矿井提升机制动技术的发展

矿井提升机恒减速控制系统研究摘要：矿井提升机在大型煤矿中起非常重要的作用，运输矿井中的各种设备及原煤等，由于矿井提升机控制系统效率低下，难以满足自动化程度越来越高的煤矿设备，因此，提出了一种矿井提升机恒减速系统，并介绍了该系统的工作原理和系统组成，通过实践应用研究了该系统的可靠性和工作效率。

关键词：矿井；提升机1 矿井提升机恒减速控制系统发展现状现阶段矿井提升机控制形式包含有在工作周期截止时制动以及产生不安全行为时制动，同时在工作周期截止时控制制动是常见控制形式，因为在矿井提升机正常工作时，提升速度超过安全限定，产生不安全行为，引发安全制动频率较低，对保护操作人员以及设备安全都有着非常重要的意义。

目前制动系统方式包含以下几种，分别为恒力矩一级制动、二级制动、恒减速制动。

恒力矩制由于制动时力矩不变，不能实现不同工况力矩匹配，进而导致设备受冲击过大，降低其使用寿命。

而恒减速制动为闭环控制，能在不同工况下更加灵活的匹配力矩，因此能很好地解决上述问题。

本文针对传统的提升机存在的问题，研究了矿井提升机的恒减速的控制系统，并对其进行进一步的优化改进，提高了矿井提升机的安全性，提高了狂劲提升机的工作效率，为其在矿井中工作提供了安全保障。

2 矿井提升机恒减速控制系统方案设计2.1 矿井提升机制动系统概述矿井提升机的制动系统是决定提升机安全性能最重要的部分。

图1为矿井提升机示意图。

由制动闸组及液压和电气部分共同组成制动系统，我国当前比较常见的制动方式包括工作制动和安全制动，安全制动是在生产活动中，由于提升机或其他生产设备出现故障，为了保障人员及设备的安全而采取的制动。

而矿井提升机在正常的生产活动中完成一次或一段工作时间段后，工作人员停机或检修而进行的制动被称为工作制动。

安全制一般会对生产设备或人员造成一定的损伤，一般在正常的生产中不易发生。

但安全制动也在一定程度上提高了人员及设备的安全性。

在安全制动中可以分为恒力矩安全制动和恒减速安全制动，恒力矩也有两级制动之分。

浅谈矿井提升的恒减速制动技术【摘要】目前，矿井提升机主要有一级制动、二级制动和恒减速制动等几种制动模式，正常运行时，各种制动模式几乎都可以满足系统的工作要求，但随着采掘技术的进步和工作面的不断延伸，系统对提升制动的安全性要求不断升高，恒减速制动模式的优势逐渐显露出来，逐渐成为了矿井提升控制的主流发展趋势。

本文对矿井提升的恒减速制动技术进行了介绍。

【关键词】矿井提升机；恒减速；制动技术0 引言作为矿井作业中的关键机械，矿井提升设备在生产的全过程中担负着矿物、人员、材料及设备的上下和运输工作，对采矿效率具有重要影响。

而提升系统一旦出现事故，常常会造成不可估量的生命财产损失。

因此，必须对其制动系统进行精密和及时的控制，以便在发生紧急情况时，通过可靠的制动性能，减少和避免危险的发生，确保煤炭生产的安全性和稳定性。

研究显示，影响提升机制动效果的因素复杂，并可能根据不同的工况发生变化，而若在多变的工况下制动减速度变化过大，制动过程就会变得不平稳，出现诸如钢丝绳打滑等现象，使提升设备的安全性受到严重影响。

目前，矿井提升机主要有一级制动、二级制动和恒减速制动等几种制动模式，正常运行时，各种制动模式几乎都可以满足系统的工作要求，但随着采掘技术的进步和工作面的不断延伸，系统对提升制动的安全性要求不断升高，恒减速制动模式的优势逐渐显露出来，逐渐成为了矿井提升控制的主流发展趋势。

该方法通过自动调节油压动力实现了减速度恒定的控制目标，让提升设备可以按照事先设定减速度完成制动，使提升设备的安全性大大提高。

1 恒减速制动的意义提升机安全制动是在提升机事故状态下，为防止事故扩大化所必须采用的最后一种技术手段。

在竖井和30°以上的斜井提升时，提升机制动力矩不得小于最大静力矩的三倍。

但如果把大于或等于三倍静力矩的制动力一次直接加丁.提升机上，将会产生过人的减速度。

这样，钢丝绳将剧烈地摆动，很可能会引起断丝，从而影响钢丝绳的使用寿命，斜井提升机可能断绳，载人的提升机将可能发生重大人身伤亡事故。

冶金动力2012年第4期82M E TA L LU R G I C A L PO W E R总第152期—_l—m—____—-l_____—______—__!I__—!l—-I__I__-!!!!!!!—_——_!!!!__—____矿井提升机安全技术现状和发展趋势胡晓虎(铜陵有色金属集团控股有限公司．安徽铜陵244000)【摘要】由于矿井提升系统的事故量在矿山事故中居于前列，提升机的安全问题越来越引起人们的重视。

详细分析了提升机及其翩动系统的研究现状，并对未来提升机安全使用的主要技术作了介绍。

【关键词】提升机；安全；故障树；容错【中图分类号】TD534【文献标识码】B【文章编号】l006—6764(2012)1M-0082-04C ur r ent Si t uat i on a ndD evel opm ent T r end of M i ne H oi s t Saf et y T e c hnol ogyH U X i ao—hu∞吲蛔Ⅳo啦聃l堪M e似／s G roup日捌i，Ig钒．“正，孙l gc岵^，l Il t‘￡0伽蛾删帖J【A bst r act】A ccident quant i t y of t he m i ne hoi st sys t em is i n t he f r ont ra nk am ong t he m i ne a cc i de nt s．The hoi st saf et y i s sue at t r act s r／l or e and m ore at t e nt i on．T he r e se ar c h s t at usof t he hoi st a nd i t s bra ke s yst e m ar e a na l yz ed i n de t a i l．T he m ai n t e chnol ogi e s f or hoi stsaf et y use i n f ut ur e a r e pr esen t ed．【K ey w ords】hoi s t；s af et y；faul t t r ee；f aul t—t ol er a nce1引言矿井提升机在矿山、建筑等行业应用非常广泛，是集机、电、液于一体的大型复杂系统。

提升机制动系统概述制动装置由制动器和传动机构组成。

制动器是直接作用于制动轮或制动盘上产生制动力矩的部分。

按结构分为：盘式闸和块式闸。

传动机构是控制和调节制动力矩的部分。

按动力来源分为：油压、气压、弹簧等。

一、制动系统的作用：⑴在提升终了或停机时，能可靠地闸住提升机的滚筒或摩擦轮，即正常停车；⑵在减速阶段及下放重物时，控制提升容器的运行速度，即工作制动；⑶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⑷双滚筒提升机在更换提升水平、更换钢丝绳或调绳时，能闸住游动滚筒。

二、对制动系统的要求(1)提升机工作制动或安全制动产生的最大制动力矩不得小于提升或下放最大静负荷力矩的3倍；(2)对于双滚筒提升机在调整滚筒旋转的相对位置时，制动装置在各滚筒上的制动力矩，不得小于该滚筒悬挂提升容器和钢丝绳重力所产生的静力矩的1．2倍；(3)对于摩擦式提升机工作制动或安全制动的减速度，不得超过钢丝绳的滑动极限，即不引起钢丝绳打滑；(4)在立井和倾角大于30°以上的斜井，提升机安全制动时，全部机械的减速度在下放重载时不得小于1.5m/s 2;在上提重载时不得大于5m/s 2。

井筒倾角小于30°时，下放重载时安全制动减速度不得小于0.75m/s 2，上提重载时安全制动减速度不得大于自然减速度（由井筒倾角计算得出）。

为什么同一个安全制动力矩，在《煤矿安全规程》中对上提重载和下放重载规定了不同的安全制动减速度限值呢?静阻力矩和制动力矩的方向是否一致(5)安全制动必须能自动、迅速和可靠地实现，制动器的空动时间(由安全制动开始动作起至闸瓦刚刚接触到制动轮上的一段无效时间)气压块闸不得超过0.5s ，液压块闸不得超过0.6s ，盘式闸制动器不得超过0.3s 。

为什么规定制动力矩的大小呢？若制动力矩过小，产生的减速度太小，使本来立即停车能防止的事故，由于停车时间太长而造成事故；若制动力矩太大，产生的制动减速度过大，就会出现过大的动负荷，这对提升系统很不利，会影响机械的使用寿命。

矿井提升机的现状及发展矿井提升机是煤矿、有色金属矿中的重要运输设备，是“四大运转设备”之一。

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。

提升机电气控制系统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。

所以，提升机电气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。

随着矿井提升系统自动化，改善提升机的性能，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。

而随着科学技术的进步和矿井生产现代化要求的不断提高，人们对提升机工作特性的认识进一步深化，提升设备及拖动控制系统也逐步趋于完善，各种新技术、新工艺逐步应用于矿井提升设备中。

特别是模拟技术、微电子技术、微电脑技术在提升机控制中的应用已成为必然的发展方向。

目前国内提升机电气传动系统现状：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。

问题探讨矿井主提升机恒减速制动控制技术探讨生产技术部王文岩摘要探讨矿井主提升机恒减速制动控制技术的液压、电气控制特色，以及恒减速实现的方法，与恒力矩制动控制相比，恒减速制动控制技术提高了主提升全系统的安全、平稳、舒适性，为矿井安全生产提供了可靠保障。

关键词提升机液压站恒力矩恒减速制动控制1前言矿井提升机制动控制系统的主要构成是液压站，它是制动系统的液压动力来源，铁法能源公司的主提升机制动系统主要为盘型闸制动，液压站主要是为盘型闸提供工作制动、安全制动时开闸、合闸工作过程提供液压动力。

2矿井提升机液压站的分类矿井提升机的液压站根据控制提升机减速度大小变化的不同主要可分为两大类，即恒减速制动控制的液压站和恒力矩制动控制液压站，铁法能源公司各矿主提升机液压站大部分为恒力矩制动控制液压站，大强矿主提升机为恒减速制动控制液压站，恒力矩制动控制液压站结构简单，价格低，维护相对简单。

恒减速制动控制液压站液压系统相对复杂，价格较高，但其稳定性、安全性和可靠性相对得以提高，是今后矿井安全提升的发展方向。

2.1恒力矩制动控制液压站恒力矩制动控制液压站，是将通过液压站压力调节制动闸产生的满足《煤矿安全规程》第四百二十六条的要求最大制动力矩分成二级对提升机实施抱闸，实施第一级制动时，液压系统产生的抱闸力矩作用在制动盘上，使提升绞车减速，减速度满足《煤矿安全规程》第四百二十二条和四百二十七条的要求，限制提升机加速和减速时提升容器的弹性震荡和钢丝绳的弹性振动，以及符合系统防滑要求，然后第二级制动抱闸力矩再全部作用到制动盘上，使提升机最终减速停车。

2.2恒减速制动控制液压站恒减速制动控制液压站，是以符合《煤矿安全规程》第四百二十二条和四百二十七条的要求的制动减速度恒定为控制标准，通过速度反馈自动调节液压制动系统的油压，从而调整盘形闸上产生的制动力矩，使提升机按照符合要求计算出的减速度进行制动，属于闭环控制，这就从根本上改善了提升机的制动性能，同时液压控制系统可兼容恒力矩二级制动的性能。

矿井提升系统装备技术与展望李玉瑾（中国煤炭科工集团北京华宇工程有限公司）矿井提升系统是由矿井提升机、电动机、天轮或导向轮、井架或井塔、提升容器、钢丝绳、装卸载设备及电气控制设备等提升设施组成的系统。

它担负着矿井煤炭，矸石，人员，各种材料和设备的提升和运送任务。

矿井提升系统是周期动作式的输送设备，需要频繁地正、反转和频繁地起动、运行和停车，工作条件苛刻。

多年来国内提升系统的各类安全事故（如断绳、过卷蹾罐、卡罐、溜罐跑车、滑绳）时有发生。

例如，某矿主井箕斗提升，在提升终了电动机断电后，出现液压站不回油而发生跑车事故，造成了严重的摔箕斗事故，使提升系统和设备遭受严重损坏，影响矿井生产几个月，直接经济损失上千万元，间接经济损失几亿元。

某矿副井罐笼提升，在提升机检修后出现坠罐事故，罐笼内十几人全部死亡。

提升系统的每次重大事故都是毁灭性的，损失惨重，有的造成人员伤亡，严重影响矿井安全生产。

近十年来随着矿井产生规模增大、开采深度增加和提升系统安全可靠性的提高，矿井提升设备得到飞速发展，各种新技术得到广泛使用，提升系统装备水平已达到国际先进水平。

副立井提升从轨道运输、轨道和无轨并存运输，发展到全无轨运输。

神华亿利黄玉川煤矿在国内副立井提升系统首次采用大罐笼、全无轨立井运输系统，解决了长期以来立井大型设备必须采用轨道换装的问题，开发了全无轨运输设备，优化了系统环节，提高了生产效率。

随着矿井生产规模的增加，主井提升箕斗容量不断增大，葫芦素、门克庆和红庆梁的主井箕斗已达50t，并且为双套提升，立井箕斗提升能力可达1500万吨/年。

提升安全保护技术也得到大力发展，如锁罐技术、过卷过放缓冲技术、零速制动技术等，箕斗提升自动化水平不断提高，许多矿井的主井提升已实现无人值守运行。

根据多年的设计、理论研究和现场实践经验，本人完成了两本论著：“多绳摩擦提升系统动力学研究与工程设计”，“矿井提升系统基础理论”。

联合太原理工大学、中信重型机械公司等八个单位，完成了科研项目“矿井提升系统安全运行关键技术与装备”，并获得2013年度山西省科技进步一等奖。

简述矿井提升机的现状与发展趋势摘要：矿井提升机有时也叫矿井电梯，它是一种特殊形式的电梯，也可以看作是一种简易升降机。

在矿井输送人和物的工程中，矿井提升机是非常重要的输送工具。

矿井，特别是井下条件和工作环境与地面上相比，比较恶劣，因此必须保证矿井提升机的安全，必须认真了解和掌握它的结构、工作特性及设计方法等一系列问题。

关键词：井巷提升、提升机、发展研究1.矿井提升类型矿井提升类型简单可以分两种提升模式，一是立井提升、二是斜井提升。

1.1立井提升：立井双箕斗提升系统（图1），采用箕斗作为提升容器，一个箕斗在井底煤仓自动装载后，被提升到地面卸载；另一箕斗由地面下降到井下煤仓处装煤。

提升机用缠绕卷筒式或多绳摩擦轮式，后者发展很快，其布置方式有井塔式和落地式。

这种提升系统主要用作大、中型矿井的主井提升。

立井双罐笼提升系统采用罐笼作为提升容器，主要用作大、中型矿井的副井提升，提升废石、矸石、人员、材料和设备。

1.2斜井提升：斜井箕斗提升系统工作过程与立井箕斗提升相同，用于产量较大或井筒倾角大于25°的斜井提升。

斜井罐笼提升系统，现很少使用。

斜井串车提升系统矿车作为提升容器，有单钩和双钩提升之分。

但须有防跑车装置，防止跑车事故。

这种系统投资小，基建快，多用于产量较小的斜井。

斜井人车提升系统根据安全规定，人员上下的主要倾斜井巷,垂深超过50m，应装设机械运送人员的设备。

斜井人车，就是这种设备之一。

这种系统须有可靠的断绳防坠器和安全信号。

2.国外发达国家提升机发展现状2.1晶闸管一电动机(SCR—D)直流低速直联拖动系统部分发达国家原有的交流提升机已基本上被晶闸管一电动机（以下简称SCR—D)系统所取代。

如德国、瑞典等国家已有90％以上采用直流提升机，传动系统大都采用低速直联式(省去减速机)，使系统大为简化。

如AEG公司采用低速直联的SCI—D系统，电机功率3000kW，额定转速55.8r/min，滚筒直径6.5m，提人速度17m/s，提物速度20m/s，提升高度1200m，具有完善的保护系统；采用磁场反并联，有平波电抗器及卧式深度发送装置：采用积分给定与行程给定相结合的双重给定信号；主回路采用两组三相桥组成12脉动顺抗整流，大大提高了功率因数。