矿井提升机.docx

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1、目录1提升机概述12提升机的分类12.1按用途分:12.2按原理分:22.3按传动方式分:22.4按卷筒形式分:22.5按使用类别分:23提升机工作原理23.1单绳缠绕式提升机原理23.2多绳摩擦式提升机的原理34 提升机负载特性44.1 运行特点44.1.1载变化大,运行工况复杂,系统转动惯量大,起动转矩大。44.1.2频繁启停,正反转交替运行,恒转矩起动。44.1.3调速性能平滑,范围宽,精度高,恒转矩低速爬行时需求速度平稳。44.1.4系统保护齐全,安全可靠,符合煤矿安全规程要求。44.2速度图44.2.1加速阶段tl:44.2.2等速阶段t2;44.2.3减速阶段t3:44.2.4爬行

2、阶段t4:54.2.5停车休止阶段t5:此时提升机刹车,停止运行。54.3矿井提升机中S型速度曲线54.3.1速度曲线选择54.3.2矿井提升机速度给定方式65 矿井主提升系统主要组成76工况特点76.1环境温度与湿度76.2 空气污染76.3 海拔76.4 振动76.5 安装倾斜度87 矿井提升机系统要求87.1 要求满足四象限运行87.2 必须平滑调节速度且有较高的调节精度87.3 要求设置准确可靠的速度给定装置87.4 要求设置行程显示与行程控制器97.5 要求设置完善的故障监视装置97.6 要设置可靠的可调闸控制系统97.7 电气要求97.7.1 电源进线97.7.2 变压器和电抗器1

3、07.7.3 快速开关107.7.4 提升控制设备107.7.5 高压电气设备107.7.6 谐波限制107.7.7电网质量108提升机的电力拖动方案108.1、绕线型异步电动机转子回路串电阻提升系统108.2、双机拖动提升系统118.3、发电机电动机(GM)直流拖动可逆提升系统118.4、晶闸管电动机(VM)直流拖动可逆提升系统128.5、交交变频交流拖动可逆提升系统138.6、矿井提升机不同调速方案的性能对比148.7、GBP系列高压变频器节能比较149高压变频器在提升机上应用159.1高压变频器组成159.1.1激磁涌流抑制柜159.1.2移相变压器柜169.1.3功率单元柜169.1.

4、4控制柜的功能169.2高压变频器原理179.2.1多电平方案179.2.2单元高压变频主回路拓扑结构179.2.3三个单元串联输出的电压叠加189.2.4三相 PWM输出电压波形示意图189.2.5电压等级的主流解决方案189.3产品特点189.3.1单元级联多电平189.3.2强迫风冷结构199.3.3成熟技术199.3.4超过10年的技术积累199.3.5数千台的分析样本199.3.6设备本体高可靠性199.3.7组件故障高隔离性199.3.8故障定位高便捷性199.4技术特点199.4.1可靠性199.4.2便捷性209.4.3模块化设计209.4.4高效性209.4.5灵活性2010

5、配置图2111配置表2212 TSTH 系列矿井提升机四象限高压变频器选型2212.1 组件与配置2212.2选型与外形尺寸231提升机概述提升机是一种安装在地面,借助于钢丝绳带动提升容器沿井筒或斜坡道运行的提升机械,主要由电动机、减速器、卷筒(或摩擦轮)、制动系统、深度指示系统、测速限速系统和操纵系统等组成,采用交流或直流电机驱动,是连接井下和地面的重要装置,担负着物料、人员等的提升运输的任务等,是矿井生产过程中的一个重要环节。随着生产发展、技术进步的要求,矿井提升电控自动化技术正在向智能化、网络化和集成化发展。图1-1 单绳缠绕式提升机箕斗提升系统1-提升机;2-天轮;3-井架;4-箕斗;

6、5-卸载曲轨;6-煤仓;7-钢丝绳; 8-翻笼; 9-煤仓;10-给煤机;11-装载设备2提升机的分类2.1按用途分:主井提升机,副井提升机。2.2按原理分:单绳缠绕式矿井提升机、多绳摩擦式矿井提升机2.3按传动方式分:电动机传动,液压传动。2.4按卷筒形式分:单筒圆柱形,双筒圆柱形,单筒可分离圆柱形等。2.5按使用类别分:井上提升机,煤矿井下提升机(防爆型),凿井提升机,提升绞车。3提升机工作原理3.1单绳缠绕式提升机原理 电动机通过减速器将动力传给缠绕钢丝绳的卷筒,实现容器的提升和下放。3.2多绳摩擦式提升机的原理 电机带动卷筒转动时,通过搭放在卷筒上的钢丝绳与卷筒之间的摩擦力实现容器提升

7、与下放。4 提升机负载特性4.1 运行特点4.1.1载变化大,运行工况复杂,系统转动惯量大,起动转矩大。4.1.2频繁启停,正反转交替运行,恒转矩起动。4.1.3调速性能平滑,范围宽,精度高,恒转矩低速爬行时需求速度平稳。4.1.4系统保护齐全,安全可靠,符合煤矿安全规程要求。4.2速度图矿井提升机的工作过程是提升容器在井筒中往返运动的过程,通常以提升容器的运动速度与时间的关系来表示其运动规律,称为速度图。4.2.1加速阶段tl:两个提升容器离开卸载曲轨,以较大的加速度al运行,直至最大提升速度V。4.2.2等速阶段t2;此阶段中两个提升容器以不变的速度V在井筒中运行。4.2.3减速阶段t3:

8、此时上升的提升容器已接近井口,下降的提升容器接近装载点,应减速,减速度为a3,直至速度降至V4 。4.2.4爬行阶段t4:此时提升容器进入卸载曲轨,为减少冲击,容器以低速V4进行“爬行0”。4.2.5停车休止阶段t5:此时提升机刹车,停止运行。4.3矿井提升机中S型速度曲线4.3.1速度曲线选择传统上,矿井提升机箕斗的运行速度曲线,根据加减速特性的不同,可分为3阶段速度图、5阶段速度图和6阶段速度图。其中,5阶段速度图又可分为对称和非对称5阶段速度图。运行非对称5阶段速度是矿井提升机应用最为广泛和典型的运行方式。它包括启动加速段、匀速段、一次减速段、匀速爬行段和二次减制动段5个阶段,构成了矿井

9、提升机一次完整的运行周期11。矿井提升机在启动加速阶段不外乎有5类主要运行速度曲线:加速度-时间曲线和加加速度-时间曲线两组曲线(见图32)。由图可以看出从矿井提升机运行的安全、效率、乘坐舒适感、维护和使用寿命等综合考虑,应选择图32(d)所示曲线实现提升机理想S形速度曲线运行。图32矿井提升机箕斗5类运行曲线4.3.2矿井提升机速度给定方式矿井提升机的实际速度运行曲线是由其控制部分的给定速度曲线决定。所以,要实现按理想S形速度曲线运行,只需速度给定曲线是理想S形速度曲线即可。在现代矿井提升机的控制系统中,S形速度的给定方式一般有两种。第一种是直接给定所需速度值,并经过控制系统中传动装置的软件

10、包中的斜坡函数发生器(Ramp Function Generator)平滑后生成(见图33)图33斜坡函数发生器该种方式由传动装置提供直接应用平台,并受其制约;第二种S形速度给定方式(即本文所研究的控制方式),是通过软件方式直接生成所需的理想S形速度给定曲线,其由PLC控制实现,特点是可根据用户需要进行编程,应用灵活。5 矿井主提升系统主要组成矿井提升机的系统并非只是上面所示的提升机部分,它还包括润滑系统、机械传动系统、观测与操纵系统、拖动控制和自动保护系统以及制动系统等。6工况特点6.1环境温度与湿度 提升机应安装在空气温度040、相对湿度不大于85%(环境温度为205时) ,海拔高度不超过

11、1000m的机房内, 应能防止液体浸入电器内部,无剧烈震动、颠簸, 无腐蚀性气体的环境中工作。6.2 空气污染 空气的污染程度不超过国家环境卫生的有关规定,不含有过量的尘埃、酸、碱、腐蚀性及爆炸性微粒和气体。6.3 海拔 当拔高度超过1000m时,需要考虑到空气冷却作用和介电强度的下降,选用的电气设备应根据制造厂和用户的协议进行设计或使用。6.4 振动安装地基处允许的振动条件:振动频率范围为10150Hz时,最大振动加速度不应超5m/s2。6.5 安装倾斜度对于垂直安装的设备,安装斜度不超过5%。7 矿井提升机系统要求7.1 要求满足四象限运行 设提升机正向提升时,拖动电动机工作在第一象限。而

12、在减速下放时,如果是正力减速,拖动电动机也工作在第一象限,但如果为负力减速,则拖动电动机就工作在第二象限。同样当提升机反向提升时,拖动电动机工作在第三象限。而在减速下放时,如果是正力减速,拖动电动机也工作在第三象限,但如果为负力减速,则拖动电动机就工作在第四象限。因此,提升机的运行必须能满足四象限运行的要求。7.2 必须平滑调节速度且有较高的调节精度 提升工艺要求电控系统须能满足运送物料(达到额定速度)、运送人员(可能要求低于额定速度)、运送炸药(2ms)、检查运行(0.31.0ms)和低速爬行(0.10.5ms)等各种要求,所以要求提升机电控系统必须能平滑连续调节运行速度。对于调速精度,为了

13、在不同负载下的减速段的距离误差尽可能地小,要求提升机的静差率越小越好(一般在高速下)。这样可以使爬行段距离尽可能设计得小,来减少低速爬行段的时间,从而缩短提升周期,获得较大的提升能力。立井中用罐笼升降人员时的加速度和减速度,都不得超过0.75m/s2,其最大速度不得超过 所求得的数值,且最大不得超过12m/s。斜井提升容器升降人员或者物料时的速度,都不得超过5m/s,并不得超过人车设计的最大允许速度。升降人员时的加速度和减速度不得超过0.5m/s2。7.3 要求设置准确可靠的速度给定装置 提升工艺要求电控系统的加减速度平稳。根据安全规程,对矿井提升机的加、减速度都有一定的限制。对竖井来说,提物

14、时加减速度小于1.2m/s2;提人时加减速度小于0.7m/s2;对斜井,提人时加减速度小于0.5m/s2。限制加速度的目的其一是为了减少人对加减速度的不适反应程度,其二是降低提升机加速时的电流冲击,提高提升设备的使用寿命。实际上矿井提升机系统是一个位置控制系统,提升容器在井筒中的什么位置该加速、等速、减速、爬行都有一定的要求。也就是说,必须根据提升容器在井筒中的位置确定给定的速度,这就是按行程原则产生速度给定信号。7.4 要求设置行程显示与行程控制器 为了便于提升机司机操作与控制,电控系统应设置可靠的提升容器在井筒中的位置显示装置(俗称深度指示器)。老的深度显示常采用牌坊指针式或圆盘指针式深度显示装置;新的深度显示则采用数字显示。因此,要求提升机电控系统应设置有可靠的位置检测环节,能准确地检测出提升容器在井筒中与减速点开始、爬行、停车及过卷相对应的位置,以便控制提升机能可靠地减速、爬行、停车。为了可靠起见,通常一个位置要设置多只行程开关,以实现冗余控制。7.5 要求设置完善的故障监视装置 提升机对其电控系统的可靠性要求很高。这是因为提升机一旦出现故障,轻则影响生产,重则危及人员生命。电控装置的高可靠性表现在两个方面:一是电控系统质量好,故障少;二是出现故障后应能根据故障性质及时进行保护,并能对故障内容进行记忆和显示,以便能迅速排除故障。

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