矿井提升机范文

时间:2023-03-01 04:22:34

矿井提升机

矿井提升机范文第1篇

关键词:提升机多绳摩擦式 发展方向

中图分类号:O741+.2 文献标识码:A 文章编号:

一 概述

矿井提升系统是矿井运输设备的重要组成部分,是矿山运输的咽喉。提升机是矿山的大型固定设备之一,是联系井下与地面的主要运输工具。矿井提升工作是整个采矿过程中的重要环节。矿井提升机是沿井筒提运矿石和废石,升降人员,下放材料,工具和设备。提升容器有罐笼和箕斗。罐笼可用来提升矿石、人员、材料与设备等,但是箕斗不能用来提升人员。矿井提升设备就是完成上述工作的多种机电设备组成的大型成套装备。

二 矿井提升机

矿井提升机是提升系统中最主要的组成部分。矿井提升机有多种结构形式,大致可按下列方式对其进行分类:

目前我国生产的主要结构形式有:单绳缠绕式的有单筒和双筒矿井提升机;摩擦式的有多绳落地式和塔式多绳摩擦式提升机。拖动方式则按需要设计,另外用于井下的有液压传动矿井提升机等。

下面我就以铁煤集团长城窝棚煤矿副井TKM-4.8*4(Ⅲ)E型多绳摩擦式提升机(提升高度为998.5米)钢丝绳首绳采用,4根50NAT6×36WS+FC1770型圆股钢丝绳,尾绳采用2根P8×4×19-196×31-1370型扁尾绳,为例介绍一下提升机的安装。

TKM-4.8*4(Ⅲ)E型多绳摩擦式提升机采用一台哈尔滨电机厂交直流电机有限公司ZJK3100/650型底速直流电动机为动力源,4-72-11NO/6B型离心通风机,右90°出口,配套电动机30kw,380kw,980r/min,电动机转子直接安装在主轴装置的主轴轴端上,不采用减速机,主轴与电机转子采用过盈连接,电动机直接带动提升机工作,利用上述摩擦力Fm,实现提升机容器在井筒中升降,用制动器、深度指示、操纵和保护等一系列电气、机械、液压的控制、保护系统来保证机器安全运行。

三、JKM-4.8*4Ⅲ/E型多绳摩擦式提升机机械部分安装

1.主轴装置的安装

提升机安装在长城窝棚煤矿副井井塔+49m平面上,在安装前,需利用井塔顶端75T电动超卷扬起重机(一下简称“天车”)将设备运至+49m平面,再进行安装。设备安装前需对提升机基础及提升中心线进行复测。测量人员根据矿方提供的井筒中心线,按照施工图纸对提升机的提升中心进行复测。确定设备基础中心线与井筒中心线的偏差,复测工作非常重要,必须认真准确测量。

根据定位复测的结果,给出提升机的提升中心线,对照设备的基础图,测检设备的基础,是否符合设计要求,并认真做好各项记录(如下图)。

垫铁的布置:

设备的负荷由垫铁组承受,每个地脚螺栓孔旁至少有一组垫铁,相邻两垫铁组间的距离应在500mm—1000mm之间。安装垫铁前必须铲好垫铁窝,每组垫铁必须进行操平。每组垫铁应尽量减少层数,最多不超过3层。放置垫铁时应将最厚的放在下面,最上一层为一组斜垫铁。垫铁组的高度应为 60~100mm,宽度为 60~120mm。斜垫铁应成对使用,其斜度不得大于 1/25,粗糙度不得大于 Ra25,薄端厚度不得大于 5mm。平垫铁工作面的粗糙度不得大于 Ra25。设备操平找正完毕后,垫铁必须点焊牢固。

由于主轴与滚筒(摩擦轮)是由两组件组成,主轴就位之前,必须先组装主轴与滚筒。安装前,仔细清洗左右夹板,主轴法兰盘,摩擦轮与夹板的接触面。将摩擦轮中心线按水平位置放置,注意起吊摩擦轮时不允许钢丝绳穿过与主轴配合的孔,并且要防止钢丝绳挤碰摩擦轮与制动盘连接处的端面,以防变形。之后利用天车将电机侧主轴引入滚筒,将主轴装入滚筒并找正。安装主轴装置以提升中心为基准。主轴装置就位后,在轴承盖上和对轮上划出中心点,以钢线上垂下的线坠为基准,找正主轴装置,并用水平仪对两轴承座进行操平。同时检查轴承装置,把轴承盖打开,测量轴头与座的间隙是否符合要求,并检查轴承的注油情况。

主轴装置安装到位时,对安装基准线的位置偏差应符合下列要求:

A、主轴轴心线在水平面内位置的允许偏差10/2000L。

B、主轴轴心标高的允许偏差为±50mm。

C、提升中心线位置的允许偏差为5mm。

D、主轴轴心线与提升中心线的垂直度的允许偏差为0.15/1000。

E、轴承座沿主轴方向的水平度的允许偏差为0.1/1000。

F、轴承座垂直于主轴方向的水平度的允许偏差为0.15/1000。

2.车槽装置安装

车槽装置由车刀装置和车槽架组成(见下图)。

提升机车槽装置安放在摩擦轮的下方的车槽架上,每一根钢丝绳对应安装一套车槽装置。车刀装置的安装应于车槽架的安装同时交互进行。首先将车槽架放在安装基础上并找平。然后将车刀装置固定在车槽架上,微调车槽架,使每个车刀的刀尖都刚好在卷筒垂直中心线上。当刀杆退到最后位置时,刀尖距绳板外圆的径向距离为20mm左右,并且将其中的一把车刀对准在摩擦轮上他所要车的绳槽位置。将车槽架地脚螺栓紧固,将车刀体用螺栓固定在车槽架上。

3.电动机的安装

主轴操平找正结束后,以主轴中心标高为基准安装电动机,电动机安装就位也是利用提升机房顶的天车进行,主电机重71.6吨,吊装满足要求。提升机电机转子直接安装在电机主轴上,采用锥面过盈摩擦连接,组装时用油压装配法,方法如下:

必须将电机转子的锥孔和主轴的圆锥面部分清洗得非常干净,不得有油污和任何其他杂质微粒及金属毛刺。

用天车将电机转子吊起,放到主轴轴端上就位。

在液压盖上放上密封圈,利用安装杆将液压盖装到轴端。

连接油泵如下图所示。用随机的专用工具,三通接管使轴头上面的两个孔与油泵A相连接(通过这两个孔可使压力油沿轴向油路,再经径向油路到达锥孔与锥轴的配合面)。用专用工具,二通接管使液压盖上的孔与另一台油泵B连接,压力油可以到达电机转子和液压盖在轴上形成的空腔,拧入接管时一定要加紧铜垫。

向两台油泵充油。油泵B给转子轴向推力,油泵A给转子径向胀力并在转子与主轴的接触面间形成油膜。

使吊装转子的吊装绳受力,水平力使转子尽可能靠紧主轴,然后用油泵B向电机转子和液压盖在主轴上形成的空腔内充油。用油泵B稍给油压,使转子轮毂确实与主轴紧密接触,然后做出转子在轴向的初始位置标记,按设备厂家给定的推进距离(本设备主轴锥度为1:30,过盈量为0.83mm,故给尽量为24.9mm),作出推进终点的位置标记,同时用百分表或深度尺测量转子的轴向推进量。

先用油泵B将油压增至10MP左右(给轴向推力),同时用油泵A向轴端两个孔内充油。两台油泵必须同时工作,慢慢增大油压,油泵B的最大设计油压(推力油压)为50MP,油泵A的最大设计油压(扩胀油压)为60MP。当电机转子向轴的端面大端推进时,转子有时会跳跃式推进并有时伴随着响声。必须随时注意转子推进的距离,直到转子推进到达终点位置时,并且百分表测量推进距离达到要求为止。

电机转子推进到轴向所需位置后,首先将油泵A释放油压并拆下,油泵B保持压力10分钟后拆下。

4.制动系统安装

在安装前,首先要注意制动系统各件,检查密封件是否有损坏现象,用垫铁将盘形闸框架精确地操平找正,螺丝固定,然后把盘形闸吊到操平的框架上,最后用水准仪测量二次操平找正,以保证闸轮和闸瓦的间隙。

质量标准:A、同一制动轮两闸瓦中心平面的重合度严禁超过2mm;各闸瓦中心平面于制动轮工作面宽度中心平面的重合度严禁超过2mm。

B、闸座各销轴轴心线与主轴轴心线铅垂面的水平距离的偏差不应超过±1mm。

C、闸座各销轴轴心线与主轴轴心线水平面的垂直距离的偏差不应超过±1mm。

提升机主轴装置、制动系统及电机部分安装完毕后,应大强煤矿要求,对提升机安装相关数据进行记录,见下图。

5. 操纵系统安装

A、清扫、检查各仪表、开关等。

B、将整个操纵台吊放在基础垫铁平台上。

C、按提升机房平面布置图,认真测量司机台纵横中心线,用方水平进行操平找正后方进行管路连接。

6.液压站、深度指示器安装

安装液压站、深度指示器时,必须保证设备的水平度和标高,地脚螺栓要紧固,转动部位要灵活无刮碰,试运前各部位必须注油。

质量标准:A、液压站、深度指示器的安装标高必须符合设备出厂技术文件的要求。

B、液压站的油泵、阀、内部油管等必须清洗干净,干燥后涂上机油再进行装配,管道接头处在0.7Mpa油压下,严禁漏油。

C、液压站用油必须符合出厂技术文件的规定。

D、液压站的制动手把在全动位置时,直流毫安表必须接近于零;制动油缸的残压必须低于0.5Mpa。

E、深度指示器的油泵、阀、油管路和油箱应不漏油,运转正常。

7. 液压管路敷设

管路主要为液压站管路,管路施工前必须进行酸洗。管路为φ18mm的无缝钢管。钢管敷设前必须用10%-20%的稀盐酸清洗30-40分钟后,再用10%的苏打水浸泡,然后用水清洗、干燥、涂油。安装时管内不得有氧化皮和杂物等。现场焊接时焊缝均为连续焊接,无漏焊、焊瘤、夹渣等缺陷。钢管安装后必须排列整齐,在支架上固定必须牢固可靠,并无渗油现象。管接头及阀门无泄漏。

质量标准:液压站外部油管的安装应排列整齐、不漏油。

8.导向轮及离心通风机的安装

导向轮和离心通风机安装在+36.000m平面上,用天车从提升口进行吊装。滚筒安装找正后进行导向轮的安装,逐一用线坠检查滚筒与导向轮绳槽中心线,中心线对证后进行安装。离心通风机对基础进行校正后方可安装。

9.设备基础的二次灌浆

灌浆前基础孔内及基础表面清扫干净,必须无杂物,灌浆选用膨胀水泥,每个基础孔必须进行捣固。最后进行设备底座和基础面的灌浆。

质量标准:A、设备安装前、混凝土基础二次灌浆处应剁成麻面,放置垫铁部位,垫铁与基础面应接触良好,并在灌浆前冲洗干净。

B、灌浆时,必须捣固密实,基础螺栓严禁产生歪斜。

C、二次灌浆所用砂浆或混凝土强度等级应比基础的混凝土强度等级高一级。

10.试运转及安全性能检测

提升机安装完毕后,经过进行调试和试运行(包括无负荷运转和负荷运转),符合设备出厂技术文件和《机械设备安装工程施工及验收规范》及煤矿安全规程的规定,并经过有资质检测机构检测符合相关规定。

四、矿井提升机的发展现状及未来

从矿井提升机的发展趋势看,各国为争夺用户市场,开发了各种形式、规格的提升机,以适应各国的矿井开采深度,达到高效、低能耗、低成本目的。矿井提升机发展总趋势可归结为:在总体上向大负载、高速、大型化方向发展。技术是在不断发展的,机器的结构的发展一般是从简单到复杂,但有时在突破某一关键后,机器结构又从复杂到简单。

矿井提升机范文第2篇

1 矿井提升机

矿井提升机是井下和地面的工作机械,是一种大型绞车。用钢丝绳带动容器(罐笼或箕斗)在井筒中升降,完成输送物料和人员的任务。矿井提升机是由原始的提水工具逐步发展演变而来。现代的矿井提升机提升量大,速度高,已发展成为电子计算机控制的全自动重型矿山机械。

1.1 矿井提升机组成

矿井提升机主要由电动机、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。按提升钢丝绳的工作原理分缠绕式矿井提升机和摩擦式矿井提升机。缠绕式矿井提升机有单卷筒和双卷筒两种,钢丝绳在卷筒上的缠绕方式与一般绞车类似。单筒大多只有一根钢丝绳,连接一个容器。双筒的每个卷筒各配一根钢丝绳,连接两个容器,运转时一个容器上升,另一个容器下降。缠绕式矿井提升机大多用于年产量在120万吨以下、井深小于400米的矿井中。摩擦式矿井提升机的提升绳搭挂在摩擦轮上,利用与摩擦轮衬垫的摩擦力使容器上升。提升绳的两端各连接一个容器,或一端连接容器,另一端连接平衡重。摩擦式矿井提升机根据布置方式分为塔式摩擦式矿井提升机(机房设在井筒顶部塔架上)和落地摩擦式矿井提升机(机房直接设在地面上)两种。按提升绳的数量又分为单绳摩擦式矿井提升机和多绳摩擦式矿井提升机。后者的优点是:可采用较细的钢丝绳和直径较小的摩擦轮,从而机组尺寸小,便于制造;速度高、提升能力大、安全性好。年产120万吨以上、井深小于2100米的竖井大多采用这种提升机。

2 多绳摩擦式提升机的工作原理

1938年,瑞典的ASEA公司在拉维尔矿(Laver)安装了一台直径1.96m双绳摩擦式提升机。1947年德国G.H.H.公司在汉诺威矿(Hannover)安装了一台四绳摩擦式提升机。多绳摩擦式提升机具有安全性高、钢丝绳直径细、主导轮直径小、设备重量轻、耗电少、价格便宜等优点,发展很快。除用于深立井提升外,还可用于浅立井和斜井提升。钢丝绳搭放在提升机的主导轮(摩擦轮)上,两端悬挂提升容器或一端挂平衡重(锤)。运转时,借主导轮的摩擦衬垫与钢丝绳间的摩擦力,带动钢丝绳完成容器的升降。钢丝绳一般为2~10根。

井塔式提升机的机房设在井塔顶层,与井塔合成一体,节省场地;钢丝绳不暴露在露天,不受雨雪的侵蚀,但井塔的重量大,基建时间长,造价高,并不宜用于地震区。落地式提升机房直接设在地面上,井架低,投资小,抗震性能好;缺点是钢丝绳暴露在露天,弯曲次数多,影响钢丝绳的工作条件及使用寿命。

多绳摩擦式提升机的主要部件有主轴、主导轮、主轴承、车槽装置、减速器、深度指示器、制动装置及导向轮等。主导轮表面装有带绳槽的摩擦衬垫。衬垫应具有较高的摩擦系数和耐磨、耐压性能,其材质的优劣直接影响提升机的生产能力、工作安全性及应用范围。目前使用较多的衬垫材料有聚氯乙烯或聚氨基甲酸乙酯橡胶等。由于钢丝绳与主导轮衬垫间不可避免的蠕动和滑动,停车时深度指示器偏离零位,故应设自动调零装置,在每次停车期间使指针自动指向零位。车槽装置用于车削绳槽,保持直径一致,有利于每根钢丝绳张力均匀。为了减少震动,可采用弹簧机座减速器。

2.1 多绳摩擦式提升机的优点

多绳摩擦式提升机是一种普遍应用在各种矿山的竖、斜矿井中的提升装置,该提升装置主要用于提升矿物、人员及一些矿用作业的机械装置等。矿井提升机是矿井系统设备的咽喉,因此对于使用要求需要满足良好的可靠性、安全性和经济性能,在矿山生产中具有非常重要的地位。

摩擦式提升机工作时,由驱动电机带动主轴,主轴上摩擦轮带动钢丝绳升降以达到提升重物上升或下降的效果。在现阶段,矿用提升机主要具有以下几个优点:提升重量大、速度快、可靠稳定等。因为多绳摩擦轮提升机与单绳缠绕式提升机相比具有提升能力大、设备重量轻、电耗少和适用范围广等优点。所以,我国自六十年代起,已有数百座多绳提升机相继建成投入使用,其中百分之九十五以上为井塔式。但近十年来落地式多绳提升井架设计逐年增多。

具体分类主要有以下几个方面:根据钢丝绳的工作原理的不同可分为缠绕式和摩擦式;根据钢丝绳的个数可分为单绳和多绳摩擦式。摩擦式提升机一般由主轴、摩擦轮(主导轮)、主轴承、制动器、深度显示装置及导向轮等组成。工作原理:钢丝绳搭载在主轴摩擦轮轮筒上,工作时,电动机带动滚筒转动时,通过摩擦轮滚筒上的摩擦衬垫与钢丝绳间产生的摩擦力带动钢丝绳升降,进而提升和下放重物。钢丝绳数量一般为 2-10 根。

1)落地式井架与一般井塔的技术经济比较

a.从经济上看

① 提升机械及电气设备费用:落地式比塔式多一套天轮,设备价格也稍贵,但可比塔式少用电缆和省一台电梯。二者投资相比,落地式设备费用略高于塔式。

② 提升系统的土建费用:如果结构形式相同,则落地式井架投资低于井塔,如果落地式井架采用钢结构,而井塔用钢筋混凝土结构,则二者投资相近。落地式钢井架虽然为了防寒增加了绳廊,但与钢筋混凝土井塔相比,投资并不增多。

b.从占用井口时间上看:

落地绞车而缩短了整个建井工期,则其经济效果是十分明显的。

c.从占地面积来看:

因落地式提升机必须修建绞车房,有的落地式井架还有后撑,所以显然比井塔要多占用一些面积(如布置得当未必一定要增加工业场地面积)。

d.从使用维护上看

塔式提升机在高处,对设备搬行、吊装和检修都不如落地式方便。当矿井改造需要更换提升机时,落地式比塔式容易。

2)落地式井架预制整移比井塔预制整移经济效益更为明显

落地式多绳绞车,井架采用预制整体平移,由于该井架为钢筋混凝土框架式(带有两条斜腿后撑),故重量只有与井塔整体平移相比,具有明显的经济效益。

3)利用落地式永久井架凿并比利用永久井塔凿并具有更佳的技术经济效果

建井塔既不占工期,又不需要临时凿井井架,其技术经济效益确很明显。但先建永久井塔也需要一定的条件,如井筒和提升设计必须先期完成,并提前建成一段井筒,还要求具有建永井塔的良好地基条件(特别是钢筋混凝土井塔,至今尚不敢用于有流砂采用冻结、沉井等特殊凿井法施工的立井)。建永久井塔打井困难较大。

参考文献

[1] 中国矿业学院主编. 矿井提升设备[M].北京:煤炭工业出版社,1980.

[2] 苏长胜.矿井提升机控制技术研究现状与发展[J].工矿自动化,2013(02).

[3] 李玉瑾.多绳摩擦提升系统动力学研究与工程设计[M].北京:煤炭工业出版社,2008.

矿井提升机范文第3篇

随着我国的信息技术的不断发展,在煤矿开采中也向煤矿信息化的趋势发展,煤矿信息是实现煤矿管理现代化和安全保障的重要手段,是将自动化控制技术运动到煤矿生产环节中,对生产中的各个环节进行实时监控,实现煤矿生产中的信息和资源共享。

在煤矿生产中,矿井提升机主要是提升原煤、工具、人员和物流的实施机构,在煤矿生产中起着非常重要的作用,对矿井提升机进行实时监控也是煤矿信息化的一个重要举措。本文是利用PLC控制对提升机的工作状态、参数显示和报警处理进行监控,将提升机的运行数据上传至数据库中,实现矿井提升机的实时监控,提高煤矿安全生产的效率。

1、矿井提升机监控系统的结构设计

在矿井提升机监控系统的结构设计图如下图所示,主要有信息层、控制层和对象层等3个方面,在信息层主要是提升机的上位机部分,包括人机显示、数据传输和报警系统等几部分组成,控制部分主要是采用可编程控制器,对象层主要是提升机的控制对象,包括电机、减速箱等执行机构部分和各种传感器等。

为了确保系统的安全可靠性,上位机部分采用研华公司的工控机,参数为P4双核2.8G的CPU,硬盘容量为120G,并有CRT显示器,可实时显示系统的运行信息和各项参数指标。控制器选用西门子公司的S7-300PLC,主要完成数据采集与传输等功能,在传输数据时需采用CRC校验。对象层主要是一些传感器和执行机构等等,传感器在整个监控系统中发挥着重要的作用,为了满足需求,选用SICK公司生产的位移传感器和速度传感器,其数据传输稳定性高、抗干扰能力强,调节范围宽等参数能够满足矿井提升机构的位移检测要求。

由于西门子的PLC可采用模块化设计,在提升机的监控系统中,主要的控制任务是选择合适的操作方式、处理控制命令、处理停车方式等指令,下图的系统控制流程图是以选择操作方式为目的,对PCL的控制指令进行阐述。

由于系统具有手动操作、远程操作和检修操作三种指令,其中手动操作是基于接触器的控制方式,需要工作人员在现场操作,这种方式一般不需要PLC来辅助,远程操作是指用上位机对系统进行远程控制。检修操作将设备进行封锁操作,保证检修安全。

2、矿井提升机监控系统的主要功能

2.1 监控系统保护功能

(1)主要是控制操作提升机,包括提升机的启停、滚筒的反转、提升轨道的信号锁定、提升机的位移和速度控制等功能;

(2)电气系统的运行状态监测、提升机的报警信号显示;

(3)控制提升机的启停状态位置;

(4)控制提升机的减速状态,一般当提升机要到达需要位置前,为了能够稳定停车,需要在达到位置前进行减速,若绞车司机忘记减速控制时,监控系统会及时根据提升机的运行速度和位置准确计算出减速流程,并控制电机进行减速操作,避免由于操作不当引起超车等事故。系统会实时监控提升机的提升速度是否系统允许的提升速度范围内,若发现超速情况会立即报警,系统会自动做出减速处理;

(5)过卷保护,由于电气、机械故障或者人为故障等因素造成提升机超过停车位置后,过卷保护传感器会自动报警处理,过卷保护传感器的信号会实时传输至PLC,进行紧急制动处理,以免造成安全责任事故;

(6)提升位置与线缆位置的同步校验,若出现提升位置与线缆位置不同步时,会造成驱动轮打滑,线缆松动等现象;

(7)监控并记录提升机的日提升次数。

2.2 监控系统的实时监视功能

(1)实时记录提升机的运行状态信息,系统会自动记录提升机的位置实时参数,如今系统可对提升机进行模型状态显示,将提升机的三维模型实时显示在计算机上;

(2)显示提升机的主要性能参数,主要包括启停信号、电路保护信号、电机运行状态信号、提升机运行方向信号、电流控制信号等;

(3)运行状态记录,主要是实时保存提升机的运行状态信号,并在设定的时间内上传至服务器中,运行状态信号主要包括电机电流信号、提升机位置与速度信号和各种故障信号等等;

(4) 系统电路图显示,对整个监控回路以电路图的形式显示在监视器上,绿色表示安全运行,红色表示系统报警提示。对整个电气系统进行分页显示,当系统出现故障时,分页显示功能会提示检修人员系统的故障报警点,缩短系统诊断时间。

2.3 监控系统的管理功能

监控系统的管理主要是系统设置和用户管理权限的设置,系统设置主要是对系统的各个参数进行调节、对一些常见的系统控制模块进行指令化调用以满足系统的要求;用户管理权限的设置主要是针对公司内部的人员进行不同等级的使用操作权限。一般用户在打开监控系统的系统设置之前,需要进行用户确认才能获得相关的等级权限。

3、矿井提升机监控系统的软件设计

矿井提升机监控系统的软件部分主要包括时PLC和上位机两部分,PLC部分主要实现提升机的启停控制、调速的实时数据进行采集处理,上位机主要是实时监视提升机运行工况,对实时数据进行保存、分析处理。

西门子的S7-300的PLC编程一般可通过梯形图来完成编译,系统故障处理模块的程序是控制部分的重点。PLC的主程序控制思路是系统初始化、自检模块、然后到系统故障诊断与反馈。对于系统故障诊断部分主要是对系统过载、电机保护和过卷保护等故障信号进行实时监控,若系统接收到故障信号,控制器会根据故障等级实施不同的触发信号。

上位机软件主要是通过MCGS组态里来开发,主要是实现运行状态的显示操作和分页显示,完成对各种故障信号的处理与提示,对提升机的运行状态信息、各种故障信息进行存储。MCGS组态软件具有模块化操作设计规则,运用其形象化的绘图工具指令可以快速的绘制出提升机的模拟画面,通过一般的VB脚本便可实现控制流程的编写,满足系统的使用功能。

4、结束语

矿井提升机范文第4篇

关健词:滑动轴承;原理;结构;材料;检查维护

【分类号】:TF76

近年来,随着煤矿工业的迅速发展,煤矿生产和建设规模也在不断扩大,机械化水平逐年提高,这就要求机械设备的安装、维护、检修水平必须有相应的提高,以满足煤炭工业发展的需要。滑动轴承与滚动轴承相比有径向尺寸小,承载能力大,使用寿命长,振动和噪声小等优点。但其装配检修难度大,维护条件复杂以及技术工人的业务技能水平不高等原因,成为矿井提升机经济和可靠运行的制约因素。

结合多年维护矿井大型设备经验,在此基础上,以本矿主井提升机(4L-3400/2400塔式多绳摩擦轮绞车、副井2L-5000/2000型落地式多绳摩擦轮绞车,均为动压滑动轴承)为例,总结了滑动轴承检修与装配的方法。

一、液体摩擦滑动轴承工作原理

液体摩擦滑动轴承是一种性能较理想的轴承。工作时,当轴颈转速达到一定线速度时,轴颈和轴承之间被一层油膜所隔开,使两滑动表面不直接接触,滑动摩擦变为油层间的液体摩擦,从而使摩擦系数减小,增加了轴承的承载能力,延长了使用寿命。

1、形成液体摩擦的原理

轴颈在轴承中形成液体摩擦的原理有三个过程:

(1)轴在静止时,由于自重而处于最低位置(如下图所示),因轴颈还未旋转,故不能发生摩擦。

(2)起动时(如下图所示),轴颈开始旋转,并沿轴承内壁向上移,在B处产生界限摩擦。

(3)达到一定转速时(如下图所示),轴颈与轴承表面完全被油膜隔开,这就形成了液体摩擦。

2、形成液体摩擦的条件:

(1)轴颈与轴承配合后应有一定的楔形间隙。

(2)轴颈应保持一定的线速度,以建立足够的油楔压力。

(3)轴颈、轴承应有精确的几何形状和较高的表面粗糙度。

(4)适当粘度的油,连续充足的供油量。

二、滑动轴承的结构与材料

矿井提升机向心动压滑动轴承通常使用剖分式滑动轴承,轴瓦常用两端凸缘的翻边轴瓦,分上、下轴瓦,主要承载区是下轴瓦,上下轴瓦合为一付轴承。矿用提升机主轴常用两付轴承支撑。轴承材料一般采用轴承合金(巴氏合金,俗称乌金),常用的有锡基巴氏合金和铅基巴氏合金。锡基轴承合金可用于高速、重载。铅基轴承合金性能稍差,一般只宜用于中速、中载。两类轴承合金具有较高的减磨性,油吸附性,塑性和较低的摩擦系数等优点。

三、滑动轴承的检查维护

1、外部检查

(1)外部检查包括检查情况,温度变化,起动停止和运转中的振动、窜动和声音,大都可以判断轴承的状态。但在有些条件下,间隙偏小的情况不易发现。

(2)在线温度监测:提升机主轴滑动轴承,转速慢,承载大,维修间隔周期时间长,内部出现问题不易被发现,为此对轴瓦要有针对性监测,通常使用轴瓦温度传感器,超温时能自动报警,能够及时发现轴承故障,进行处理,避免严重烧瓦事故。

(3)油样监测:滑动轴承运转是否正常也可以从油中发现问题,日常观察回油情况,油中是否有合金脱落现象。通常是在回油口处取油样,在阳光下观察,是否有闪亮现象,是否严重,也能发现轴瓦磨损情况。另外,应定期取油样进行化验分析,借助铁谱分析技术,能够定期掌握滑动轴承的工作状况,确定采取的检修措施和检修时间,科学维护机械设备。

2、解体检查

通过外部检查已发现故障征兆,若要确切掌握轴瓦磨损情况,间隙的大小时,都要进行解体检查,了解其具体缺陷,以便确定是否需要更换轴瓦,如果不需要,就在解体检查中采取有效措施来消除现存的缺陷,改善现有的状态。

检测及处理内容:

(1)轴瓦、轴颈的接触区位置大小,磨损情况,轴瓦端部磨损情况,轴瓦与瓦衬在边缘的结合处是否有缝隙,轻叩瓦衬各处,有没有分离的嘶哑声。

(2)测量轴瓦顶间隙,侧间隙,轴向间隙并做好记录。

3、滑动轴承常见的缺陷及处理方法

(1)瓦衬磨损,顶间隙增大,有两种情况:

① 有垫可撤除时,减小瓦口垫厚度,调整间隙。瓦衬正常磨损,间隙增大的同时,本身也可能出现两种现象:一是瓦衬与轴颈接触角增大;二是接触区内瓦衬表面与轴颈之间磨合很好,表面平滑光洁,这样油不易进入接触区。所以应对轴瓦进行修刮,使接触区内表面上呈现均匀分布的研点,然后再撤垫。

② 无垫可撤除或轴的位置有较大的改变,超过充许的限度时,只能立即着手及早准备更换瓦衬,但对接触区的检修也要进行。

(2)瓦衬严重咬伤,胶合与轴颈抱住时,原则上应立即停止运转,处理轴颈,更换瓦衬。

(3)轴承合金层与轴瓦分离或出现杂物、气孔、裂纹、剥落、严重点蚀或伤痕时,应更换瓦衬。符合完好标准要求的可以允许焊补修复。

四、结束语

煤矿提升机是矿井安全提升的重要设备,而滑动轴承是提升机的重要部件,也是机械维修的重点难点,其运转状况直接影响到整个矿井系统的正常生产,所以应熟悉滑动轴承的工作原理和掌握滑动轴承的检修工艺,确保矿井提升机安全、高效运转。

参考文献:

1、李岩明《煤矿机械检修工艺学》(下册) 北京煤炭工业出版社 1991

2、唐殿全 郭振中《煤矿机械修理与安装》 北京煤炭工业出版社 1997

矿井提升机范文第5篇

关键词:交直交变频调速;矿井;提升系统;V-M

中图分类号:TD853.1 文献标识码:A

提升机作为矿井建设的关键设备,担负着矿井有益矿物、材料、人员和设备的运输工作,对矿井的安全生产起着至关重要的作用。因此,提升机必须具备安全可靠的控制系统,提升机控制系统的技术性能不仅直接影响矿井生产的效率及安全,而且代表着矿井提升机发展的整体水平。同时,提升机的耗电一般占据了矿山总耗电量的30%-40%,因此,实现提升机运行过程中的节能降耗也成为中小功率提升机电控系统研究的重要内容。

目前,国内提升机的调速系统主要有串电阻调速、V-M直流调速系统、交-交变频调速系统和交-直-交变频调速系统。各个系统都有着自身的优缺点。

1 交流绕线式异步电机转子回路串电阻调速系统

这种方案的电动机转速调节是通过改变转子回路串联的附加电阻来实现的。调速时能耗很大,属转子功率消耗型调速方案。在加速阶段和低速运行时,大部分能量(转差能量)以热能的形式消耗掉了,因此驱动系统的运行效率较低。这种调速方案是在低同步状态下产生制动转矩,需采用直流能耗制动方案(即动力制动),或采用低频制动。用这种方法调速时,由于电机的极对数与施加在其定子侧的电压频率均不变,所以电机的同步转速或理想空载转速也不变,调速时机械特性随着转子回路电阻的增大而变软,从而大大降低了电气传动的稳态调速精度。在实际应用中,由于串入电机转子回路的附加电阻级数受限,无法实现平滑的调速。

综上所述,这种调速方案存在着调速性能差,运行效率低、运行状态的切换死区大及调速不平滑等缺点。从节能和安全考虑仅适用于小功率且控制要求不高的提升系统。但目前在我国的各种矿山中,这种方案使用得相当普遍,以后将面临着技术改造的问题。

2 V-M直流调速技术

“晶闸管变流器-电动机”(简称V-M)直流调速技术为了实现四象限调速,常采用两种电气控制方案:一种是电枢可逆调速方案;另一种是磁场可逆调速方案。

在电枢可逆调速技术中,直流电机励磁电流的大小和方向恒定,通过改变电机电枢供电电压的方向来实现可逆调速。但由于晶闸管的单相导电性,常采用正、反两组晶闸管整流装置,来提供正反向电枢电压。此种方法正、反转切换速度快,动态响应好,但由于采用正、反两组晶闸管整流装置,随着容量增大,造价也变得较高。

在磁场可逆调速系统中,电机电枢电压不变,通过改变励磁电流if的方向实现可逆调速。所以电机电枢用一组整流装置供电,而励磁侧采用正、反两组晶闸管整流装置交替工作来改变励磁电流if的方向,从而使磁通方向改变,达到可逆调速。虽然此种方法也需要两组整流装置,但由于励磁功率通常较小,故造价比上种方法低。由于电机励磁回路电感量较大,励磁电流的反向过程较长,所以快速性能不高,只适应于正、反转不太频繁的大容量可逆传动系统中。

当采用V-M直流调速系统时,要根据现场情况选取控制方案。这种调速方案运行效率高(可达0.95左右),调速性能好,但由于其整流侧采用的是晶闸管相控整流,所以功率因数低,谐波电流大,对电网污染严重。

3 交-交变频调速技术

交-交变频调速技术是在上世纪70年代被提出,在80年代开始应用到矿井提升机调速系统中。交-交变频是在输入的交流电上通过斩波或相控方式将其变换为另一种交流电,所以也称为直接变化法。首先出现的是西门子交-交变频同步机调速系统,之后又出现日本的交-交变频笼型异步机调速系统,随着电力电子新技术的不断发展已经实现全数字化控制。

交-交变频器由三组可逆桥式整流器组成,其控制方式可以是常规方式,也可以是矢量控制方式。通过控制可以使变频器输出为频率和幅值都可变的三相交流电压,从而实现变频调速,主电路下图所示:

交-交变频调速技术系统框图

交-交变频调速系技术具有良好的控制性能,效率高,调速性能好,特别适用于低速大功率矿井提升系统。但该调速系统也存在功率因数低、谐波大,对电网污染严重,通常在使用时要另外安装功率补偿装置和谐波吸收装置,增加了投资费用。

4 交-直-交变频调速技术

随着电力电子技术、计算机控制技术和大规模集成电路的发展,特别是交流传动技术的发展如矢量控制技术和直接转矩控制技术的出现,变频调速技术也随之发生了很大的进步,形成了和直流调速技术同样优良的交流调速技术。交流调速技术可以分为:交-交变频调速技术和交-直-交变频调速技术。

与交-交变频相比,交-直-交变频先把交流电整流为直流电,之后再把直流电逆变为交流电,在能量变换过程中存在直流环节,所以也被称为间接变化法,结构图见上图。从图中可以看到,交-直-交变频在整流和逆变侧均采用全控型器件,效率高、谐波量小,同时采用PWM控制方式可使功率因数接近为1,电流波形为正弦波,在控制性能上比交-交变频具有绝对优势。由于受到全控型器件耐压、耐流的问题,现多应用于中小功率场合,随着新一代全控型器件(IGCT)的发展,双PWM交-直-交变频调速系统已经进入到大功率场合。

结论

变频器的调速控制可以实现提升机的恒加速或恒减速控制,消除了传统的串电阻调速造成的消耗,具有很明显的节能效果,交-直-交变频调速系统具有调速精度高、四象限运行、工作频率低、功率因数高,动态响应快等一系列优点,同时,该套系统有准确的定位和制动功能,可靠性好,使得其在矿山行业得到了应用。由于国内在该方面的起步比较晚,随然发展迅速,但是还没有形成完善可靠的产品,因此,对该项技术的研究具有良好的实际意义。

参考文献

[1]李永东.高性能大容量交流电机调速技术的现状及展望[J].北京:电工技术学报,2005,20(2).

[2]王兆安,黄俊等.电力电子技术(第四版)[M].北京:机械工业出版社,2005.

矿井提升机范文第6篇

[关键词]矿井 提升机 自动化控制

中图分类号:TD633 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)10-0071-01

矿井提升机是煤矿非常重要的提升设备,在煤矿采煤生产中发挥重要的作用。近些年来,我国煤矿提升机械随着科学技术的发展逐步走向自动化控制。

1、高压换向接触器

高压换向接触器作为高压交流提升电动机的接通、切断和换向使用。目前与提升机交流电控设备成套供应的有CG5系列高压接触器。

高压接触器由支架、主触点、磁吹灭弧装置、电磁操作机构及桥式辅助触头等组成。其中磁吹灭弧装置由一对熄弧角、熄弧线圈和灭弧罩组成。熄弧角是把电弧引离主触头以减少它的熔化和延长使用寿命,促进电弧的延长和熄灭,对在灭弧罩内的电弧移动起导向作用。灭弧罩是用石棉板做成的匣状物,两侧装有用薄钢板做成的极板,用螺钉把极板固定在熄弧线圈的铁芯上。其用途是把熄弧线圈形成的磁场分布在灭弧罩内。主触点断开时出现的电弧,由于磁场的作用被压到灭弧罩的上部,此时电弧被隔弧壁分开并。3kV可逆接触器由2个三极接触器组成,用以控制电动机正反转。6kV可逆接触器由3个三极接触器组成,2个用以控制电动机正反转,第3个作为辅助切断较高电压之线路。可逆接触器中的正反转两个接触器间还装有机械联锁,使两接触器不会同时闭合而导致短路。在选用时,高压接触器的电压和电流不可大于电动机的额定值。

2、提升机电控消弧继电器

提升机主电动机换向以及切除高压电源投入动力延时时,都要在电弧熄灭后进行。为了避免高压电弧短路或高压交流电进入动力制动装置导致事故发生,一般设有消弧继电器XHJ来延时。ZCFC断电后,它的常开触点断开XHJ线圈回路,其衔铁经延时0.5s后释放,常闭触点XHJ闭合,接通延时继电器回路,使其在换向回路和动力制动接触器回路中的常开触点闭合,该回路才可能接通。经XHJ延时后,电弧已可靠熄灭。

3、提升机电控低速继电器

低速继电器SDJ的作用是:在其释放时,通过减速信号继电器J1和脚踏动力制动接触器KDC切除动力制动,准备二次给电。

4、提升机电控减速开关

提升机等速运行至减速点,减速开关动作,断开减速信号继电器J1回路和信号接触器XC回路。XC的常开触点断开高压换向回路,ZC、XLC断电,电动机切除高压电源,常闭触点闭合,为电动机接通低频电源作准备。

5、提升机主电动机转子电阻的作用

提升机用绕线型异步电动机拖动时,为启动平稳又能减少启动电流而不降低启动转矩,要采用在转子回路里串接电阻的方法启动,这是由异步电动机M=f(n)的特性决定的。用金属电阻时就把全部启动电阻分为五段、八段或十段,在启动过程中逐级切除。过去也有用液体电阻启动的,而由于温度变化较大,电液容容易蒸发,浓度变化较快,阻值不稳定,因此现在已较少使用。

6、真空接触器的操作过电压

真空接触器在分断电感性负载时,交流真空接触器过强的灭弧能力也带来操作过电压的危险。操作过电压可分为载流过电压和重复性高频熄弧过电压。载流过电压主要取决于触头材料,通常选用钼基镶低熔金属环触头材料,其截流值低于1A,截流过电压很小,不能导致对电动机绝缘的危害;高频熄弧过电压发生的几率较小,只有在以下几种情况同时出现时才有可能出现:

(1)触头在工频电流过零前刚刚分离。

(2)工频电流过零前未发生截流现象

(3)工频电流过零后由于触头开距太小,被恢复电压击穿使电弧复燃,复燃后高频电流第一次过零分断。

(4)高频电流第二次复燃又熄弧,并多次复燃又熄弧的过程。

现在,己有较多限制过电压的措施,如并联R-C保护、加装压敏电阻或专门的过电压限幅器等,使真空接触器操作过电压的问题已经得到较好解决。

7、提升机交流电控低频电源的作用

提升机低频拖动不增加机械设备,利用低频3-5Hz交流电源直接送入主电动机,使它低速运行。由于交流感应电动机的转速是与频率成正比的。因此,只要有低频电源装置便能实现低频拖动。

低频电源有以下3种:

(1)低频发电机组,由一台交流电动机带动一台低频发电机。

(2)晶闸管交一直一交变频装置,是一种用硅整流器将工频交流电变为直流电,再由晶闸管逆变器将直流电变成需要的低频交流电源的装置。

(3)晶闸管交 交变频装置,是用晶闸管元件构成的,把交流工频电直接变成低频电供提升主电动机使用的变频装置。

在低频电源实现低速爬行中,在电动机转速高于由低频电源产生的同步转速时,还能获得低频发电制动的效果。提升机从等速阶段开始减速时,使定子从工频电网切断,再接入低频电源,电动机转子串入全部电阻。这时电动机转速由于远高于低频电源而出现的同步转速,电动机便运行在发电制动状态,电动机输出负力矩产生制动作用。为增大制动力矩,再逐级切除电阻,速度不断下降,直至全部切除电阻,电动机运行到低频电源所形成的自然特性曲线上。这时提升机负载不管是正力还是负力,均会处在稳定爬行速度。

采用低频拖动,不仅能取代小功率电动机、减速器和气囊离合器等复杂的拖动装置,还可以实现减速阶段的低频制动。

参考文献

[1] 于学谦:矿山运输机械,徐州,中国矿业大学出版社,1998.3.

[2] 陈维健,等:矿山运输与提升设备,徐州,中国矿业大学出版社,2008.7.

矿井提升机范文第7篇

矿井监控系统的设计主要分成两个部分—上位机和下机位,上下机位之间是通过CCM协议实现连接的。计算机和通信接口组成了上机位,它主要负责的是利用专门的软件实现检测和控制功能。通信接口的作用就是完成双向的数据传输,实现通信。上机位主要是负责的是检测和控制功能,那么上机位位置的设置就可以很随意。可以将其放置在调度室或者是办公室,实现的是远程的控制和检测。上机位可以连接不同的接口,将所有的井下检测的情况都显示在显示屏上,也可以达到全面控制的状况。监控系统真正核心的地方则是下机位,它是实现监控的重要部分,上机位都是通过下机位才完成检测这一职能的。下机位的组成主要是有电源变压器、主板机和显示板,但是对硬件的设施也是有要求的。那就是他们的耗电要小,因为在井下电力的输送并没有那么容易。只有小耗能的设施才能保证工作的时间长,不会在施工的过程中没有能量,从而引起一定的灾难。

二、矿井提升机监控系统的主要功能及特点

矿井提升机的监控系统存在是有它的必要性,我们设计的计算机监控系统就是要满足实际的需要。本系统主要就是要实现监控保护和系统信息监视,具体如何实现这样的功能如下:

(一)监控保护通过监控系统我们可以实现对提升机的控制,包括对提升机的启动、关闭、上升、反向运作等一些基本的操作,另外还包括提升机的速度和提升机索道的信号锁定。总的来说就是实现对提升机的数字化操作,这提高了提升机的工作效率以及工作的准确度。监控系统还可以随时随地的检测提升机的位置、电路的电流、提升机的提升速度,上机位和下机位都可以观测到这些数据,并及时的进行调整。监控系统的保护功能就体现在有电路安全设备的状态信号显示,以及提升机各个部分的安全性显示,一旦有一个部分出现问题,就可以及时的进行维修。在整个监控系统中,计算机的计算功能也是被发挥的很好。比如一个轨道上有好几个提升机,如何控制他们不让他们相撞,就需要精确计算他们的速度。计算机通过检测到他们之间的距离了以及各自的速度,然后在计算出提升机的速度,保证他们不出现超车的情况。减少危险情况的出现,达到了保护的作用。

(二)系统信息监视功能真正实现监控功能的时候,当然少不了信息的反馈,该系统就具有信息监视的功能。系统随时的显示提升机的运行信息,系统通过计算机的显示屏,向监控者提供提升机的不同数据。包括提升机的速度、提升机的运行轨道,还可以用电流图的方式显示电流的走向。计算机监控系统的具体优势主要体现在能够以更加直观和形象的方式展示不同的数据,并且计算机的内存足够的大,能够储存更多的信息。计算机计算速度的快速也为矿井的工作提供更多的便捷。再者计算机是以边记录边保存的形式工作,这样提升机在工作运行的过程中一切信息都可以很完整的记录下来。这些信息包括提升机停开车的时间、即时提升速度、位置、电流、各类故障。这些数据在后面的分析过程中都起到很大的作用,比如分析一次事故发生的原因。通过这些详细的信息,我们就可以很清晰比较、对比看在出现故障的时候那个部分出现了异常,在以后的工作中也可以得到提高。计算机矿井提升机监控系统与以前的监控系统相比较,它有着自己的特点,包括:①双机控制的可靠性。系统主要是采用上机位和下机位两个部分组成,上下机位之间是分开进行操作的。一般情况下,下机位放置在PT柜里,这样就可以避免一些错误的操作。平时监管人员只需要对上机位进行操作,通过上机位检测操作过程。②适应性强,上下机位的硬件设施都是采用最先进的技术,能够适应各种情况的出现。③智能化。将计算机技术中重要的部分运用到监控系统中,这是计算机监控系统的最大特点。计算机有智能化的特点,它有很多自动的开关。这就是需要软件设计工程师在设计软件的时候,根据需要提前设置一个数据。在运行的过程中,某些部分一旦超过了预设的数据,系统就可以自动停止工作。这种智能化的反应比人类的反应更加的及时,控制的也非常的迅速。结语煤仍然是我国工业生产以及人民生活的重要能源,保证煤矿工作安全、顺利的运行也是关系到我国国民经济能否平稳运行的关键。计算机的各个方面的运用,也是成为了时代的要求。本系统就是将计算机技术充分的运用到煤矿的生产过程中,从而提高煤矿生产的效率。煤矿发生安全事件的案例也不少,灾难发生原因很多在于开采的技术落后,并不能保证整个工作过程都在监控之中,监控重要部分就是提升机的监控。笔者希望本文能够为一些煤矿企业提供一些帮助,完成生产监控系统的更新。

矿井提升机范文第8篇

中图分类号: C35 文献标识码: A

矿井提升机系统的故障现象形形,故障原因也多种多样,许多故障现象只能凭操作人员的语言描述,可实时利用的传感器信号较少,为了建立提升机故障诊断系统,综合考察故障树分析法、专家系统、神经网络和信息融合等人工智能的故障诊断方法是必要的。矿井提升机历来有“矿井咽喉”之称,主要担负着提升矿石、下放材料、升降人员和设备等任务,在矿井工作中起着至关重要的作用,因此做好对矿井提升机故障的诊断和安全保障措施尤为重要。故障检测与诊断系统应该采用的故障诊断方案,是由诊断对象的性质及系统的功能要求决定的。提升机故障诊断系统首先要能对常见故障和曾经发生过的故障做出准确诊断,并给出故障处理的建议方案;对历史上虽不曾发生、但实际上可能发生的故障也要具有一定的处理能力。

一、矿井提升机的使用现状

矿井提升机是煤矿行业中重要设备,在经济发展和生产技术上起着重要作

用。矿井提升机的功能实现主要取决于传动系统,液压制动系统,监控系统,电气控制系统和加载系统和其他子系统。我国当前的提升机电控系统大多仍由继电器与由电子元件组成的控制单元组成,虽然设有安全电路,但系统内外电缆众多,联锁点密集,再加上矿井工作环境恶劣,粉尘污染和点蚀较多,常导致触电闭合或断开异常,频繁发生线路故障,极大的影响了整个系统的可靠性,与国际先进水平还有较大的差距。西方的先进工业国如英国、德国对矿井提升机的安全性十分重视,大多已通过PLC设计了矿井提升机的电控系统,通过多种方式构成了能独立工作的双通道安全监控与安全回路,且在有关软件的设计中也采用了多种监视保护手段,系统安全性与可靠性大为增加。矿井提升系统通常由机械、电气和液压三部分组成,矿井提升机发生的故障大致可分为机械故障与电气故障两类,机械故障主要包括制动事故、过卷事故和断绳事故,电气故障主要包括主回路电流、低压电源漏电和控制电源失压等。这些事故不仅会影响矿井的正常作业,也造成矿井设备的损坏和人员的伤亡[1]。

二、故障分析法

提升机主要故障现象的故障严重机械故障主要有制动事故、断绳事故和过卷事故;电气故障如主回路过流、控制电源失压、低压电源漏电等。这些故障不仅会严重影响矿井提升机运行,还会造成提升系统装备严重损坏及人身伤亡事故,后果是非常严重的。故障分析法以不希望系统发生的事件为分析目标,逐层向下追究所有可能的原因,找出系统元件失效、环境影响、人为失误及程序处理硬件和软件因素与系统失效顶事件之间的逻辑关系。故障可用来定性分析各底事件对顶事件发生影响的组合方式和传播途径,识别可能的系统故障模式,也可用来定量计算各组成部分对系统的影响程度,算出整个系统或某一个顶事件的失效概率。位于顶事件和底事件之间的中间事件又称故障事件;底事件位于故障的底端,其失效数据不再分解。

三、矿井提升机故障分类

矿井提升机的故障可分为电气故障与机械故障两类。电气故障需要测量和检测提升机设备上的工况参数和数据信息,并将这些工矿参数和数据信息进行数据处理和综合分析才能诊断出提升机设备的故障位置、故障问题和原因。机械故障是指矿井提升机设备上的某些参数超过了正常运行时的额限,是一种提升机设备的外在表现形式,主要解决方法是给提升机设备增加一些保护装置,防止机械故障发生。如果电气故障不能有效而快速的得到解决,会导致提升机设备机械故障的发生。由于矿井提升机的电气故障往往与很多的设备变量和参数有关联,从而降低了提升机故障诊断的准确率[2]。

四、矿井提升机故障诊断存在的问题

当提升机控制系统中的传感器或执行器发生故障问题, 将会严重影响提升机系统的安全可靠运行;对矿井提升机系统中的工矿参数和数据信息处理准确度不高,提升机设备智能化程度相对较低,也是目前矿井提升机故障诊断中存在的问题;对于以开发的矿井提升机智能故障诊断系统还存在自适应能力弱,实时性不强等缺点。目前关于提升机故障诊断研究还相对较少,现有的提升机故障诊断系统也存在一些不足和缺陷。

五、基于模糊理论的矿井提升机故障诊断方法

1、基于人工智能的矿井提升机故障诊断方法

基于免疫粒子群算法的矿井提升机故障诊断方法是将人工免疫模型和离散粒子群进化算法相结合的一种矿井提升机故障诊断方法。该方法提高了矿井提升机故障诊断的执行效率,并且能够适应提升机故障诊断过程中出现的不确定性,还可以实现多种提升机故障诊断。

基于遗传神经网络算法的矿井提升机故障诊断方法是将遗传算法和人工神经网络相结合的一种新的提升机故障诊断方法。该方法将遗传算法的全局特性和神经网络的并行处理信息能力强等优点相接合,能够有效的克服人工神经网络收敛速度慢以及容易陷入局部极小等缺点,从而更加准确的建立矿井提升机故障诊断系统,快速地判断出矿井提升机的故障。

2、基于小波变换的矿井提升机故障诊断方法

小波变换是时间频率的局部化分析,它通过平移伸缩运算对信号进行多尺度细化,从而达到在信号低频处频率细分,高频处时间细分,进而可以观察到信号的任意特性细节。其最显著的特点是能够进行信号的多分辨率分析,对于正常信号中夹带的瞬态反常现象,不仅能检测出来,还能够展示该反常信号的成分,因此基于小波变换技术在矿井提升机的故障诊断中得到了广泛应用。利用小波变换对矿井提升机的动态系统的故障检测与诊断也具有很好的效果,为矿井提升机的智能故障诊断技术提供了一种强而有力的分析手段。

3、基于神经网络的矿井提升机故障诊断方法

人工神经网络具有容错能力、自学习和自适应能力以及并行处理信息能力强等特点。由于人工神经网络具有以上特点,目前将人工神经网络应用到矿井提升机故障诊断的研究也逐渐增多,主要研究有基于BP神经网络或基于Elman神经网络的矿井提升机故障诊断方法。该方法的主要思想是将矿井提升机的故障特征向量作为人工神经网络的输入,将矿井提升机的故障分类模式向量作为人工神经网络的输出。输入特征信号的提取方法主要有:时域特征法、频域特征法以及幅值域特征法;时间序列法;小波变换特征提取法等[3]。

矿井提升机的模糊诊断法是将数学集合论的概念应用到提升机设备的故障诊断中,进行模糊推理,实现矿井提升机的故障诊断,从而解决提升机设备征兆与故障间的不确定关系。该诊断方法模糊推理逻辑严谨,但是由于较难确定矿井提升机故障的模糊关系,模糊诊断知识获取困难等原因,因此矿井提升机的模糊诊断法还缺乏一定的准确性。

结束语:

随着现代科技的发展,越来越多的新型智能诊断理论开始应用于矿井提升机的故障诊断,如小波分析、人工神经网络、免疫算法以及遗传算法等。将故障树引入专家系统,通过运用故障树分析法对所建的故障树进行定性分析,再根据简化了的故障树建立专家系统知识库,不但很好地解决了建立知识库知识获取难的问题,还保证了诊断知识获取的完整性。开展对矿井提升机的智能故障诊断的研究,将会极大地提高提升机运行的安全可靠性,避免矿井事故的发生,减少不必要的损失,为矿井提升机设备的经济、高效以及安全运行提供强而有力的技术支持。

参考文献:

[1]张平.矿用机电设备常见故障及其解决策略[J].硅谷,2012(6):88.

[2]罗永仁,晏飞.故障智能诊断技术及其在矿井提升机上的应用研究[J].2006(11):117-119.

矿井提升机范文第9篇

矿井提升机是矿山中一种非常重要的电气设备,素有“矿山咽喉”之称。茂名是全国的油城之一,在工业应用中也会应用到矿井提升机的控制设备,传统的矿井提升机调速性能较差,对于矿井提升机在启动、停车、逻辑控制等方面也存在一些弊端,已经不能适应现代矿井高产出、高效益的要求。PLC与变频技术作为新型的工业技术在工控领域发挥着越来越重要的作用。高功能性和高效率的控制可以在矿井提升机的控制方面发挥出更好的优势。本文就将从PLC和矿井提升机系统概述、控制系统的搭建和软硬件系统等方面展开,对PLC与变频器在矿井提升机系统进行研究与改进分析。

【关键词】PLC 变频器 智能化 高效率 稳定性 安全性

1 概述

1.1 矿井提升机系统的概述

矿井提升机系统是矿井挖掘中一个非常重要的电气设备,它的工作正常与否直接关系着矿井的生产效率。矿井提升机系统主要作用是可以把采集到的有用的矿石、煤炭和石油等物品从矿井底部运输到矿井的顶端。所以说,矿井提升机是开采矿井的“咽喉”。矿井提升机系统一旦出现故障,会直接的关系到矿井的正常生产,但是传统的矿井提升机还存在一些隐患,严重时危及人的生命。在智能控制、高效生产和安全方面也有待提高,所以需要开发新的矿井提升机系统来实现这些要求。

1.2 PLC与变频技术的概述

PLC与变频技术是当前广泛应用的一项工控自动化技术,首先,PLC的稳定性高是应用于工控自动化的原因。PLC内部自带的光电耦合器隔离了外部的电路和内部的电路,可以很好的免去外部电路对于控制器部分的干扰问题。变频技术则对它的多个速度和稳定性有较强的控制,避免了人为操作的时候出现的一些问题。因为都是智能化的控制系统,所以矿井提升机系统在设计和改进的过程中,取得了良好的应有效果。

2 系统的控制原理和整体构成

2.1 矿井提升机系统的主要组成部分和工作原理

矿井提升机系统是一个非常复杂的系统,它的主要组成部分包括:提升容器、提升钢丝绳、动力部分的提升机(包括机械部分和拖动部分)、矿井提升机的井架等固定设备。除此以外,他还需要有一些辅助的系统,比如机械传统、系统部分、观测和控制系统以及制动系统。

传统的缠绕式提升机设备是一种常用的设备,它由卷筒、钢丝绳、天轮、提升容器和平衡尾绳等组成。其的工作原理是矿井提升机的动力拖动部分是安装在地面的提升机房。提供牵引动力的钢丝绳一头固定在卷筒上,另一端绕过天轮(顶端的定滑轮)之后连接到提升容器的顶端。当滚筒在电力拖动部分拖动以后就会通过钢丝绳带动提升容器部分进行上下的目的,实现人或者物在矿井中的运输。目前缠绕式矿井提升机一般应用在较浅井的矿井之中。

2.2 PLC与变频技术矿井提升机系统的构成

PLC与变频技术矿井提升机系统的系统要求主要分为两个部分,分别是主动指令控制和自动保护控制指令。

在主动的操作指令层面,管理人员可以根据现场的工作情况和实际的需要,可以通过改变各种参数来实现矿机提升机控制系统工作状态的改变。矿井提升机的主动指令操作主要包括电控系统工作状态的改变,设置预定的工作流程,让系统自动的按顺序改变工作状态。除了人为的设定系统的工作状态还可以人为的改变单个指令。比如改变系统的启动、停止、加速、减速、制动等都有对应的单个指令。系统下达指令以后通过PIC改变变频器的工作状态,实现多个速度的运行,从而实现对机械部分的控制。

另一部分是保护监视系统的指令操作。根据要求事先设定的参数,当参数不在设定的范围时,系统的保护部分会自动的下达指令,让系统采取措施,防止发生危险。控制系统的保护部分主要包括:速度监视、过卷监视、变频器监视、提升容器实施监视、过载监视和深度监视这几个部分。按照具体功能的不同,矿井提升机系统整个控制系统分为行程系统、保护系统和辅助系统三个部分。

3 矿井提升机系统的硬件构成

3.1 行程控制PLC与变频技术的硬件构成

行程的控制是一种典型的位置控制,控制的目的是让提升容器准确的停在指定的位置。典型的比较成熟的控制硬件配置是光-电增量式转角-脉冲变换器。具体的安装过程是把旋转编码器用联轴器固定在提升机的驱动轮上,这样就可以把驱动轮的转动变成电信号采集到PLC,再利用PLC与变频技术上下进程和时间、速度等进行控制,使PLC与变频技术矿井提升机系统可以正常地进行运作,如图1所示。

3.2 PLC与变频技术矿井提升机系统保护系统的硬件构成

在这部分保护系统中要注意两个方面的问题,一是电源模块的供电问题,需要电源模块可靠稳定的把220V-AC转换为24V-DC。没有稳定的电源PLC与变频器输出就不能正常的进行。另一个部分是数模-模数转化模块的质量,通过数字与模拟信号之间的转换,能够更有效、更准确的处理出PLC与变频器输入、输出的信号连接口,如果定时与计算出现了问题,那么就会造成系统的瘫痪,严重的会造成人员伤亡和机器的损坏,如图2所示。

3.3 PLC与变频技术矿井提升机系统控制部分的硬件构成

通过按钮与键盘的输入控制,利用模块之间的通信,实现数据与数据之间的转换,对PLC与变频技术的通信端口与输出端口进行控制,利用指令灯系统的与感应系统的反馈,实现系统通信、运行、报警和音频的智能控制,如图3所示。

4 PLC与变频技术矿井提升机系统的软件构成

系统主要是有三个部分构成的,这里采用的是STEP7,编程环境在这里不做过多的赘述。编程采用模块化的设计,在行程的控制部分,选择的是三个模块,分别是OB100、OB1和DB35。

其中,OB100模块的作用是用来启动的。在该模块中设置了程序的初始化指令,相关的系统参数的设置也是在这个部分设置的,类似于单片机的头文件。在上电初始化的时候,该模块被执行一次,保障系统能够正常的启动。但是这个部分只在PLC与变频技术矿井提升机系统启动的过程中执行,之后不参与程序的循环。

OB1模块为循环模块也就是常说的主程序模块,这个部分是程序运行时一直循环的过程。通过设计时的程序流程图可以知道,主程序是一个主要的循环过程,在主程序循环的过程中可以调用相关的子模块程序,SFB、SFC、FB、FC等都可以在主程序中调用出来。运用这种模块化的程序设计可以快速的设计,而且在调试的过程中可以很快的发现问题,改动的时候也不必全部的去修改。程序主要是应用在PLC与变频技术矿井提升机系统的工作与应用。

DB35是循环中断的子程序。PLC中的程序是循环执行的,要想做出什么改变的时候就需要中断了。循环的时间值设定在0到60之间,具体的设置过程需要根据实际的用户需要进行设置。程序主要应用在PLC与变频技术矿井提升机系统出现故障或问题时,相应程序应该出现有的中断或中止,终端程序需要包括有:

(1)需要根据用户当地的逻辑过程给出中断的实际值,当需要改变程序执行状态的时候就要进行中断过程。

(2)当PLC受到传感器传来的故障信号的时候要马上进行中断,并调到故障处理子程序部分。

(3)采集的数据和预先设定的数值误差过大的时候也需要调用相应的子程序模块。变频器技术则应用于频率上的控制,对时间、速度、频率上的控制与同步起到很大的帮助。

5 总结

以上是根据自己多年的PLC、变频技术的研究和应用写出关于PLC与变频技术矿井提升机系统的文章,其中包含了组成的硬件部分和软件部分的程序思路以及注意事项。这种新型的矿井提升机系统相比于传统的矿井提升机在性能上有了很大的提升,达到了智能、高效、省时、省力、安全的效果。在参与设备的设计和改造时,产品也得到了当地单位的一致好评。当然,在新环境中设计与安装矿井提升机系统设备时,因地制宜地应用不同的PLC及变频器和机械设备。本文只作为部分的参考,希望能给广大的读者带来一些帮助。

参考文献

[1]向晓汉,编著.西门子PLC工业通信完全精通教程[M].北京:化学工业出版社,2013.

[2]梁强,编著.西门子PLC控制系统设计及应用[M].北京:中国电力出版社,2011.

[3]姜建芳,编著.西门子S7-300/400 PLC工程应用技术[M].北京:机械工业出版社,2015.

[4]王建,杨秀双,编著.西门子变频器入门与典型应用[M].北京:中国电力出版社,2012.

[5]姚立波,周连平,编著.西门子变频器应用技术[M].北京:清华大学出版社,2015.

作者单位

矿井提升机范文第10篇

【关键词】PLC;变频器;智能化;高效率;稳定性;安全性

1概述

1.1矿井提升机系统的概述矿井提升机系统是矿井挖掘中一个非常重要的电气设备,它的工作正常与否直接关系着矿井的生产效率。矿井提升机系统主要作用是可以把采集到的有用的矿石、煤炭和石油等物品从矿井底部运输到矿井的顶端。所以说,矿井提升机是开采矿井的“咽喉”。矿井提升机系统一旦出现故障,会直接的关系到矿井的正常生产,但是传统的矿井提升机还存在一些隐患,严重时危及人的生命。在智能控制、高效生产和安全方面也有待提高,所以需要开发新的矿井提升机系统来实现这些要求。1.2PLC与变频技术的概述PLC与变频技术是当前广泛应用的一项工控自动化技术,首先,PLC的稳定性高是应用于工控自动化的原因。PLC内部自带的光电耦合器隔离了外部的电路和内部的电路,可以很好的免去外部电路对于控制器部分的干扰问题。变频技术则对它的多个速度和稳定性有较强的控制,避免了人为操作的时候出现的一些问题。因为都是智能化的控制系统,所以矿井提升机系统在设计和改进的过程中,取得了良好的应有效果。

2系统的控制原理和整体构成

2.1矿井提升机系统的主要组成部分和工作原理矿井提升机系统是一个非常复杂的系统,它的主要组成部分包括:提升容器、提升钢丝绳、动力部分的提升机(包括机械部分和拖动部分)、矿井提升机的井架等固定设备。除此以外,他还需要有一些辅助的系统,比如机械传统、系统部分、观测和控制系统以及制动系统。传统的缠绕式提升机设备是一种常用的设备,它由卷筒、钢丝绳、天轮、提升容器和平衡尾绳等组成。其的工作原理是矿井提升机的动力拖动部分是安装在地面的提升机房。提供牵引动力的钢丝绳一头固定在卷筒上,另一端绕过天轮(顶端的定滑轮)之后连接到提升容器的顶端。当滚筒在电力拖动部分拖动以后就会通过钢丝绳带动提升容器部分进行上下的目的,实现人或者物在矿井中的运输。目前缠绕式矿井提升机一般应用在较浅井的矿井之中。2.2PLC与变频技术矿井提升机系统的构成PLC与变频技术矿井提升机系统的系统要求主要分为两个部分,分别是主动指令控制和自动保护控制指令。在主动的操作指令层面,管理人员可以根据现场的工作情况和实际的需要,可以通过改变各种参数来实现矿机提升机控制系统工作状态的改变。矿井提升机的主动指令操作主要包括电控系统工作状态的改变,设置预定的工作流程,让系统自动的按顺序改变工作状态。除了人为的设定系统的工作状态还可以人为的改变单个指令。比如改变系统的启动、停止、加速、减速、制动等都有对应的单个指令。系统下达指令以后通过PIC改变变频器的工作状态,实现多个速度的运行,从而实现对机械部分的控制。另一部分是保护监视系统的指令操作。根据要求事先设定的参数,当参数不在设定的范围时,系统的保护部分会自动的下达指令,让系统采取措施,防止发生危险。控制系统的保护部分主要包括:速度监视、过卷监视、变频器监视、提升容器实施监视、过载监视和深度监视这几个部分。按照具体功能的不同,矿井提升机系统整个控制系统分为行程系统、保护系统和辅助系统三个部分。

3矿井提升机系统的硬件构成

3.1行程控制PLC与变频技术的硬件构成行程的控制是一种典型的位置控制,控制的目的是让提升容器准确的停在指定的位置。典型的比较成熟的控制硬件配置是光-电增量式转角-脉冲变换器。具体的安装过程是把旋转编码器用联轴器固定在提升机的驱动轮上,这样就可以把驱动轮的转动变成电信号采集到PLC,再利用PLC与变频技术上下进程和时间、速度等进行控制,使PLC与变频技术矿井提升机系统可以正常地进行运作,如图1所示。3.2PLC与变频技术矿井提升机系统保护系统的硬件构成在这部分保护系统中要注意两个方面的问题,一是电源模块的供电问题,需要电源模块可靠稳定的把220V-AC转换为24V-DC。没有稳定的电源PLC与变频器输出就不能正常的进行。另一个部分是数模-模数转化模块的质量,通过数字与模拟信号之间的转换,能够更有效、更准确的处理出PLC与变频器输入、输出的信号连接口,如果定时与计算出现了问题,那么就会造成系统的瘫痪,严重的会造成人员伤亡和机器的损坏,如图2所示。3.3PLC与变频技术矿井提升机系统控制部分的硬件构成通过按钮与键盘的输入控制,利用模块之间的通信,实现数据与数据之间的转换,对PLC与变频技术的通信端口与输出端口进行控制,利用指令灯系统的与感应系统的反馈,实现系统通信、运行、报警和音频的智能控制,如图3所示。

4PLC与变频技术矿井提升机系统的软件构成

系统主要是有三个部分构成的,这里采用的是STEP7,编程环境在这里不做过多的赘述。编程采用模块化的设计,在行程的控制部分,选择的是三个模块,分别是OB100、OB1和DB35。其中,OB100模块的作用是用来启动的。在该模块中设置了程序的初始化指令,相关的系统参数的设置也是在这个部分设置的,类似于单片机的头文件。在上电初始化的时候,该模块被执行一次,保障系统能够正常的启动。但是这个部分只在PLC与变频技术矿井提升机系统启动的过程中执行,之后不参与程序的循环。OB1模块为循环模块也就是常说的主程序模块,这个部分是程序运行时一直循环的过程。通过设计时的程序流程图可以知道,主程序是一个主要的循环过程,在主程序循环的过程中可以调用相关的子模块程序,SFB、SFC、FB、FC等都可以在主程序中调用出来。运用这种模块化的程序设计可以快速的设计,而且在调试的过程中可以很快的发现问题,改动的时候也不必全部的去修改。程序主要是应用在PLC与变频技术矿井提升机系统的工作与应用。DB35是循环中断的子程序。PLC中的程序是循环执行的,要想做出什么改变的时候就需要中断了。循环的时间值设定在0到60之间,具体的设置过程需要根据实际的用户需要进行设置。程序主要应用在PLC与变频技术矿井提升机系统出现故障或问题时,相应程序应该出现有的中断或中止,终端程序需要包括有:(1)需要根据用户当地的逻辑过程给出中断的实际值,当需要改变程序执行状态的时候就要进行中断过程。(2)当PLC受到传感器传来的故障信号的时候要马上进行中断,并调到故障处理子程序部分。(3)采集的数据和预先设定的数值误差过大的时候也需要调用相应的子程序模块。变频器技术则应用于频率上的控制,对时间、速度、频率上的控制与同步起到很大的帮助。

5总结

以上是根据自己多年的PLC、变频技术的研究和应用写出关于PLC与变频技术矿井提升机系统的文章,其中包含了组成的硬件部分和软件部分的程序思路以及注意事项。这种<<上接133页新型的矿井提升机系统相比于传统的矿井提升机在性能上有了很大的提升,达到了智能、高效、省时、省力、安全的效果。在参与设备的设计和改造时,产品也得到了当地单位的一致好评。当然,在新环境中设计与安装矿井提升机系统设备时,因地制宜地应用不同的PLC及变频器和机械设备。本文只作为部分的参考,希望能给广大的读者带来一些帮助。

参考文献

[1]向晓汉,编著.西门子PLC工业通信完全精通教程[M].北京:化学工业出版社,2013.

[2]梁强,编著.西门子PLC控制系统设计及应用[M].北京:中国电力出版社,2011.

[3]姜建芳,编著.西门子S7-300/400PLC工程应用技术[M].北京:机械工业出版社,2015.

[4]王建,杨秀双,编著.西门子变频器入门与典型应用[M].北京:中国电力出版社,2012.

[5]姚立波,周连平,编著.西门子变频器应用技术[M].北京:清华大学出版社,2015.

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