矿井提升机的组成、分类与操作
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矿井提升机的组成、分类与操作
矿井提升机的组成、分类与操作1. 简介矿井提升机是矿井中最重要的设备之一，用于将矿石、人员和设备从深处提升到地面。
它通常由多部分组成，并且具有不同的分类和操作方法。
本文将介绍矿井提升机的组成、分类和操作。
2. 组成矿井提升机由以下几个主要部分组成：2.1 提升机井提升机井是提升机系统的核心部分，通常由混凝土或钢筋混凝土构成。
它包括提升井壁、井衬、井架、井壁管道和井筒等组件。
2.2 提升机轿厢提升机轿厢是运送矿石、人员和设备的装置，通常是一个加固的金属箱体，可以在垂直方向上提升和下降。
它包括轿厢门、轿厢壁、底板和轿厢屋顶等组件。
2.3 提升机导轨和导轨架提升机导轨和导轨架用于支撑和导向提升机轿厢的运动。
导轨通常由钢材制成，固定在提升井壁上，并与轿厢壁上的导轨齿条相配合。
2.4 提升机传动装置提升机传动装置用于提供动力和驱动提升机轿厢上升和下降。
它通常由电动机、减速器、传动链条或绳索等组件组成。
2.5 提升机安全装置提升机安全装置用于保护人员和设备的安全。
常见的安全装置包括限速器、缓冲装置、安全门和紧急停车装置等。
3. 分类根据不同的工作原理、结构和应用场景，矿井提升机可以分为多种不同的分类。
以下是常见的几种分类：3.1 依据工作原理分类•钢丝绳提升机: 使用钢丝绳作为牵引介质，通过电动机传动提升机轿厢上下运动。
•液压提升机: 使用液压系统作为动力源，通过液压缸驱动提升机轿厢上下运动。
•电梯式提升机: 类似于建筑物中的电梯，通过电动机驱动提升机轿厢上下运动。
3.2 依据结构分类•单绞式提升机: 轿厢和对重分开悬吊在同一根钢丝绳上。
•双绞式提升机: 轿厢和对重分别悬吊在两根相互缠绕的钢丝绳上。
3.3 依据应用场景分类•立井提升机: 安装在立井中，用于提升地下矿石、人员和设备。
•斜井提升机: 安装在斜井或倾斜井中，用于提升地下矿石或人员。
•立轴提升机: 安装在竖井中，用于提升宽阔的物料，如煤炭、矿石等。
矿井提升机的构成 -
第二部分 提升容器、井架及天轮
提升容器
提升容器的用途：提升容器是装运煤炭、 矸石、人员、材料和设备的提升工具 提升容器种类：箕斗、罐笼、矿车、人车 和吊桶
井架
井架的作用： １、用来支持天 轮和承受提升 全部载荷； 2、固定罐耳和卸 载曲轨（立 井）。
天轮
天轮安装在井架天轮平台上
天轮的作用：用来支撑连接提升机卷筒 与提升容器之间的提升钢丝绳，并做导 向用。 天轮的分类：按天轮的材质及结构可分 为铸铁天轮、铸钢天轮及冲制轮缘的钢 材天轮。按固定和不固定可分为固定天 轮和游动天轮。
矿井提升机由提升机、电动机、 电控设备、安全保护装置、提升 容器、天轮及井架等组成
矿井提升机分类
按用途可分:主井提升系统和副井提升系统 １）主井提升系统的任务主要是提升井下生产的煤炭，年产 ３０万吨以上，提升容器采用箕斗，３０万吨以下提升容器 采用罐笼（立井）或串车（斜井）． ２）副井提升的任务是提升矸石，废料，下放材料，升降人 员和设备等．副井提升容器采用普通罐笼（立井）和串车 （斜井）． 按提升机类型可分:单绳缠绕式提升和多绳缠绕式提升． 按拖动方式可分为：交流提升机和直流提升机． 按井筒的倾角可分为：立井提升和斜井提升．立井提升时， 提升容器采用罐笼或箕斗等．斜井提升时，提升容器采用矿 车或斜井箕斗，斜井箕斗提升适用于井筒在２５ ° -３５° 范围内．
联轴器
是用来联接两轴并传递扭矩的一种传动装 置，联轴器的可移性或弹性元件的变形， 来补偿两轴之间的各种偏移误差，从而减 轻设备在运转中的冲击和震动。 提升机主轴和减速器输出轴联接一般都用 齿轮联轴器连接，减速器的输入轴和电动 机轴的联接一般采用蛇形弹簧联轴器。
检测和安全保护装置
为了保证矿井提升机的安全运行，根据规 程 要求，提升机都要设置检测和安全保护 装置，主要有深度指示器、电压表、电流 表、压力表和过卷开关、过速保护装置、 过负荷保护、欠电压保护、闸瓦磨损开关 及松绳保护等。
煤矿提升设备操作手册说明书
煤矿提升设备操作手册说明书操作手册说明书一、引言煤矿提升设备操作手册是为了确保煤矿提升设备运行安全、高效，并保证工作人员的生命安全而编写的。
本手册旨在提供详细的操作指南，包括设备概述、操作步骤、安全注意事项等内容，帮助操作人员正确、规范地操作煤矿提升设备。
二、设备概述本章节将对煤矿提升设备的基本情况进行介绍，包括设备的类型、结构、主要组成部分等。
1. 设备类型根据工作原理和功能，煤矿提升设备可分为蒙皮提升机、斗式提升机和螺旋提升机等。
2. 设备结构煤矿提升设备主要由电机、减速器、提升机架、承载部件等组成，其中提升机架是设备的主体部分，其上装有提升机链、挂钩等。
3. 设备工作原理煤矿提升设备通过电机带动减速器工作，使提升机链带动挂钩升降，完成煤矿物料的提升任务。
三、操作步骤为了确保煤矿提升设备的安全运行，操作人员应按照以下步骤进行操作。
1. 准备工作（1）检查设备的电源是否接通正常，各部件是否运转灵活。
（2）检查提升机链的张紧度，确保其在工作范围内。
2. 启动设备（1）按下主电源开关，使设备电源接通。
（2）按下启动按钮，观察设备各部件是否正常运转。
3. 调整操作参数根据实际生产需求，操作人员可根据物料的不同高度、重量等条件，适当调整设备的提升速度、停车位置等参数。
4. 监控设备运行操作人员应始终保持对设备运行状态的监控，注意观察运行过程中的异响、振动、温度等异常情况。
一旦发现异常，应及时停机检修。
5. 停止设备当作业完成或需要停止设备时，操作人员应先减速，然后按下停止按钮，确保设备平稳停车。
四、安全注意事项在操作煤矿提升设备时，为了保障操作人员的安全，需要注意以下事项。
1. 熟悉设备操作人员应熟悉煤矿提升设备的结构和工作原理，掌握设备的操作要领，具备操作相关设备的专业知识。
2. 佩戴个人防护装备操作人员应佩戴符合标准的个人防护装备，如安全帽、防护眼镜、防护手套等，确保个人安全。
3. 严格遵守操作规程操作人员应遵循操作手册中的规定，确保操作过程规范、正确，不得违背规程操作。
第一讲 矿井提升系统的组成解析
（一）平衡锤用的钢丝绳须和罐笼用的钢丝绳规 格相同，并须做同样的检查和试验；
（二）专门升降人员的罐笼的平衡锤重量，须等 于罐笼自重加上规定乘载人员数的总重量；
（三）提升人员和物料的罐笼的平衡锤重量，须 等于罐笼自重加矿车自重再加有效载重量的一 半；
（四）平衡锤须沿罐道运行。
导向槽（器）和罐道之间的磨损， 达到下列程度时应予以更换：
罐笼的层高和容许一次载 人数量，应符合下列规定：
（一）单层或多层罐笼最上层的净高不得小于 １．９米，防坠器的拉杆弹簧须有保护套筒;
（二）多层罐笼其他各层的净高不得小于１．８ 米：
（三）应按每人占用０．２平方米底板面积计算 罐笼载人量。 罐笼每层一次载人数量，应明确规定并在井口 公布。
在竖井内用带平衡锤的单罐 笼提升人员和物料时，须 符合下列规定：
• 罐两端设有帘式罐门，为了将矿车推进罐笼，罐 笼底部敷设轨道。
• 为了防止提升过程中发生跑车事故装有阻车器。
1.罐笼的主要结构
• 在罐笼上设有罐耳并使其紧靠在罐道上 保证罐笼平稳的沿着罐道运行。
• 罐道可分为刚性及柔性两种，刚性罐道 有钢轨罐道、木罐道及组合罐道三种； 柔性罐道即钢丝绳罐道。
• 罐笼上部还设有防坠器（又称为断绳保 险器）。
检修、检查井筒时，允许人员 站在空提升容器的顶盖上工作， 但必须有下列安全防护设施：
（一）必须在保护装置下工作；
（二）必须佩带安全带，安全带应挂在提 升钢丝绳上；
（三）检查井筒时，升降速度不得超过 ０．３米；
（四）容器上应设置专用信号；
（五）地表及各中段井口须设人警戒，不 准掉落任何物品。
检修、检查井筒时，允许人员 站在空提升容器的顶盖上工作， 但必须有下列安全防护设施：
（二）专门升降人员的罐笼的平衡锤重量，须等 于罐笼自重加上规定乘载人员数的总重量；
（三）提升人员和物料的罐笼的平衡锤重量，须 等于罐笼自重加矿车自重再加有效载重量的一 半；
（四）平衡锤须沿罐道运行。
导向槽（器）和罐道之间的磨损， 达到下列程度时应予以更换：
罐笼的层高和容许一次载 人数量，应符合下列规定：
（一）单层或多层罐笼最上层的净高不得小于 １．９米，防坠器的拉杆弹簧须有保护套筒;
（二）多层罐笼其他各层的净高不得小于１．８ 米：
（三）应按每人占用０．２平方米底板面积计算 罐笼载人量。 罐笼每层一次载人数量，应明确规定并在井口 公布。
在竖井内用带平衡锤的单罐 笼提升人员和物料时，须 符合下列规定：
• 罐两端设有帘式罐门，为了将矿车推进罐笼，罐 笼底部敷设轨道。
• 为了防止提升过程中发生跑车事故装有阻车器。
1.罐笼的主要结构
• 在罐笼上设有罐耳并使其紧靠在罐道上 保证罐笼平稳的沿着罐道运行。
• 罐道可分为刚性及柔性两种，刚性罐道 有钢轨罐道、木罐道及组合罐道三种； 柔性罐道即钢丝绳罐道。
• 罐笼上部还设有防坠器（又称为断绳保 险器）。
检修、检查井筒时，允许人员 站在空提升容器的顶盖上工作， 但必须有下列安全防护设施：
（一）必须在保护装置下工作；
（二）必须佩带安全带，安全带应挂在提 升钢丝绳上；
（三）检查井筒时，升降速度不得超过 ０．３米；
（四）容器上应设置专用信号；
（五）地表及各中段井口须设人警戒，不 准掉落任何物品。
检修、检查井筒时，允许人员 站在空提升容器的顶盖上工作， 但必须有下列安全防护设施：
矿井提升机简介
副立井 副立井 主立井 副斜井
岳城矿
二、矿井提升机机械部分结构概述
提升机机械部分主要包括主轴装置、减 速器、盘形制动器、液压站、深度指示器 等部件。 晋煤集团在用的提升机包括JK、JKM 和JKMD三种系列，其机械部分基本一致， 下面就以JK系列为例对各机械部分进行介 绍。
二、矿井提升机机械部分结构概述
落地摩擦 提升机
一、矿井提升机概述
塔式提升机
一、矿井提升机概述
矿井提升机的工作原理： 单绳缠绕式单滚筒提升机的提升钢丝绳的一端固定在 滚筒的一侧，并缠绕在滚筒上，钢丝绳的另一端由滚筒上 方引出，绕过天轮与提升容器相连接，当提升机的滚筒向 不同方向转动时，提升容器相应地作上升或下降运动。以 完成提升任务。 单绳缠绕式双滚筒提升机有两个滚筒，其中一个活 （游动）滚筒，另一个为固定滚筒。在每个滚筒的一侧固 定一根钢丝绳，经缠绕后一根由滚筒的上方出绳（固定滚 筒），另一根由滚筒的下方（活滚筒）出绳，绕过天轮与 提升容器相连接，当提升机的滚筒向不同方向转动时，两 个提升容器将分别作上升和下降运动，当滚筒旋转改变后， 提升容器的运动方向也将随之改变。
三、矿井提升机电控部分介绍
交流变频调速系统： 直接转矩控制(简称DTC)是交流传动的一种先进 而独特的电动机控制方式。逆变器的切换(通断)直接 控制电动机的关键变量：磁通和转矩。电动机的电流 和电压测量值作为自适应电动机模型的输入，该模型 每隔25微秒产生一组精确的转矩和磁通的实际值。在 电动机的转矩和磁通比较器中，分别将转矩和磁通的 实际值与由转矩和磁通基准控制器产生的转矩和磁通 的给定值进行比较，依靠来自这两个比较器(电平控 制器)的输出，由优化脉冲选择器直接确定逆变器的 最佳切换(通断)状态。在直接转矩控制方式中，(逆变 器的)每一次切换(通断)都是单独地由磁通和转矩的值 决定的，而不是像在传统的PWM 磁通矢量驱动方式 中，由预先确定的模式来进行切换(通断)的。
6.3.163矿井提升机主要组成及工作原理
固定卷筒的右轮毂用切向键固定在主轴上，左轮毂滑装在主轴上，其上 装有润滑油杯，应定期向油杯加润滑油，以免轮毂和主轴表面磨损。
二、提升机结构
三、调绳离合器
作用：
是使活卷筒与主轴连接或脱开，以便在调节绳长或更换
水平时，能调节两个容器的相对位置。
类型：
齿轮离合器、摩擦离合器和蜗轮蜗杆离合器。应用较多的
一、矿井提升的类型
一、矿井提升的类型
多绳摩擦提升机：
在一定程度上解决了单绳缠绕式提升机在深井条件下所出现的问题。 但是，摩擦提升一般均采用尾绳平衡，以减小两端张力差，提高运行的 可靠性。因此,在容器与提升钢丝绳连接处的钢丝绳断面上，静应力将随 容器的位置变化而变化。矿井越深，静应力的波动值越大，因此，摩擦 提升在深井的使用亦受到一定的限制，一般限制H<1400m。
为了使减速器质量和结构尺寸较小，在起重运输机械 及矿井提升机中，已开始采用行星齿轮减速器，这种减速 器体积小，重量轻，传动效率高。
一、矿井提升的类型
一、矿井提升的类型
多绳缠绕式提升机(布雷尔式提升机) ： 工作原理与单绳缠绕式相同，不同的
是几根提升钢丝绳同时缠绕在一个分段的 卷筒上，它属于多绳多层缠绕式，主要用 于深井和超深井中，其工作原理如图所示。
二、提升机结构
按卷筒的数目，分为双卷筒和单卷筒。
双卷筒提升机： 其中一个卷筒与主轴固接在一起，称为固定卷筒，又称为死卷筒。
钢丝绳产生弹性伸长，多水平提升中水平的转换。 单卷筒提升机： 只有一个卷筒，一般仅用作单钩提升。
摩擦式提升机： 钢丝绳搭放在主导轮上，依靠摩擦传动。
二、提升机结构
二、提升机结构
组成： 包括卷筒、主轴、主轴承，在双筒提升机(或可分离式单卷筒提升机) 中还包括有调绳离合器。如图左所示为JK系列双筒提升机主轴装置结构图， 图右为摩擦提升机摩擦轮。
二、提升机结构
三、调绳离合器
作用：
是使活卷筒与主轴连接或脱开，以便在调节绳长或更换
水平时，能调节两个容器的相对位置。
类型：
齿轮离合器、摩擦离合器和蜗轮蜗杆离合器。应用较多的
一、矿井提升的类型
一、矿井提升的类型
多绳摩擦提升机：
在一定程度上解决了单绳缠绕式提升机在深井条件下所出现的问题。 但是，摩擦提升一般均采用尾绳平衡，以减小两端张力差，提高运行的 可靠性。因此,在容器与提升钢丝绳连接处的钢丝绳断面上，静应力将随 容器的位置变化而变化。矿井越深，静应力的波动值越大，因此，摩擦 提升在深井的使用亦受到一定的限制，一般限制H<1400m。
为了使减速器质量和结构尺寸较小，在起重运输机械 及矿井提升机中，已开始采用行星齿轮减速器，这种减速 器体积小，重量轻，传动效率高。
一、矿井提升的类型
一、矿井提升的类型
多绳缠绕式提升机(布雷尔式提升机) ： 工作原理与单绳缠绕式相同，不同的
是几根提升钢丝绳同时缠绕在一个分段的 卷筒上，它属于多绳多层缠绕式，主要用 于深井和超深井中，其工作原理如图所示。
二、提升机结构
按卷筒的数目，分为双卷筒和单卷筒。
双卷筒提升机： 其中一个卷筒与主轴固接在一起，称为固定卷筒，又称为死卷筒。
钢丝绳产生弹性伸长，多水平提升中水平的转换。 单卷筒提升机： 只有一个卷筒，一般仅用作单钩提升。
摩擦式提升机： 钢丝绳搭放在主导轮上，依靠摩擦传动。
二、提升机结构
二、提升机结构
组成： 包括卷筒、主轴、主轴承，在双筒提升机(或可分离式单卷筒提升机) 中还包括有调绳离合器。如图左所示为JK系列双筒提升机主轴装置结构图， 图右为摩擦提升机摩擦轮。
矿井提升机系统介绍
矿井提升机系统介绍概述矿井提升机系统是在矿井中用于垂直运输物料的设备。
它在矿井中起到了重要的作用，能够高效地将矿石、煤炭等物料从井下运输到地面，实现了矿产资源的高效利用。
本文将介绍矿井提升机系统的组成部分、工作原理、安全措施以及维护保养等内容。
组成部分矿井提升机系统主要由提升机、导轨、钢丝绳、驱动装置、制动系统和安全装置等组成。
提升机是矿井提升机系统的核心部件，负责将物料从井下提升到地面或从地面下降到井下。
它通常由提升机座、提升机门、提升机盘、提升物料筒等部分组成。
导轨导轨是提升机的轨道，用于引导提升机的上下运动。
导轨通常由钢材制成，具有较高的强度和承载能力。
钢丝绳钢丝绳是提升机的传动装置，用于将提升机与驱动装置连接起来。
它由多股钢丝绳并股制成，具有较高的强度和耐磨性。
驱动装置驱动装置是提升机的动力源，通常采用电动机或液压系统驱动，用于提供提升机的动力和控制上下运动。
制动系统是提升机的安全装置，用于控制提升机的运动和停止。
它通常由制动器、制动电机、制动器操作系统等部分组成。
安全装置矿井提升机系统还配备了各种安全装置，如限速器、安全防止装置等，用于保障提升机的安全运行。
这些安全装置能够监测提升机的运行状态，并在出现异常情况时及时采取措施，防止事故的发生。
工作原理矿井提升机系统的工作原理是基于物料的重力和提升机的动力驱动。
当物料需要从井下提升到地面时，提升机门打开，并将物料放入提升机盘中。
然后，通过驱动装置提供的动力，驱动导轨上的提升机盘沿着导轨上升。
同时，钢丝绳与提升物料筒相连，使物料随着提升机的运动逐渐上升。
当提升机到达地面时，提升机门关闭，并将物料送到指定位置。
从地面下降到井下的工作原理与上升相同，只不过提升机的运动方向相反。
同时，为了保证提升机的安全运行，系统还配备了制动系统和安全装置，以应对异常情况。
安全措施矿井提升机系统是一种高危设备，为了保障工人的生命安全和设备的正常运行，需要采取一系列的安全措施。
矿井提升设备
f2
c os )
安全规程规定值
式中 Qp—钢丝破断拉力总和，N。
§6—4 矿井提升机
矿井提升机是矿井提升设备中的动力部分，由 电动机、减速器、主轴装置、制动装置、深度指示 器、电控系统和操纵台等组成。
我国目前广泛使用的提升机可分为两大类：单 绳缠绕式提升机（分为小绞车（滚筒直径2m以下） 和提升机）和多绳摩擦式提升机。
1、钢丝 为优质炭素结构钢，一般直径为0.4～4㎜。 矿井提升抗拉强度一般采用1700Mpa以下的。
2、钢丝绳表面 光面和镀锌（常用于摩擦提升）两种。 钢丝的表面状态标记代号为：光面钢丝，NAT；A级镀 锌钢丝，ZAA；AB级镀锌钢丝，ZAB；B级镀锌钢丝， ZBB。
3、绳芯 分金属芯纤维芯。
纤维绳芯作用：（1）减少股间钢丝的接触应力；
钢丝绳在工作过程中，产生许多复杂的应力，如静 应力、动应力、弯曲应力，扭转应力、挤压应力及接触 应力等，这些应力的反复作用，必将引起钢丝的疲劳、 损坏；另外还受到磨损及腐蚀这也导致钢丝绳的损坏。 如此复杂的各种影响因素，计算时不能一一考虑。因此 ，《煤矿安全规程》规定，计算钢丝绳时按最大静载荷 计算并考虑一定的安全系数。且规定：单绳缠绕式提升 装置的安全系数为专为升降人员的不得小于9；升降人 员和物料用的—升降人员时不得小于9，提升物料时不 得小于7.5；专为升降物料用的不得小于6.5。
平板闸门底卸式箕斗较扇形闸门卸载时井架受 力小，卸载曲轨短，装载时撒煤少，且动作可靠。
三、罐笼
罐笼按其构造不同可分为普通罐笼和翻转罐笼，后 者应用较少。
普通罐笼有单层、多层和单车、双车以及单绳、多 绳之分。标准普通罐笼按固定车厢式矿车名义装载 质量确定为1t、1.5t、3t三种形式。
矿井提升机的结构组成
矿井提升机的结构组成一、主轴装置主轴装置是矿井提升机的核心部件，主要负责承受和传递动力，使提升机能够正常运转。
主轴装置通常由主轴、轴承和轴承座等组成，要求具有高强度、高刚度和高稳定性。
二、制动系统制动系统是矿井提升机的重要组成部分，用于在提升机运行过程中控制其速度，并在紧急情况下迅速停车。
制动系统通常由制动器和制动器控制装置组成，要求具有高灵敏度和可靠性。
三、润滑系统润滑系统是矿井提升机的重要辅助装置，用于为主轴装置、制动系统等运动部件提供润滑，减少摩擦和磨损，提高设备的使用寿命。
润滑系统通常由润滑油、油泵、油路等组成。
四、传动系统传动系统是矿井提升机的重要组成部件，用于将电动机的动力传递给主轴装置，使其能够运转。
传动系统通常由减速器、联轴器和离合器等组成，要求具有高效率、高可靠性和易于维护的特点。
五、底座和支撑结构底座和支撑结构是矿井提升机的关键部件，用于固定和支撑整个设备，保证设备的稳定性和安全性。
底座和支撑结构通常由基座、地脚螺栓和各种支撑杆组成。
六、电气设备电气设备是矿井提升机的重要组成部分，用于控制和监测设备的运行状态。
电气设备通常由电动机、控制柜、传感器和各种线路组成，要求具有高可靠性和稳定性。
七、安全保护装置安全保护装置是矿井提升机的重要组成部分，用于在设备出现异常情况时及时发出警报或自动停车，保证设备和人员的安全。
安全保护装置通常由限速装置、过载保护装置和各种安全开关组成。
八、井架和天轮井架和天轮是矿井提升机的重要辅助设施，用于支撑和引导钢丝绳的走向，使提升容器能够按照预定路线上下移动。
井架通常由钢结构和混凝土结构组成，天轮则由轴承和轮盘组成。
矿井提升机的结构组成
矿井提升机的结构组成矿井提升机是矿井中必不可少的设备之一，它承载着将矿石、矿工和设备从井下运送至地面的重要任务。
矿井提升机的结构组成涵盖了多个部件，每个部件都发挥着关键的作用，确保提升机的正常运行和安全性。
本文将对矿井提升机的结构组成进行详细介绍，探讨每个部件的功能和重要性，以及它们之间的相互作用。
首先，矿井提升机的主体部件是提升机井架。
提升机井架是支撑整个提升机结构的主要承重构件，通常由钢铁等材料制成，具有足够的强度和稳定性以承受重大荷载。
井架通常由立柱、横梁和支撑构件组成，不同形式和结构的井架适用于不同类型和规模的矿井提升机。
井架的稳定性和结构强度直接影响到提升机的运行安全和可靠性，因此在设计和制造过程中需要进行严格的计算和测试。
其次，矿井提升机的卷扬装置是提升机运行的关键部件之一。
卷扬装置通常包括卷扬机、钢丝绳和卷筒等部件，用于升降提升机的升降笼或提升货物。
卷扬机是提升机的动力来源，通常由电动机、减速器和刹车等组成。
钢丝绳是连接卷扬机和升降笼的重要部件，其负责传递动力和承载重量。
卷筒则用于卷绕和放出钢丝绳，保证升降笼的平稳运行。
卷扬装置的设计和制造需要考虑到行程、速度、载荷和安全性等因素，以确保提升机运行平稳和可靠。
此外，矿井提升机的安全装置是保证提升机安全运行的重要保障。
安全装置通常包括限速器、断绳器、超程保护器和制动器等部件，用于监测和控制提升机的运行状态，一旦发生异常情况即可及时采取措施。
限速器能够监测提升机的运行速度，确保不会超过设定数值，防止发生事故。
断绳器则可以在钢丝绳断裂时自动切断电源，保证升降笼停止在安全位置。
超程保护器用于监测提升机升降过程中的位置，确保不会超出设定的范围。
制动器则在停机时提供额外的阻力，确保提升机能够迅速停止。
安全装置的设计和配置是提升机运行安全性的重要保证，需要满足相关标准和规定。
最后，矿井提升机的控制系统是提升机运行的大脑。
控制系统通常包括主控制器、控制柜、传感器和监控设备等部件，用于监测和控制提升机的运行状态。
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第1章绪论1.1 国内外提升及研究状况近三十年来，国外提升机机械部分和电气部分都得到了飞速的发展，而且两者相互促进，相互提高。
起初的提升机是电动机通过减速器传动卷筒的系统，后来出现了直流慢速电动机和直流电动机悬臂安装直接传动的提升机。
上世纪七十年代西门子发明矢量控制的交一直一交变频原理后，标志着用同步电动机来代替直流电机实现调速的技术时代已经到来。
1981年第一台用同步机悬臂传动的提升机在德国Monopol矿问世，1988年由MAVGHH和西门子合作制造的机电一体的提升机(习惯称为内装电机式)在德国Romberg矿诞生了，这是世界上第一台机械和电气融合成一体的同步电机传动提升机。
在提升机机械和电气传动技术飞速发展的同时，电子技术和计算机技术的发展，使提升机的电气控制系统更是日新月异。
早在上世纪七十年代，国外就将可编程控制器(PLC)应用于提升机控制。
上世纪八十年代初，计算机又被用于提升机的监视和管理。
计算机和PLC的应用，使提升机自动化水平、安全、可靠性都达到了一个新的高度，并提供了新的、现代化的管理、监视手段。
特别要强调的是，此时期在国外一著名的提升机制造公司，如西门子、ABB、ALSTHOM都利用新的技术和装备，开发或完善了提升机的安全保护和监控装置，使安全保护性能又有了新的提高。
就在国外科学技术突飞猛进发展的时候，我国提升机电控系统很长时间都处于落后的状况。
直到目前为止，我国正在服务的矿井提升机电控系统大多数还是转子回路串金属电阻的交流调速系统，设备陈旧、技术落后。
国产提升机安全性、可靠性差，在关键部位—上下两井口减速区段没有配套的有效的速度监视装置，就提升机控制技术而言，依然是陈旧的，和国外相比，我们存在很大的差距。
矿井提升系统的类型很多，按被提升对象分:主井提升、副井提升;按井筒的提升道角度分:竖井和斜井;按提升容器分:箕斗提升、笼提升、矿车提升;按提升类型分:单绳缠绕式和多绳摩擦式等。
我国常用的矿用提升机主要是单绳缠绕式和多绳摩擦式。
我国的矿井与世界上矿业较发达的国家相比，开采的井型较小、矿井提升高度较浅，煤矿用提升机较多，其他矿(如金属矿、非金属矿)则较少。
因此在20世纪60年代开始单绳缠绕式矿井提升机采用较多。
目前我国提升机90%以上均采用交流绕线式异步电动机的拖动方式，其电控系统用于单绳缠绕式提升机的有TKD系列，多绳磨擦式提升机的有JKM、幻J 系列。
这几种提升机通常在电动机转子回路中串接附加电阻进行起动和调速。
串电阻调速是一种恒转矩调速方法转子功率的损耗随着串入的电阻的增大而增大。
尽管转子串电阻调速方法很不经济，低速特性也很软，稳定性差，但是由于这种调速方法比较简单易行，起动转矩较大在拖动起重机等中、小容量的绕线式异步电动机中仍然应用广泛。
20世纪80年代，我国从瑞典、西德等国引进20多套晶闸管—直流电动机控制系统。
直流电动机传动有两种电控系统，一种为直流发电机—直流电动机机组，另一种为晶闸管—直流电动机系统。
我国自己生产的晶闸管—直流电动机控制系统应用于20世纪90年代。
这种控制系统的优点是:体积小、重量轻、占地面积小;基础省、安装方便、建筑费用低;无齿轮传动部分(不需要减速器)、总效率高、电能消耗少;单机容量大，适用范围广;调速平稳、调速范围广、调速精度高;易于控制，能实现自动化，安全可靠;节约电能。
矿井提升机对安全性、可靠性和调速性能的特殊要求，使得提升机电控系统的技术水平在一定程度上代表一个厂或国家的传动控制技术水平。
比较国内外矿用提升机系统，具体来说国外矿井提升机在电控方面的应用特点有以下几个方面:l)提升工艺过程微机控制提升工艺过程大都采用微机控制，由于微机功能强，使用灵活，运算速度快，监视显示易于实现，并具有诊断功能，这是采用模拟控制无法实现的。
2)提升行程控制提升机的控制从本质上说是一个位置控制，要保证提升容器在预定地点准确停车，要求准确度高，目前可达到 2cm。
采用微机控制，可通过采集各种传感信号，如转角脉冲变换、钢丝绳打滑、井筒、滚筒及钢丝绳磨损等信号进行处理，计算出容器准确的位置而施以控制和保护。
一般过程控制用微机作监视，行程控制也采用单独下位机完成。
3)提升过程监视提升过程监视与安全回路一样，是现代提升机控制的重要环节。
提升过程采用微机主要完成如下参数的监视:a、提升过程中各工况参数(如速度、电流)监视:b、各主要设备运行状态监视;c、各传感器(如位置开关、停车开关)信号的监视。
使各种故障在出现之前就得以处理，防止事故的发生，并对各被监视参数进行存储、保留或打印输出。
甚至与上位机联网，合并于矿井监测系统中。
4)安全回路安全回路是指提升机在出现机械、电气故障时控制提升机进入安全保护状态的极为重要的环节。
为确保人员和设备的安全，对不同故障一般采用不同的处理方法。
安全回路极为重要，它是保护的最后环节之一，英、德几家公司都采用两台PC微机构成安全回路，使安全回路具有完善的故障监视功能，无论是提升机还是安全回路本身出项故障时都能准确地实施安全制动。
而在电力拖动方面，近几年国外出现了不少新拖动方式，交一交变频供电方式就是最有前途的一种。
20世纪80年代西欧一些工业先进国家将交流变频调速技术应用于提升机，有代表性的是西门子公司和ABB公司。
我国在20世纪90年代也引进了交流变频调速提升机控制系统。
变频调速方式类似于它励直流电动机取得很宽的调速范围、很好的调速平滑性和有足够硬度的机械特性，在提升机应用中显示了其独特的优势。
1.2课题研究的目的和意义矿井提升机是煤矿，有色金属矿生产过程中的重要设备。
提升机的安全、可靠、有效高速运行，直接关系到企业的生产状况和经济效益。
矿井提升系统具有环节多、控制复杂、运行速度快、惯性质量大、运行特性复杂的特点，且工作状况经常交替转换。
虽然矿井提升系统本身有一些安全保护措施，但是由于现场使用环境条件恶劣，造成了各种机械零件和电气元件的功能失效，以及操作者的人为过失和对行程监测研究的局限性，使得现有保护未能达到预期的效果，致使提升系统的事故至今仍未能消除。
一旦提升机的行程失去控制，没有按照给定速度曲线运行，就会发生提升机超速、过卷事故，造成楔形罐道、箕斗的损坏，影响矿井正常生产，甚至造成重大人员伤亡，给煤矿生产带来极大的经济损失。
所以提升机调速控制系统的研究一直是社会各届人士共同关注的一个重大课题。
电气控制方式在很大程度上决定了提升机能否实现平稳、安全、可靠地起制动运行，避免了严重的机械磨损，防止较大的机械冲击，减少机械部分维修的工作量，延长提升机械的使用寿命。
随着矿井提升系统自动化，改善提统的性能，以及提高提升设备的提升能力等的要求，对电气传动方式提出了更高的要求。
对矿井提升机电气传动系统的要求是：有良好的调速性能，调速精度高，四象限运行，能快速进行正、反转运行，动态响应速度快，有准确的制动和定位功能，可靠性要求高等。
目前，我国地下矿山矿井提升机的电气传动系统主要有：对于大型矿井提升机，主要采用晶闸管变流器—直流电动机传动控制系统和同步电动机矢量控制交一交变频传动控制系统。
这两种系统大都采用数字控制方式实现控制系统的高自动化运行，效率高，有准确的制动和定位功能，运行可靠性高，但造价昂贵，中小矿井难以承受。
对于中、小型提升机，则多采用交流绕线式电动机转子切换电阻调速的交流电气传动系统，即TKD电控系统。
这种电气传动系统设备简单，但属于有级调速，提升机在减速和爬行阶段的速度控制性能较差，特别在负载变动时很难实现恒加减速控制，经常会造成过放或过卷事故。
提升机频繁的启动和制动工作过程会使转子串电阻调速产生相当严重的能耗，另外转子串电阻调速控制电路复杂，接触器、电阻器、绕线电机电刷等容易损坏，影响生产效益。
将变频调速技术应用于矿井提升机是矿井提升机电气传动系统的发展方向。
对于现采用TKD电控系统的中小型矿井，随着变频调速技术的发展，交一直一交电压型变频调速技术已开始在矿井提升机改造中应用。
变频器的调速控制可以实现提升机的恒加速和恒减速控制，消除了转子串电阻造成的能耗，具有十分明显的节能效果[10]。
变频器调速控制电路简单，克服了接触器、电阻器、绕线电机电刷等容易损坏的缺点，降低了故障和事故的发生。
因此，变频器在提升机调速系统中的应用具有十分广阔的前景。
本文介绍变频器在提升机调速控制系统中的应用。
1.3本论文承担的任务本课题拟解决的关键问题是控制策略研究，提升机是矿山生产中的关键设备，它属于大转动惯量机-电-液系统，提升机要按所要求的速度图运行，否则在系统中容易产生大的惯性力，降低机器的寿命，甚至产生脱轨等恶性事故。
控制策略研究就是要通过电液控实时地、准确地使提升机按给定的速度图运行，使控制系统的精度和稳定性满足提升机运行的要求。
本论文的研究目标是将可编程控制器（PLC）与变频器相结合并应用于矿山实际生产中，对现有的提升机电控系统进行改造设计，提高精度，在更安全的范围内保证矿山生产的顺利进行。
设计中充分考虑到保护系统恶劣的使用环境，采用控制功能强大的PLC来代替传统的大型交流接触器，简化了控制线路，并应用各种现场抗干扰措施，包括采用电抗器、空气开关、及RC防浪涌震荡电路等。
尤其在软件中采用提升机电控系统中断模块及故障处理模块，使超速报警更加科学合理。
为了更直观的显示提升机的工作状态及故障来源，增加了提升机监视控制系统，通过显示器对整个提升系统进行监控。
本论文承担的主要任务如下：1．提升机电控系统主电路部分结合煤矿生产实际情况，分析提升机工作过程及工作特点。
给出提升系统的整体控制方案；确定基于PLC控制的大功率矿井提升机变频调速控制系统组成。
确定各部分所要完成的控制功能，并给出控制电路连接电路图，分析其功能的实现。
并采取一些提高系统安全运行和抗干扰能力的措施。
2．控制系统软件设计部分可编程控制器PLC有强大的可编程控制功能，它是编程软件STEP—7来完成的。
对于复杂的矿山提升机变频调速电控系统采用PLC控制，在本文中设计出程序控制功能流程图，并给出其它基本控制功能的梯形图及控制程序编程语言。
提升机系统是一个对安全性要求极高的控制单元，所以在软件设计部分应有对其系统的故障诊断处理内容，在出现故障时应能及时报警或停车。
3．提升机速度给定方式分析由于矿山生产过程中，提升机所承受的载荷不同、提升的方式及提升行程不同，提升机的牵引力也就不同，应对其进行适当调节，提升速度也应能及时进行控制；如不做相应的处理和调整，系统将在较小的范围内产生极大的累计误差，导致系统的巨大波动，造成过载或松绳等，甚至导致矿车脱轨或过卷等重大事故，而造成巨大的损失。
所以要寻求一种控制方法来提高控制精度。
在实际中经常采用的转子串电阻调速因其为有级调速，调速不连续，且对电网冲击大。