利于运输和安装、维修，用S235 JRG2号型钢制成，配备有特殊的青铜轴瓦的4绳轮天轮，其中1个固定天轮，3个游动天轮。3个游动天轮的轴轮采用磷青铜制造。每个天轮在轮缘上分别设有注油管与注油口，便于注油。天轮有足够的强度和刚度，能承受各种工作载荷和事故载荷及起动、加减速和安全制动时产生的动应力。具有工作可靠、便于装卸、维护简便、寿命长，有精确的配合和同心度
4、等特点。轴承为两个自动调心球面滚动轴承。轴承带有温度监控装置，当轴承温度超过工作温度允许值，则发出警报，还包含振动脉冲监控传感器。1）高分子材料解决轴与套间过盈量减小的应用在主井提升机重载调试期间，原来两个天轮在运行时发出非常大的异响，后查找原因未果。在拆卸旧天轮过程中，发现天轮轮毂和铜套之间本应该采用过盈配合，但实际上天轮轮毂和铜套之间存在一定的间隙，导致天轮轮毂与铜套产生相对滑动，铜套外表面产生划痕，限位块与铜套槽发生挤压变形；需要解决天轮轮毂与铜套产生相对滑动的问题。天轮轮毂与铜套产生相对滑动是天轮在运行时发出非常大的异响的主要原因，通过技术人员分析并最终采用高分子材料（620圆柱型部件
5、固持胶）处理该问题。620圆柱型部件固持胶能够充分体现出它特有的高粘度、高强度、可耐高温到200的工作性能，对钢提供19.0N/mm2以上的剪切强度，能防止金属微振磨损及腐蚀；具体施工方法是，把天轮轮毂与铜套及限位块和铜套槽之间过盈配合的接触面上清理干净后，均匀涂抹该种材料，重新装配好天轮，天轮在原地静态保持24小时使胶凝固达到强度后，再吊装到井架上安装使用。 采用该种方法可以延长天轮的使用寿命，可以达到天轮的设计寿命，同时节省修理天轮的资金和时间，减少了不必要的人员和设备伤害，天轮采用这种方法修理后运行9个月以来，性能稳定，为矿井安全生产提供了根本性的保障。随着大型矿井的不断崛起，越来越多的
6、矿井采用立井提升设备，天轮的投入使用也越来越多，这样对天轮选择材料的抗拉强度、破断力就提出了更高的要求，采用这种材料可以弥补大型轮毂与轴间的由于加工精度和装配误差带来的使用缺陷，能达到材料原有的强度要求，减少修理费用、缩短维修时间。同时可在固持气门套管、注塑机芯套、阀套、缸套、键槽等多项领域中也得到广泛的应用。3、大容量的提升箕斗提升容器选用2对标称载重量为45t的箕斗。箕斗尺寸：长3080mm，宽1500mm，高21600mm，井口卸载采用外动力液压缸曲轨卸载，降低对井架的作用力，改善了井架的受力状态，提高了其稳定性。4、高强度的提升钢丝绳主井提升钢丝绳选用Bridon的6T 6x28 FC
7、 Galv，钢丝绳直径为59mm，钢丝绳最大破断力总和达2 790 kN，安全系数达到了7.37；最大提升速度达13.73m/s，最大加速度可达0.75m/s2。5、经济性高的装载系统装载系统的设计不但要满足其提升能力，更要保证其提升效率及减小洒煤量，同时有利于实现提升自动化。下井口装载部分是整个系统的核心部分，装载部分的运行状况直接决定了整个系统的好坏。装卸载直接关系到整个提升系统的自动化，装载效率及经济效益，以及减少洒煤量和降低工人劳动强度等。在井下装载煤仓、定量斗和井上储煤仓中安装煤位传感器，用于实现系统的定容保护功能。传感器选用煤位电极式传感器，此种传感器稳定可靠，非常适用于煤仓中的料
8、位测量。6、先进、可靠的新型液压制动系统1）、技术特点：a、ABB矿井提升机液压制动系统符合各种相关国际标准及煤矿安全规程规定。b、系统设计为双独立回油油路，可以互为备用。c、最大静张力差：静态制动安全系数3.0。d、安全制动减速度：0.5m/se、在各种载荷和提升状态下的无滑绳设计。f、具有恒减速和恒力矩安全制动，系统根据工况自动切换。g、系统自动测试和监测重要液压阀和储能器的功能。h、友好的人机界面，显示系统各种重要参数，如油压、闸气隙、弹簧疲劳、油位、油温、制动状态、故障信息等，并可方便地进行系统测试。i、发生故障安全型设计和系统自检测功能，可保证提升机系统一直处在安全运行状态下。2）、
9、液压系统组成：两个同时运行的液压站（热备用）、四个闸座及14对BSFG 816 盘式制动单元（前四后三），每对制动单元由四个制动头、电气控制系统、液压管路。a、液压站选用ABB新式液压站，不仅有基础尺寸小、内装式设计、能更好地保护系统、液压油渗漏保护好、管路少（液压阀包含在阀块内）、数字式压力开关精度高等优点，还具有对提升机控制的温度监视、双水平油位监视报警的新功能。两台液压站互为备用，可以实现正常工作期间的工作制动和紧急停车时的安全制动。它有两套单独的回油管路，正常情况下，每台液压站各带一边的液压制动，当其中一套出问题的情况下，通过切换手把，使用一套就可以供两边的制动系统，仍然可以安全停车。
10、实物见下图： b、闸座和盘式制动器制动单元采用ABB新式BSFG 816-X制动单元，每对制动器配有四个制动头组成，制动力是常规制动器的两倍；每个制动单元都带有感应式模拟气隙传感器，可以监测闸间隙、闸衬磨损和弹簧状况；每个制动闸架上都安装有带可手动操作闸门的分支管路系统，能使每个制动单元闭锁在松闸和紧闸的位置，便于试验和检修；所有的阀门都用保护盖罩着，并且保护盖可以上锁；每个闸架的基部配备一个集油容器，通过透明塑料管收集泄露的油。实图如下：c、电气控制系统电控柜时用于制动系统的电气控制，按预设的减速度控制制动。当电源发生故障时，后备电池向控制系统供电。在电控柜内，每一台液压站都有自己独立的减速
11、控制电控板，每个电控阀也有自己独立的控制继电器，保证了闸控系统运行的安全和可靠性。同时，闸控系统在司机操作台配有液晶屏幕操作面板。以提供友好的人机界面，在此界面上可以查询故障、查看油压、闸气隙、弹簧疲劳、油位、油温、制动状态、故障信息等信息。闸控系统可以实现：主要液压阀工作状态自动监测，制动减速度监测蓄压器压力监测，油泵电机过载保护，油压监测，油位监测，油温监测，液压油的自动加热和冷却，液压油过滤器堵塞监测，闸盘变形，闸衬磨损，闸气隙监测、显示及保护，弹簧疲劳监测，制动器状态监测及保护，保证每个制动器开、闭状态正确，重要控制阀的定时试验功能等功能。d、液压管路系统液压管路长度尽可能短，液压站与
12、最近的转动支架之间的最大距离为5米，减少了管路的使用和维护。安装的管道形势双回路。每个制动单元可以与液压回路隔离开来，以进行维护或检测。3）、新型液压系统应用优点a、恒减速控制紧急制动。能够在不同载荷、不同运行方向、不同位置情况下，自动实现预定减速度的安全制动。b、系统配有双液压站、双油路，具备双站并运、单站互备等运行方式，安全可靠。c、每个制动器均配置模拟气隙传感器，准确在线监测闸气隙同时能监测闸皮的过度磨损，并发出弹簧破裂信号。d、机械、电气冗余配置，可靠性高。e、制动系统的控制、监测、保护等软、硬件功能设计齐全。f、制动控制与提升机控制系统配合简单。重要信号硬线连接，信息传输通讯实现。g
13、、轨迹制动区贴闸盘功能，可实现平滑、准确停车。h、制动控制系统可独立实现制动控制和监测保护，还具有对提升机控制的温度监视、双水平油位监视报警的新功能。并通过通用通信接口实现与提升机控制系统通讯；后备电池可以保证在系统电源故障情况下实现安全制动控制；在机械方面，由于采用了专门设计的组合阀块总成，使液压站器件连接简单，结构优化，易于维护。7、高寿命的主轴承主轴承选用使用寿命大于300000小时的SKF的滚柱轴承，轴承为不需要保养的减摩滚动轴承，能自动调心以适用于解决轴的变形问题。8、高输出、高效率的传动电机在电气控制方面，实现了整个提升系统的全自动化操作。控制电机选用7000 kw快速制动双绕组电
14、机，采用DTC（直接转矩控制）控制即ACS6000 SD控制的AMZ 2500QN16 PNB三相同步电机，额定输出转矩1453kNm，额定频率6.13Hz，额定输出转速46rpm。电动机转子直接安装在提升机主轴上，这样可以减少中间的传动环节，简化系统结构，提高其传动精度，提其传动效率，同时提高了系统的传动刚度。同时减小其占有空间体积，减少材料，降低成本。由于中间环节的减少，系统的固有转动惯量减小，提高了其动态响应特性。9、“全载半速”新技术的应用在麻家梁煤矿主井提升系统中，ABB还在全球首次实现了提升机“全载半速”这一先进功能，确保煤炭生产安全高效。1）、系统设备组成提升机设备为落地式多绳摩
15、擦式提升机，型号：JKMD-5.74；电机采用芬兰生产的低速直联交流同步电动机，型号：AMZ2500 QN16PWB 功率7000KW，电压3150V，额定电流6682A，转速为46rpm，采用风冷冷却；配套恒减速制动和恒力矩制动系统及液压站，四台变压器中有两台主变压器，每台容量2500KVA，高压10KV，低压3300V；一台励磁变压器，容量800KVA，高压10KV，低压690V；一台辅助变压器容量为500KVA，高压10KVA，低压400V；变频器ACS6000，输入电压3300V10%，输入频率50HZ，功率输出14000Kva，冷却方式采用水冷却，提升机操作方式为手动和自动。2）、控
16、制原理如图所示：该电机定子采用A、B双绕组。传动控制柜包括：ARU1（整流柜1）、INU1（逆变柜1）、ARU2（整流柜2 ）、INU2（逆变柜2）、CBU1、CBU2（电容器柜）、TEU1（接线单元）、VLU（电压限幅单元）、EXU（励磁单元）、WCU（水冷单元）、COU（控制单元）、Switch gear（切换柜）。电机定子电缆（3120mm2）通过B1A、B1B两个电机接线箱采用三线并联的方式接入电机的定子绕组。当提升机正常运行时，系统中的ACS6000中压传动系统采用两套独立的整流单元和逆变单元设备通过两台主变压器为整个系统的电机提供动力。正常情况下，两套整流单元和逆变单元设备各自独立工作，使电机的
