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矿井提升机电控系统论文-论文矿井提升机电控系统论文提升系统是矿山生产的咽喉部位，提升机的安全、可靠运行，直接关系到企业的生产状况和经济效益。要保证提升机的安全、稳定的运行就需要平时的点滴维护。参考文献1设备能源管理手册 玉溪矿业有限公司大红山铜矿.20082何报杏.整流装置的故障诊断与维修 电子工业出版社.20013原魁.变频器基础及应用 冶金工业出版社.20054变频器应用与维修技术 中国电力出版社.20075韩文东.矿井提升机拖动与控制技术 十一五规划教材.6提升机操作工 中国劳动社会保障出版社.摘要1关键词1第一章 大红山铜矿卷扬机的分析11 提升系统的工艺流程12 卷扬机的传动13 电机的控制过程 2第二章 卷扬提升系统安全操作31 运行信号 32 开车操作33 停车4第三章 卷扬机的选型方案 41 基本情况 42 选型及计算42.1 提升容器选择42.2 作业量计算 42.3质点受力分析 42.4 卷扬机选择42.5 选择提升钢丝绳52.6 安全系数验算52.7 最大静拉力和最大静拉力差计算52.8 选择天轮5 3 速度图计算53.1 重车沿下部提升时间计算53.2 空车沿井口下放时间计算63.3 重车、空车提、放一次循环时间T 64 提升系统变位质量计算75 力图计算 76 计算等效时间Tx 97 计算等值力Fx 98 计算电机功率N 99 方案比较910 计算说明10第四章 提升机综合保护装置 10第五章 卷扬机的维护101 提升机设备维护 102 日常检查维护103 巡回检查内容104 整流柜的操作与维护114.1 设备的安装及使用114.2 操作顺序 11结论 12致谢1 12参考文献1 864矿井提升机电控系统论文在每次运行的过程中，从启动、加速、减速一直到爬行停车整个过程中负载不发生变化，并且运行的过程既可能是负载提升，又可能是负载下放，对电机而言就是位能性负载，并且需要四象限运行。提升系统的稳定与安全对于一座矿山来讲很重要关键词： 卷扬机 调速 运行 安全第一章 大红山铜矿卷扬机的分析1 提升系统的工艺流程大红山铜矿的井下运输包括各中段水平的电机车运输，各条斜井提升机运输，原矿系统的皮带运输。目前，我矿共有七个中段使用机车运输，分别为435、485、535、550、575、600、640中段。共有斜井6条，这里以东部措施井为例来说明变频器的应用。流程图如图所示：运转工区工艺流程图东部措施井提升设备选用的是中信机械公司生产的2JK3.5/20型矿用提升机。斜井全长530m，斜度为220，配套用卷扬机为2JK-3.5/20E, 700kw。配用提升钢丝绳为6V34+FC-22-ZZ（SS），箕斗为10m3双钩提升，该井于2006年8月份投入运行，井下有640、600、535和508四个放矿点，其中640和535放矿点采用链闸放矿，600和508放矿点采用振机放矿，井口采用钢结构制作100m3的主矿仓储矿，下部有四个链闸进行放矿。该井主要用于东部各中段的矿石运输，其提升能力640中段以上为6000t/d，508中段为4470t/d，500中段为2980t/d。2 卷扬机的传动矿井提升机是有色金属矿生产过程中的重要设备。提升机的安全、可靠运行，直接关系到企业的生产状况和经济效益。大红山铜矿一期的矿石通过斜井来提升，在卷扬机房，由电机经减速器带动卷筒旋转，钢丝绳在卷筒上缠绕数周，在电机的驱动下将装满矿石的一箕斗从斜井拖上来，同时把一空的箕斗从斜井放下去，空箕斗起着平衡负载的作用，任何时候总有一辆重箕斗上行，电机总是处于电动状态。这种拖动系统要求电机频繁的正、反转起动，减速制动，而且电机的转速一定规律变化。斜井提升机的机械结构示意图所示。斜井提升机的动力直流电机提供。提升系统设有3.5米提升机一台，电机功率700KW，减速器减速比201，最高运行速度5.2m/s。 卷扬机卷筒机械传动系统结构示意图目前，大多数中、小型矿井采用斜井绞车提升，传统斜井提升机普遍采用交流绕线式电机串电阻调速系统，电阻的投切用继电器交流接触器控制。这种控制系统由于调速过程中交流接触器动作频繁，设备运行的时间较长，交流接触器主触头易氧化，引发设备故障。另外，提升机在减速和爬行阶段的速度控制性能较差，经常会造成停车位置不准确。提升机频繁的起动调速和制动，在转子外电路所串电阻的上产生相当大的功耗。这种交流绕线式电机串电阻调速系统属于有级调速，调速的平滑性差；低速时机械特性较软，静差率较大；电阻上消耗的转差功率大，节能较差；起动过程和调速换挡过程中电流冲击大；中高速运行震动大，安全性较差。3 电机的控制过程为了满足生产安全可靠及节约能源，传动系统为全数字式直流传动系统。直流整流装置采用ABB公司生产的DCS502B-1503-71，额定电压660V,额定电流1503A。提升控制以GE90-30PLC（设在卷扬机操作台内）为核心，PLC与直流整流装置之间采用ProfiBus现场总线。系统设有双重超速保护三重过卷保护，还有过流、失磁、闸瓦磨损等一系列保护。主控台是电控系统的控制中心，该设备采用操作台式结构，除位置、速度、温度、压力、电流等必要的信号采集传感器和终端执行设备外，所有控制回路装到操作台中。司机可操作主控台上的开关及按钮来控制提升机运行，并通过指示灯和人机界面及时了解提升机的运行状态及运行参数。此人机界面采用触摸式液晶彩色显示屏，可显示提升机的运行状态、运行参数及各种控制元器件的工作情况，具有上位监控功能。 斜井提升负载是典型的摩檫性负载，即恒转矩特性负载。重车上行时，电机的电磁转矩必须克服负载阻转矩，起动时还要克服一定的静摩檫力矩，电机处于电动工作状态，且工作于第一象限。在重车减速时，虽然重车在斜井面上有一向下的分力，但重车的减速时间较短，电机仍会处于再生状态，工作于第二象限。当另一列重车上行时，电机处于反向电动状态，工作在第三象限和第四象限。另外，有占总运行时间10%的时候单独运送工具或器材到井下时，电机纯粹处于第二或第四象限，此时电机长时间处于再生发电状态，需要进行有效的制动。井下有640、600、535和508四个放矿点，系统工作流程如下：上行：变频器正转启动信号5Hz时发出松闸信号抱闸器松开装矿点发中速信号运行到加速点发高速信号运行到减速点发中速信号运行到卸矿点发停车信号5Hz时发出抱闸信号变频器停止运行。下行：正转启动信号延时5S发出松闸信号同时发反转信号抱闸器松开卸矿点发中速信号运行到加速点发高速信号运行到减速垫发中速信号运行到装矿点发停车信号5Hz时发出抱闸信号停止运行。值得注意的是下行开始时先发正转信号，目的是消除减速箱传动齿轮的间隙，否则下行时轿厢会出现下坠现象。在卷扬机运行的过程中，停机中段看供矿情况决定，需要在不同的中段装矿，这样就需要频繁的运行这些程序，对电机进行调速，保证了系统平稳、安全的运行。第二章 卷扬提升系统安全操作1 运行信号提升机司机必须按照信号台发来的信号来进行运行操作。当信号台发来“提升”（二声铃声）、“下放”（三声铃声）或“停止”（一声铃声）命令时，操纵台上“提升”、“下放”或“停止”信号灯亮，司机可进行操作。2 开车操作司机利用操纵台上二个操纵杆进行运行操作。左边一个是制动手柄，右边一个是主令手柄。司机接到井口发来的运行命令后，将制动手柄往前推松闸，台上毫安表指示可调闸电流最大250mA，为全松闸，往回拉是紧闸。主令手柄往后拉是提升，往前推是下放。主令手柄离开零位的角度越大，提升机速度越高。提升机最大运行速度5.68m/s,检查钢丝绳时速度不大于0.57m/s,速度选择通过检修开关选择。由于采用了直流调速系统，加速时可以把主令手柄一下子拉（推）到一定位置，提升机按设定的0.5m/s的加速度加速。当需停车时，将主令手柄拉回零位，不需加闸，待提升机完全停止后，再将制动手柄拉回紧闸位置。本系统带有零速度给定转距功能，既先松闸矿车也不会向下滑。运行中，尤其提升时，更不需要加闸，此时加闸不但不会减速还会加大电机电流甚至造成过流。按照有关规定，主令手柄不允许从提升位置推至下放位置（或相反的操作方式）主令手柄一定先回零位，待停车后，才能反向运行。3 停车当矿车运行离目的高程5m时，此时“减速预告”光字牌会亮，提升机将自动减速运行，同时司机也应进行减速操作，即将主令手柄推（拉）回零位附近，当听到“停车”信号，立即将手柄拉回到零位，停车后再加闸。若提升机长时间不运行，可按联动停车按钮，停止设备运行。第三章 卷扬机的选型方案因矿山生产需要，大红山矿东部措施斜井需延伸至385水平，实现385水平、435供矿，达到日提升矿石3000吨的目的，为此，特进行选型设计计算。1 基本情况a.斜井情况b.原始数据斜井长度：L868M斜井斜度：a22曲轨行长度：L4M日提升矿量：Qd3000t/d2 选型及计算2.1 提升容器选择 提升容器：4m3侧卸式矿车2列提升形式：单钩形式，单钩串斗已知：1个矿车自重3168kg 1个矿车容积4m3 矿车比重1.84t/ m3 矿石装满系数0.8则有：2个矿车自重Qr316826336kg 2个矿车装矿量Q41.84211776kg2.2 作业量计算 每天按三班，每班运行6小时，则每天运行时间18小时。则小时提升量：As3000/18167T/h167000kg小时提升次数：n As/Q167000/1177614次一次提升时间：t3600/n3600/14257秒2.3质点受力分析 当钢丝绳提升时，需要克服矿车（含矿石）重力所产生的下滑力和磨擦阻力以及钢丝绳自身重量所产生的下滑力和磨擦阻力。如图所示：则有，下滑力：F（Qr+Q）sin+qL cos磨擦阻力：Fff（Qr+Q）cos+fqL cos2.4 卷扬机选择 暂定选3M卷扬机，因无单卷筒3M卷扬机，故选择双卷筒3M卷扬机。型号为：2JK3/20。已知：卷筒直径：D3000mm 卷筒宽度：B1500mm 允许最大静拉力：Timax127400N1300kg允许最大静拉力差：Timax78400N=8000kg2.5 选择提升钢丝绳 选择三角股钢丝绳：直径为d37mm钢丝绳型号：6V34Fc37ZZ已知：钢丝绳单位重量：q4.871kg/M 钢丝绳总破断力：Qq98700kg2.6 安全系数验算 MQq/（F+ Ff）6.5（冶金地下矿山安全规程规定：提升安全系数6.5）得：mQq/（Qr+Q）sin+（Qr+Q）fcos+qL sin+ qLf cos Qq/（Qr+Q）(sin+f cos)+ qL(sin+f cos) Qq/(sin+f cos)( Qr+Q+ qL) 98700/(0.3746+0.10.9272)(6336+11776+4.871868) 9.456.5（满足规程要求）2.7 最大静拉力和最大静拉力差计算 最大静拉列力：Timax F+ Ff （Qr+Q）sin+（Qr+Q）fcos+ qL(sin+f cos)（6336+11776）0.3476+（6336+11776）0.9272+4.871868(0.3476+0.10.9272)10439()Timax=1300空车下放时的拉力为Tk：Tk Qr sin+ f Qr cos+ qL(sin+f cos)所以，最大静拉力差：TimaxTimaxTkTimaxQr sin+ f Qr cos+ qL(sin+f cos)1043936336(0.3476+0.10.9272)+4.871868(0.3476+0.10.9272) 5502Timax8000（满足规程要求）2.8 选择天轮 选择：整体自行轮式或型钢铆合且式。 D3000mm D/d3000/378161（冶金规程规定：D/d61，满足规程要求）三 速度图计算提升特点：矿车在下部装矿点开始起动加速等速运行减速通过曲轨（卸矿），完成了一次提升过程。 3.1 重车沿下部提升时间计算 、起动时间t1：t1V0/a01.5/0.35（s）式中：a0提升加速度 取a00.3m/s2 V0初速度，取V01.5m起动运行距离l1：l11/2* Vt11/257.117.75(M)、当重车运行到井口一段距离时开始减速减速运行时间t3:t3V/a5/0.77(s)减速运行距离L3：l31/2Vt31/25717.5(M)重车在直斜道上匀速运行距离L2：L2L-（L1+L3）868-（17.75+17.5）832.75(M)重车在直斜道上匀速运行 t2:t2L2/V832.75/5166.55(s)、重车在曲轨上减速运行距离L4：L48（M）式中： L4为两个矿车通过4米曲轨面的距离。重车通过曲轨运行时间t4:t4L4/V08/1.55.3(S)、重车一次提升过程时间累加T1：T1t1+t2+t3+t4+1+2 7.1+166.55+7+5.3+20+60 266(s)式中：1卸矿时间 2装矿时间3.2 空车沿井口下放时间计算 、起动时间t1:T1V/a5/0.77.1(s)起动运行距离L1：L11/2*Vt11/257.117.75(M)空车下放至井底放矿点前一段距离开始减速、减速运行时间t3:T3v/a5/0.77.1(s)减速运行距离L3：L31/2Vt31/257.117.75(s)空车在直斜道上匀速下放距离L2：L2L-（L1+L3）868-（17.75+17.75）832.5(M)、空车在直斜道上等速运行时间t2:t2L2/V832.5/5166.5(s)、空车下放运行时间累加T2：T2t1+t2+t37.1+166.5+7.1180.7(s)3.3 重车、空车提、放一次循环时间T：TT1+T2266+180.7447(s)则实际小时提升次数为nn3600/4478(次/h)小时提升矿量为Qs:QsQ* n11776894208kg/h 94(t/h)一天（三班）实际提升Qd:Qd18Qs18941512(t/d)4 提升系统变位质量计算2个矿车变位质量Mk: QkQr+Q6336+11776181129(kg)提升钢丝绳变位质量Ms: Msq (L+Lt)4.871(868+35)4398(kg)式中： Qr-矿车自重 Q-2车矿石重量 q-钢丝绳单位重量 L-斜井长度 Lt-天轮到卷筒钢绳长天轮变位质量Mt: Mt90D29032810(kg)式中： D-天轮直径主轴、联轴器、减速器转动部分变位质量Me: Me1600(kg) 查表得）电动机转动部分变位质量Md: Md612(kg) 1.5（满足）计算验证完毕。9 方案比较第一方案：从以上计算可知，设备的选型及强度是满足现场提升要求的。按照日提升矿石3000吨的要求，每小时提升14次，完成167吨矿石量；但该井由于提升垂直高度有325米，斜井长近900米，每小时只能提矿9次，完成106吨矿石。第二方案：加大卷筒直径，采用3.5m卷扬机，用10m3箕斗作单钩提升，提升速度可达6.6m/s，则提升时间为162秒，下放时间132秒，一次特循环提升时间300秒，小时提升次数可达12次，小时提矿可达176.6吨，能达到小时提升167吨的要求。但是，这种单钩（一个箕斗）提升，势必给主轴亦即电动机的旋转造成较大的系统阻力和惯力矩，耗能高效益低。况且，机械提升当中3m以上，超过8m3箕斗的都是双卷筒即双钩提升的多，而且10m3箕斗检修维护量较频繁，对轨道床稳固要求较高，所以，不宜采用此方案。第三方案：采用3m双卷筒卷扬机作双钩提升，挂2个6m3箕斗。这种单钩双卷筒提升形式作用在卷筒圆周上的静拉力差较小，接近系统的静力平衡，实现高效益低耗能作业，它虽然一次循环提升时间和第一种方案一样用400秒，但上下都在提矿，相当于小时提矿18次，每小时可提矿121.840.89=159t/h，日提升2862t/d，接近3000t/d。（当然，若用10m3箕斗，则每小时可提升265t，日提矿4770t，但箕斗大，费用高，难维护，没有必要）而且现在大红山已有3米双卷筒卷扬机（2JK-3/20）在使用，6m3箕斗也在使用，在以后的维护、使用中，部件的采购、互换也较方便。故建议采用第三种方案较合理。十 计算说明第一方案：选型计算通过，满足要求。第二方案：单钩提升不可能。双钩提升（10m3箕斗），该方案箕斗可下减为8 m3或6 m3，所以不必计算。第四章 提升机综合保护装置1、深度（位置）显示：随机动态显示提升容器在运行中的位置。 2、速度显示：显示提升容器的瞬时速度。 3、等速段超速保护：超过最大提升速度15%时，声光报警，连续超速时，发出制动信号，并记录有关参数。 4、限速段保护：在近井口处实现2M/S限速保护。 5、自动减速：到达减速点时，具有声光报警和减速控制信号。 6、深度指示器失效保护：原提升深度指示器不能正常工作时，发出声光报警和制动信号。 7、过卷保护：当超过正常终端停车位置时，发出制动信号。第五章 卷扬机的维护1 提升机设备维护 操作台左轴承盘形制动器液压站右轴承主轴联轴器减速器弹簧联轴器主电机深度指示器润滑油泵控制盘电控室变压器2 日常检查维护 运转过程中的声音是否正常，有无振动；各部位轴承温度、电机温度是否正常；各部位润滑情况是否良好；各部位的连接零件是否松动，如螺栓、销子、联轴器；制动系统工作是否正常，闸瓦与制动轮的间隙是否符合要求，磨损程度及有无损坏；天轮及其轴承、付垫、绳槽等情况；各输油管路有无渗漏现象，油温是否正常；各仪表仪器是否正常，有无损坏；各导电线路有无破损，接头处有无发热、松动；提升钢丝绳的断丝、变形、撞伤、伸长以及润滑情况 。高压开关柜、控制柜、整流柜等运行情况；保持设备及工作场地清洁卫生，每班清扫一次；如实填写运转记录，以便搞好设备检修工作。3 巡回检查内容 （1）制动器的动作是否灵敏可靠，闸瓦与制动轮在施闸时的接触是否吻合平稳，松闸时闸瓦间隙是否符合要求。闸瓦有无断裂，磨损剩余厚度是否超过最小允许值，制动器传动装置的各部连杆，销轴动作是否灵活，螺栓、螺帽、垫圈及开口销等是否脱落。油压（液压）系统是否漏油，压力是否正常。制动油泵及其电动机运转是否正常；（2）滚筒转动时有无异响，主轴有无大的串动。钢丝绳在滚筒上的排列是否正常；（3）减速器在运行时有无大的震动，声音是否正常。检查箱体内油面的高度线是否符合要求；（4）主电机运转的声音是否正常，有无大的震动，温升是否超过规定，电刷与滑环的接触情况是否完好，有无冒火现象；（5）深度指示器的传动部份运行是否正常，指针位置是否正确；（6）各轴承温度是否超过规定值，各润滑部位油是否适当，润滑油质量是否符合规定，油路是否漏油，润滑油泵及其电动机运转是否正常；（7）测速给定是否正常，不出现提升容器异常滑动现象，减速器无碰撞声音；（8）安全保护装置如过卷开关、限速和过速保护装置是否正常；（9）电控系统的接触器、继电器的动作是否正常，触头接触是否良好，吸力线圈是否发热，有无异常声响和冒火现象。电气设备的接地保护装置是否完整及接地良好；（10）各种仪表（电压表、电流表、压力表、温度计等）的指示是否正常，各种信号灯指示情况如何；（11）检查各基础螺栓是否松动，各连接件、紧固件的螺栓、螺钉或铆钉有无松动；（12）有无机械过度磨损和电气烧坏的异常臭味或冒烟现象。4 整流柜的操作与维护4.1 设备的安装及使用1、 用户收到设备后，应检查各电器元件有无因在运输中受振损坏、脱落或受潮等情况。2、 通电前应用兆欧表测量主回路对地、控制回路对地及主回路和