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浅谈矿井提升机动力制动问题卢燕(青岛建筑工程学院)【摘要】 矿井提升机下放重物时, 多采用动力制动方式。本文介绍了动力制动的工作 原理、系统组成、控制原则及控制方式, 并简要分析了双闭环动力制动系统的工作过程。关键词矿井提升机制动装置动力制动动力制动由制动电源和有关控制装置组成, 它能够获得足够大的制动力矩, 且调节控制简单, 故在矿井 提升机中获得了广泛的应用。一套完善的矿井提升设备, 必须同时具备机械 制动和电气制动两种功能。提升机工作时, 究竟采用 哪种制动方式, 应根据具体情况而定。 一般而言, 当 减速段负力较大, 特别是副井下放重物时, 需要制动 力来维持稳定的下放速度和实现规定的减速度。 这 时由于制动力较大, 而且下放重物比较频繁, 使用机 械制动安全可靠性较差的情况下, 必须采用动力制动。1引言目前, 在为数不少的中小型黄金矿山中采用 3m缠绕式单绳提升机, 这是一种 20 世纪 60 年代的仿 苏产品。它的电控系统主要由四部分组成: 主机半自动操作控制系统、制动控制系统、保护回路系统和微拖动系统。其中, 制动系统是提升机的一个极为重要 的部分, 现就该问题进行讨论。2提升机的制动装置制动装置是矿井提升机的重要组成部分, 它对于矿井提升机的安全运行起着十分重要的作用。211制动装置的作用(1) 在减速段或下放重物时, 参与提升机的控 制, 进行工作制动;(2) 在每次提升终了或提升机停止工作时, 能可靠地闸住提升机, 实现正常停机;(3) 在发生紧急情况时, 能迅速而又合乎要求地 闸住提升机, 实现安全制动;(4) 对于双卷筒提升机, 在更换水平或调节提升 钢丝绳长度时, 能闸住提升机的活卷筒, 松开死卷筒。212制动装置的分类及组成矿井提升机的制动装置, 可分为机械制动和电 气制动两大类。机械制动装置由执行机构 制动闸和传动系 统两大部分组成。 制动闸是直接作用于制动轮或制动盘上产生制动力矩的机构, 按结构可分为轮式制动闸和盘式制动闸。 传动系统是控制并调节制动力 矩的机构, 按传动的动力源可分为油压系统和气压系统。电气制动有发电制动和动力制动两种方式。 发 电制动多用于低频发电制动, 一般情况下较少采用。3动力制动的工作原理3m 缠绕式单绳提升机, 一般为交流拖动系统,主电动机采用绕线型三相异步电动机, 转子回路串八级起动电阻。正常运行时, 电动机定子回路通入的是三相交 流电, 当电动机转子旋转时, 切断定子交流电源, 然后输入直流电, 此时, 在电动机定子绕组中将形成一 个静止的定子磁场, 这个磁场在旋转的转子绕组内 感应电动势, 并由此产生转子电流。静止的定子磁势 与转子电流磁势形成的合成气隙磁通与转子电流相 互作用, 产生制动力矩, 电动机进入制动工作状态, 这种制动方式称为动力制动。动力制动过程中, 定子磁场是静止的, 转子速度就是转子导体切割磁力线的速度。 转子转速 n 与电 动机的同步转速 n 0 之比称为绕线型异步电动机动力制动时的转差率, 即 s= n n 0。转子磁场的旋转方 向, 与转子本身的旋转方向相反, 转子磁场的旋转速 度, 与转子本身的转速相等, 这样, 对定子而言, 转子 磁场也是静止不动的。要实现动力制动, 定子绕阻有各种不同的接线 方式, 但为了方便, 一般采用如图 1 所示的接线方 式。这种接线方式具有如下优点:收稿日期 1997210208卢 燕 青岛建筑工程学院黄岛校区机电学 266520黄金32(1) 定子绕组本身不需任何改接;(2) 通入直流电流仅需要一个双极接触器;图 1 异步电动机的动力制动( a) 接线图; ( b ) 原理示意图( 3) 造成与正常工作时相同磁场的直流电流是交流电流的 1122 倍, 这在通常需要的动力制动方式 下不致引起电动机过热。动力制动状态下, 电动机发出的制动转矩和转 速的关系如图 2 所示。图中, 曲线为某一直流激磁 电流下, 转子电路串入附加电阻时的制动特性; 曲线为在同一直流电流下, 转子回路未串入附加电阻 时的制动特性。由图 2 可见, 动力制动状态下电动机 的机械特性曲线的形状与电动状态时相类似, 即在 某一转速下将出现最大转矩。以这个转速为分界, 将 曲线分为两部分, 低于此转速的部分称为稳定工作区, 高于此转速的部分称为非稳定工作区, 此转速称 为临界转速。改变转子回路电阻时, 最大转矩不受影 响, 只是最大转矩出现的位置改变, 即临界转速改 变。 因此, 为了扩大稳定工作区, 增强制动效果, 实际采用时, 转子回路应串入一定的附加电阻。4提升机的动力制动提升机的动力制动电源, 较常见的有直流发电机组和晶闸管整流装置两大类。 直流发电机组的特点是过载能力强, 运行可靠, 技术要求不高; 缺点是 设备复杂, 效率低, 占地面积大。 与机组制动电源相比, 晶闸管制动电源有以下优点: 系统具有良好的静态特性; 运行可靠, 安装维护方便; 占地面积 小, 节约电能, 效率高; 无噪声, 无振动, 改善了工作条件。但其最大的缺点是晶闸管本身过载能力差,需要有完善的保护环节。目前, 大部分矿山企业采用 晶闸管动力制动电源。411 装置的组成晶闸管动力制动电源装置主要有两部分组成,一部分为主回路, 另一部分为触发回路。41111主回路 一般采用直接接于交流电网的单相半控桥式整流电路或三相半控桥式整流电路, 将交流电变为直 流电提供给主电动机定子, 并通过触发控制装置改 变晶闸管的导通相位, 以改变直流电压的平均值, 从而达到调节制动力大小的目的。41112触发回路 采用单结晶体管触发电路或磁放大器与脉冲变压器组成的触发装置。 前者线路简单, 温度补偿性好, 有一定的抗干扰能力, 但输出功率较小, 脉冲较 窄, 线性度稍差, 可用的移相范围小于 150。后者由于采用磁放大器为主要元件, 所以抗干扰性强, 且结图 2 动力制动的机械特性 1994-2013 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. 第 19 卷1998 年第 5 期33构简单, 工作可靠, 同时, 磁放大器为多绕组控制, 信号综合容易, 因而在提升机动力制动中应用比较广 泛; 缺点是效率低, 脉冲波形不好。除以上两种以外, 也可采用其它形式的触发电路。412控制原则首先, 靠系统引来的速度偏差信号来调节整流 装置输出电流的大小。速度偏差愈大, 触发电路脉冲 相位愈往前移, 晶闸管的导通角增大, 输出电压升 高, 制动电流增加, 制动效果增强; 反之, 情况与此相反, 降低制动效果。其次, 在制动过程中, 按速度偏差调节的同时,按照速度原则配置合理的转子电阻, 充分发挥制动 力矩的效果。413控制方式动力制动的控制方式, 有开环控制 (脚踏动力制 动) 和速度闭环控制两大类。 在闭环控制系统中, 又 分为单闭环系统、单闭环带截止反馈系统和双闭环 系统三种方式。下面以双闭环系统为例, 说明动力制 动的工作过程。 系统方框图如图 3 所示。图 3 双闭环动力制动系统方框图双闭环动力制动系统中, 速度调节器和电流调节器可采用 p i 调节器, 两个调节器均采用反相输入 方式。动力制动状态下主提升电动机的实际速度, 由 与其同轴相连的测速发电机进行检测, 并在速度调节器的输入端与给定速度相比较。 当实际速度高于给定速度时, 速度调节器综合实际速度和给定速度 信号, 输出一个与速度偏差及其积分成比例的电压, 这个电压即为电流闭环的电流给定值。 定子侧实际的直流动力制动电流, 由电流互感器与桥式不可控 整流电路所构成的电流检测环节予以检测, 并在电流调节器的输入端与电流给定值进行比较。 当实际 制动电流低于给定值时, 电流调节器综合实际电流 与给定电流信号, 输出一个与电流偏差及其积分成比例的电压, 此电压将使触发脉冲前移, 直流输出电压增大, 结果使实际电流趋于给定值, 即电流闭环的 调节作用使得直流动力制动电流与速度偏差及其积 分相适应。 制动电流产生一个与速度偏差及积分相适应的制动力矩, 这个制动力矩试图使提升机的实 际速度趋向于给定速度, 从而达到速度的闭环调节。当速度调节器的输出达到正限幅值时, 电流给 定值达到最大值, 电流闭环起到限制最大动力制动 电流的作用, 系统便在最大制动力矩下减速, 使实际速度趋向于给定速度。 当实际直流制动电流高于给定值时, 电流闭环不起调节作用; 同样, 当提升机的实际速度低于给定 速度时, 速度调节器也不起调节作用。 也就是说, 速 度调节器和电流调节器均为单值调节。 1994-2013 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. 第 19 卷34黄金gol d第 5 期1998 年 5 月用螯合树脂回收铅阳极泥中的金何喜庆曹瑰华赵宇徐元徐羽梧(武汉大学)【摘要】 对金含量较低 ( 0 100g t) 的铅阳极泥, 用 so 2 直接从其金浸出液中还原 金, 回收率和纯度均较低。本文用螯合树脂吸附法富集微量金 (0 46m gl ) 效果很好。吸 附后溶液中金的浓度降至011m g l , 金的吸附率为 9917% 。经解吸与还原, 金的直收率 为 98% 99% 。 此外, 从铅阳极泥中回收银、锑、铋也取得较好结果。关键词金螯合树脂铅阳极泥文献曾报道用萃取法和树脂法回收混合溶液中的微量贵金属。萃取法虽然有较高的回收率, 选择性也较 好, 但需要高选择性的萃取剂以及较复杂的设备, 且 操作较繁琐。 用普通阴离子交换树脂吸附浸出液中 的微量金是有效的, 但它存在吸附容量小, 吸附选择 性差等缺点, 也难以取得实用价值。唯有对贵金属具有优良吸附性能的螯合树脂被认为最适用于从杂质 含量高的混合液中富集和回收微量的贵金属。 国内 外文献2 5 都有关于螯合树脂或纤维从工业废渣、 废水中 (包括铜阳极泥) 回收贵金属的报道。 螯合树 脂虽然成本较高, 但性能良好, 效率高, 是发展方向。用螯合树脂富集和回收铅阳极泥中的金尚未见文献 报道。近年来, 作者合成了一系列新型的含 s、n 的螯 合树脂。它们对贵金属具有优良的吸附性能6 , 不但吸附 容 量 大 ( 015 110ga u g 干 树 脂)、吸 附 率 高( 对 浓 度 为 1 10 10- 6 的 金、钯、铂 其 吸 附 率 99% )、吸附选择性优异 ( 只吸附贵金属而不吸附碱 金属、碱土和第一列过渡族金属, 仅对汞、铋有一定 吸附) , 而且易解吸、重复使用性能好。 本工作选择引言1用湿法从铅阳极泥中回收金、银以及有价金属锑、铋、铜等文献已有不少报道。 常用的方法之一是 先用 h c l2n ac l 溶液从铅阳极泥中浸 出 大 部 分 的锑、铋、铜、铅等1 , 然 后 用 h 2 so 4 2n ac l2n ac lo 3 从余渣中浸出金。浸出液中的金离子用 n a2 so 3 还原。 对于含金量较高 ( 2000g t) 的铅阳极泥, 金的直收率可达 98% 。提金后的余渣, 用氨水浸银, 再用水合肼还原, 银的直收率为 97% 。但是, 一般铅阳极泥的金含量较低 ( 300g t) ,金浸出液中贱金属的含量很高, 而金的浓度则只有 几十个 ppm , 此时用 so 2 直接从浸出液中还原金,其直收率和纯度都不高。 还原金后液常残留有 11010- 6 的金, 有时甚至更高 ( 当溶液酸度调节不适 当时)。 如用草酸直接从浸出液中还原金, 则要消耗大量碱中和浸出液中的酸, 而且, 当 ph = 4 左右时,有大量杂质金属沉淀出来 , 金的回收效果也不理想。收稿日期 1997212208何喜庆 武汉武昌珞珈山 武汉大学环科系 430072电流闭环能有效地抑制电网扰动所引起的动态速度偏差。脚踏动力制动时, 通过“或”门进入电流调 节器的输入端。 利用电流闭环实现动力制动的好处是: 在直流动力制动电流实行强激的条件下, 电流闭环可以限制最大动力制动电流。5结语动力制动回路, 对提升机安全运行关系重大, 必须高度重视, 精心维护, 确保矿井提升机安全、高效 运行。编辑: 崔岱the power bra k in g f or m in e ho istl u y an(q in g d a o i n s t itu te of a rch itec tu ra l e n g in ee r in g )a bstra c t: w h en t ran sfe r h eavy o b jec t to a low e r leve l, m in e ho ist u su a lly u se s th e w ay o f pow e r b rak 2 in g. t h is p ap e r in t ro du ce s th e w o rk in g p r in c ip le, sy stem com po sit io n , co n t ro l p r in c ip le, an d co n t ro l w ay o f po