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第七章 提升机的制动与安全保护装置,第一节 提升机的机械制动系统第二节 提升机的电气制动系统第三节 提升机的安全保护系统复习思考题,1,t课件,第一节 提升机的机械制动系统,制动系统是提升机的一个重要组成部分，它直接关系着提升机的安全运行。制动系统由制动器（又称为闸）和传动机构组成。制动器是直接作用在制动轮或制动盘上产生制动力矩的部分，传动机构是控制并调节制动力矩的部分。,2,t课件,第一节 提升机的机械制动系统,一、 制动系统的作用及安全要求制动系统按制动器的结构分为块闸（角移式或平移式）和盘闸；按传动机构中传动动力（传动能源）的不同分为液压、气动及弹簧等。,3,t课件,第一节 提升机的机械制动系统,1.制动系统的作用煤矿提升机制动系统作用有以下4个方面：（1） 在提升终了或停机时，能可靠地闸住提升机的滚筒或主导轮，即正常停机。（2） 在减速阶段及下放重物时，参与提升容器运行速度的控制，即工作制动。,4,t课件,第一节 提升机的机械制动系统,（3） 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。（4） 双滚筒提升机在更换提升水平或调节绳长时，能闸住游动滚筒。,5,t课件,第一节 提升机的机械制动系统,2.制动系统的安全要求为了使制动系统能完成上述工作，保证提升机工作安全顺利地进行，制动系统的使用和维护必须按照煤矿安全规程的相关规定及有关技术规范的要求进行。,6,t课件,第一节 提升机的机械制动系统,（1） 提升机必须装备有提升机操作作业人员不离开座位即能操纵的常用闸（即工作闸）和保险闸（即安全闸）。保险闸必须能自动发生制动作用。常用闸和保险闸共同使用1套闸瓦制动时，操纵和控制机构必须分开。,7,t课件,第一节 提升机的机械制动系统,双滚筒煤矿提升机的2套闸瓦的传动系统必须分开。对具有2套闸瓦只有1套传动系统的双滚筒煤矿提升机，应改为每个滚筒各自有其控制机构的弹簧闸。,8,t课件,第一节 提升机的机械制动系统,煤矿提升机除设有机械制动闸外，还应设有电气制动系统。严禁提升机操作作业人员离开工作岗位、擅自调整制动闸。,9,t课件,第一节 提升机的机械制动系统,（2） 保险闸必须采用配重式或弹簧式的制动系统，除可由提升机操作作业人员操纵外，还必须能自动抱闸，并同时自动切断提升系统电源。常用闸必须采用可调节的机械制动系统。,10,t课件,第一节 提升机的机械制动系统,（3） 保险闸或保险闸第一级由保护回路断电时起至闸瓦接触到闸轮上的空动时间：压缩空气驱动闸瓦式制动闸不得超过0.5 s，储能液压驱动闸瓦式制动闸不得超过0.6 s，盘式制动闸不得超过0.3 s。,11,t课件,第一节 提升机的机械制动系统,对斜井提升，为保证上提紧急制动不发生松绳而必须延时制动时，上提空动时间不受此限。盘式制动闸的闸瓦与制动盘之间的间隙应不大于2 mm。保险闸施闸时，杠杆和闸瓦不得发生显著的弹性摆动。,12,t课件,第一节 提升机的机械制动系统,（4） 煤矿提升机的常用闸和保险闸制动时，所产生的力矩与实际提升最大静荷重旋转力矩之比K值不得小于3。,13,t课件,第一节 提升机的机械制动系统,在调整双滚筒煤矿提升机滚筒旋转的相对位置时，制动系统在各滚筒闸轮上所发生的力矩，不得小于该滚筒所悬重量（钢丝绳重量和提升容器重量之和）形成的旋转力矩的1.2倍。,14,t课件,第一节 提升机的机械制动系统,计算制动力矩时，闸轮和闸瓦摩擦系数应根据实测确定，一般采用0.300.35，常用闸和保险闸的力矩应分别计算。,15,t课件,第一节 提升机的机械制动系统,（5） 在立井和倾斜井巷中，提升系统的保险闸发生作用时，全部机械的减速度必须符合煤矿安全规程的相关规定。摩擦轮式提升机常用闸或保险闸的制动，除必须符合上述（3）、（4）条的规定外，还必须满足以下防滑要求：,16,t课件,第一节 提升机的机械制动系统, 各种载荷（满载或空载）和各种提升状态（上提或下放重物）下，保险闸所能产生的制动减速度的计算值，不能超过滑动极限。钢丝绳与摩擦轮间摩擦因数的取值不得大于0.25。由钢丝绳自重所引起的不平衡重必须计入。,17,t课件,第一节 提升机的机械制动系统, 在各种载荷及各种提升状态下，保险闸发生作用时，钢丝绳都不出现滑动。 严禁用常用闸进行紧急制动。,18,t课件,第一节 提升机的机械制动系统,（6） 提升机除有制动系统外，应加设定车系统，以便调整滚筒位置或修理制动系统时使用。,19,t课件,第一节 提升机的机械制动系统,二、 制动系统的制动原理块闸制动系统用于老产品KJ系列提升机上。对于双滚筒提升机，两副制动器位于两滚筒的内侧；对于单滚筒提升机，则位于两滚筒的外侧。块闸制动器按结构分为角移式、平移式和综合式。,20,t课件,第一节 提升机的机械制动系统,角移式结构简单，但磨损分布不均匀，而且围抱角较小，使得制动力矩也较小，故多用于中、小型提升机上。平移式及综合式压力分布较均匀，产生的制动力矩较大，但是结构复杂，主要用在大型提升机上。,21,t课件,第一节 提升机的机械制动系统,目前大型提升机多用盘式制动系统，盘式制动系统主要由盘式制动器和液压站组成。盘式制动系统是20世纪70年代以来应用到煤矿提升机上的一种新型制动器，与块闸制动系统比较，它结构紧凑，重量轻，动作灵敏，空行程不超过0.3 s，安全可靠程度高，制动力矩可调性好，安装、使用和维护方便，便于矿井提升自动化，所以应用广泛。,22,t课件,第一节 提升机的机械制动系统,盘闸制动器的制动力矩是靠闸瓦沿轴向从两侧压向制动盘产生的（而不是沿径向作用在制动盘上），为使制动盘不产生附加变形，主轴不承受轴向力，盘式制动器一般都是成对使用，闸瓦的数量可根据制动力的大小进行增减，数目可达12副或更多。,23,t课件,第一节 提升机的机械制动系统,根据使用条件及生产制造条件的不同，盘闸应用于提升机上有各种不同的结构形式，如单面闸、双面闸，单活塞、双活塞，液压缸前置、液压缸后置等，油压有中低压油、高压油之分。,24,t课件,第一节 提升机的机械制动系统,盘闸制动器是靠碟形弹簧产生制动力，靠油压力松闸。制动器安装在机架上，依靠碟形弹簧的作用力把闸瓦推向制动盘，产生制动力矩。松闸时将压力油送入油腔，使弹簧受到压缩，并带动闸瓦离开制动盘。,25,t课件,第一节 提升机的机械制动系统,盘闸工作原理如图7-1所示。,26,t课件,第一节 提升机的机械制动系统,三、 液压站液压站是煤矿提升机制动系统的驱动和调节压力的机构，性能和质量的好坏直接关系到人身安全与设备安全等重大问题。液压站的作用是为盘闸制动器提供压力油源、控制油路以实现制动器的各项制动功能。,27,t课件,第一节 提升机的机械制动系统,大型提升机液压站一般采用中、高压液压站，如JK44提升机上的盘式制动器，工作油压为11 MPa。还可以采用双速电动机或双联泵，提供不同的流量，松闸时大流量供油，以缩短松闸时间，松闸后改为小流量泵补油，这样，系统发热少，可减少能耗。,28,t课件,第一节 提升机的机械制动系统,工作制动的特点是根据矿井提升实际操作的需要，配合电气控制方式，调节、控制制动力矩，以实现按规定的减速度停车。制动力矩的大小由不同的油压控制，油压的调节靠电液调压系统实现。电液调压系统由溢流阀及喷嘴挡板系统组成，它的主要作用为定压和调压。,29,t课件,第一节 提升机的机械制动系统,为了满足煤矿安全规程对立井提升安全制动速度的相关要求，对大型提升机的安全制动都要求具有二级制动特性。二级制动既能快速、平稳地闸住提升机，又不致使提升机减速过大，可避免减速时产生过大的动载荷，所以对机械、电气设备均有好处。,30,t课件,第一节 提升机的机械制动系统,盘式制动器一般由多副闸组成，实现二级制动很方便，可将闸分为A、B两组，A组先投入制动，产生第一级制动力矩，其数值应保证提升重物时，安全制动减速度不大于5 m/s2，下放重物时减速度不小于1.5 m/s2，提升机在此制动力矩作用下速度下降；B组在滞后一定时间（提升速度接近零时）再投入，产生二级制动力矩，以保证在提升终了时可靠地将提升机闸住。,31,t课件,第二节 提升机的电气制动系统,一、 电气制动系统的类型和特点电动机可以把电能转化为动能，即输入为电能，输出为动能。交直流电动机又有其可逆作用，也可以把动能转化为电能，此时的电动机就变为发电机运行，输出电能的大小完全由输入的动能补偿。因此，电动机此时的运行就起到了制动作用。,32,t课件,第二节 提升机的电气制动系统,1.发电制动电动机运行时由于受外力驱动，当转速超过某一临界转速时，输出由正转矩变为负转矩，电动机变为发电机运行，发出的电能送回电网，电动机运转起到制动作用，感应电动机的同步转速就是这一临界转速。,33,t课件,第二节 提升机的电气制动系统,2.动力制动动力制动又称为能耗制动。把电动机定子绕组输入直流电流，定子建立静止磁场，当转子在外力驱动下转动时，转子绕组同静止磁场产生相对运动，转子绕组便产生电势，通过外回路电阻产生的电流又建立了动磁场，转子动磁场同静磁场互相作用产生的制动称为动力制动。,34,t课件,第二节 提升机的电气制动系统,3.变频和低频发电制动采用变频和低频发电电源的拖动系统，可以以发电制动的方式实现电气制动。低频制动使电动机的减速阶段运行在发电制动区。电动机转速在超过同步速度变为发电机运行输出负力，起制动作用，通过变频器向电网反馈一部分电能。,35,t课件,第二节 提升机的电气制动系统,但是，在减速过程中需要加入大量电阻，减速时大部分由机械能转变的电能都消耗在电阻上，只有少部分反馈回电网。提升机电动机由制动状态到电动状态可以自然过渡，其减速度在爬行阶段比较平稳。,36,t课件,第二节 提升机的电气制动系统,二、 动力制动装置1.动力制动装置的类型常用的动力制动装置有：KZG-3型三相晶闸管动力制动柜、KZG-2型单相晶闸管动力制动柜和动力制动电动机直流发电机组3种。,37,t课件,第二节 提升机的电气制动系统,（1） KZG-3型三相晶闸管动力制动柜，其主回路为三相桥式半控整流电路，采用磁放大器综合放大信号的单闭环晶闸管动力制动系统。（2） KZG-2型单相晶闸管动力制动柜，其主回路为单相桥式半控整流电路，采用脚踏自整角机输出和磁放大器综合比较信号控制的单闭环晶闸管动力制动系统。,38,t课件,第二节 提升机的电气制动系统,（3） 动力制动电动机直流发电机组，用低压感应电动机拖动直流激发电机的机组，为主电动机提供制动电流，直流输出的大小通过调节激磁电流控制。,39,t课件,第二节 提升机的电气制动系统,2.晶闸管动力制动系统的特点晶闸管动力制动系统与直流发电机组相比有以下特点：（1） 系统有良好的静态特性，可以缩短爬行时间，增加提升能力。（2） 效率高，节约电能，占地小。,40,t课件,第二节 提升机的电气制动系统,（3） 无旋转部分，无振动，无噪声。（4） 故障率低，维修量小。KZG-3型三相晶闸管动力制动柜由主回路和触发回路两部分组成。主回路为380 V交流电源的三相半控整流电路。,41,t课件,第二节 提升机的电气制动系统,晶闸管的开通靠脉冲触发电路发出的脉冲信号来实现，通过调节脉冲触发电路的相位，便可改变主回路的直流输出电压，从而改变流入电动机定子的直流激磁电流，以改变电动机的制动力矩和速度。,42,t课件,第二节 提升机的电气制动系统,三、 低频制动低频拖动不需要增加机械设备，利用低频35 Hz交流电源直接送入主电动机，使其低速运行。因为交流感应电动机的转速是与频率成正比的，所以只要有低频电源装置便可实现低频拖动。,43,t课件,第二节 提升机的电气制动系统,低频电源有以下3种类型：（1） 低频发电机组。它由一台交流电动机带动一台低频发电机。（2） 晶闸管交直交变频装置。它是一种利用硅整流器将工频交流电源变为直流电源，再用晶闸管将直流电源变成需要的低频交流电源的变频装置。,44,t课件,第二节 提升机的电气制动系统,（3） 晶闸管交交变频装置。它是用闸管元件构成的，将交流工频电源直接变成低频电源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过程中，当电动机转速高于由低频电源产生的同步转速时，还可以获得低频发电制动的效果。,45,t课件,第二节 提升机的电气制动系统,提升机从等速阶段开始减速时，使定子从工频电网切断，接入低频电源，电动机转子串入全部电阻，此时电动机转速远高于低频电源所产生的同步转速，电动机便运行在发电制动状态，电动机输出为负力产生制动作用。,46,t课件,第二节 提升机的电气制动系统,为了增大制动力矩，再逐级切除电阻，速度下降，直到全部切除电阻，电动机运行到低频电源所形成的自然特性曲线上，此时，提升负载不管是正力还是负力，都将稳定于爬行速度。,47,t课件,第三节 提升机的安全保护系统,一、 防止过卷装置过卷保护装置由机械开关和无触点开关组成，目前大多采用机械限位开关。每台提升机具有两道过卷开关，做到双层保险，确保提升安全。第一道过卷开关装设在深度指示器上，应使提升容器超过正常终端停止位置0.310.35 m时发生作用。,48,t课件,第三节 提升机的安全保护系统,第二道过卷开关装设在井架上，当深度指示器上的过卷开关失灵时，提升容器超过正常终端位置0.40.5 m时发生作用，但不得超过0.5 m。当提升机过卷时，提升容器碰击过卷开关，断开其常闭触点，使安全回路断路，主电动机断电，同时提升机保险闸发生作用。,49,t课件,第三节 提升机的安全保护系统,过卷及过卷距离的有关规定：当提升机运行到正常卸载位置未停车并继续向上提升称为过卷。过卷造成的严重后果是损坏天轮、井架，拉断钢丝绳导致提升容器坠落，撞坏井筒设施，甚至造成人员伤亡。使用双滚筒提升机时，一钩发生过卷时，另一钩则过放，过放易造成蹲罐事故。因此，提升机必须装有防止过卷装置。,50,t课件,第三节 提升机的安全保护系统,煤矿安全规程第396条规定：在提升速度大于3 m/s的提升系统内，必须设防撞梁和托罐装置，防撞梁不得兼作他用。防撞梁必须能够挡住过卷后上升的容器或平衡锤；托罐装置必须能够将撞击防撞梁后再下落的容器或配重托住，并保证其下落的距离不超过0.5 m。,51,t课件,第三节 提升机的安全保护系统,过卷保护装置对安全提升是非常重要的，如果过卷开关动作不灵，在停车阶段，操作作业人员稍一疏忽，就会发生过卷事故。如果过卷开关长时间不动作，机构和触点可能被卡住或生锈而不能断开，所以每天都要检查试验一次。检查试验的内容包括：,52,t课件,第三节 提升机的安全保护系统,（1） 测量过卷开关的高度是否合乎0.5 m的要求，否则应及时调整。（2） 检查过卷开关的动作是否灵活，机构是否牢固可靠。,53,t课件,第三节 提升机的安全保护系统,（3） 用提升机直接做过卷试验，即将提升容器以最低的速度越过过卷开关，试验安全制动动作的可靠性。,54,t课件,第三节 提升机的安全保护系统,（4） 对深度指示器和井架上的过卷开关应分别进行试验。当试验一个过卷开关时，应将另一个过卷开关短路。在做定期检修时，也应进行上述检查和做过卷试验。,55,t课件,第三节 提升机的安全保护系统,二、 防止过速装置在提升过程中，超过正常速度就容易造成提升事故。一方面，超速后由于速度快，提升系统的动量就变大，其正常停车或事故停车时都变得更为困难，所需工作制动力矩和紧急制动力矩都要超过设计值，造成事故的可能性扩大。,56,t课件,第三节 提升机的安全保护系统,另一方面，超速后可能使提升机处于失控状态，事故就更容易发生，不但可能造成过卷和蹲罐、过放等事故，还易造成提升电动机、减速机等损坏。且当提升速度超过最大提升速度的15%，实际上已经处于跑车状态，此时必须能自动断电并能使保险闸发生作用。,57,t课件,第三节 提升机的安全保护系统,三、 过负荷和欠电压保护装置在提升机的配电开关上设有过电流和欠电压保护装置，在过负荷或欠电压情况下使配电开关自动跳闸，切断提升电动机电源，并使保险闸发生作用。,58,t课件,第三节 提升机的安全保护系统,提升电动机超过额定负载力矩运行就是过负荷运行。过负荷的主要原因是提升容器超载或提升容器卡阻。过负荷运行可使电动机电流超过额定电流，导致电动机和电气设备严重损坏，还使提升钢丝绳受力增大，安全系数降低，易造成事故，影响提升安全。,59,t课件,第三节 提升机的安全保护系统,在有微拖装置时，进入拖动阶段还易造成拖动困难，甚至倒转。所以提升设备必须设过负荷保护装置。,60,t课件,第三节 提升机的安全保护系统,提升机的电动机电源电压低于额定电压时，电动机所产生的转矩会有较大的下降，因为转矩和电压的平方成正比。由于电动机的转矩减小，电动机的转速会下降，转差率就会上升，定子电流和转子电流也就随之上升，效率和功率因数都会降低。,61,t课件,第三节 提升机的安全保护系统,同时，电动机发热量增加，会损坏电动机电气设备，导致重大事故的发生，因此提升设备必须加装欠电压保护装置。,62,t课件,第三节 提升机的安全保护系统,四、 限速装置限速装置是保护煤矿提升机在加速、全速和减速阶段的运行速度都不超过该阶段设计运行速度的10%。,63,t课件,第三节 提升机的安全保护系统,超速过多会报警并发生保险制动，可防止下放重物时，工作闸松闸过快，控制器操作没跟上，不能及时制动，控制不住速度，超速下放，造成过放、坠罐、坠斗事故。,64,t课件,第三节 提升机的安全保护系统,在减速阶段如提升机操作作业人员没能及时操作控制器，限速保护可以自动进行减速，并将提升终了速度控制在2 m/s以内，防止造成高速过卷事故。,65,t课件,第三节 提升机的安全保护系统,五、 深度指示器失效保护装置深度指示器失效保护装置是在深度指示器因离合器没合到位、定位销失效、断轴等失去深度指示作用时，能自动断电并发生保险制动的保护装置。,66,t课件,第三节 提升机的安全保护系统,在提升机提升过程中，深度指示器能指示提升容器在井筒中的相对位置，发送减速和过卷信号，进行过速和限速保护，还可以加装后备保护装置。,67,t课件,第三节 提升机的安全保护系统,若在提升运行过程中，深度指示器失去了作用，往往又不能被提升机操作作业人员及时发现而不能按时减速，会造成全速过卷的事故，造成设备损坏或人员伤亡。所以提升机必须装设深度指示器的失效保护装置。,68,t课件,第三节 提升机的安全保护系统,此外，根据煤矿安全规程和国有重点煤矿生产矿井质量标准化标准中的有关规定，为保证提升机的安全运转，充分发挥深度指示器的作用，根据提升设备安全运转的需要。,69,t课件,第三节 提升机的安全保护系统,要求深度指示器装设有减速点开关、减速信号铃、减速点开关失效后备保护开关、减速段的超速保护、减速段的限速保护、2 m/s后备保护开关、过卷保护开关，多绳摩擦轮式提升机深度指示器应装设调零系统和多绳摩擦轮式提升机深度指示器的精针指示等保护。,70,t课件,第三节 提升机的安全保护系统,六、 闸间隙保护装置闸间隙保护装置是当闸瓦间隙超限，没能及时紧闸而使制动力矩下降时，能自动报警或自动断电的装置。,71,t课件,第三节 提升机的安全保护系统,七、 松绳保护装置对于缠绕式提升机，当由于提升容器卡阻等原因而使提升容器和提升机运行速度不一致时，会使提升钢丝绳松弛，松弛后常伴有钢丝绳的扭结，当钢丝绳松到一定程度时，若提升容器突然下落，则钢丝绳在巨大的冲击作用下会折断，从而造成提升容器坠井的恶性事故。,72,t课件,第三节 提升机的安全保护系统,立井箕斗提升时若卸载煤仓满，有时会使卸载箕斗卡住，箕斗下放产生松绳，如果此时煤仓放煤，煤位下降，托不住箕斗，会产生坠斗断绳，此时应严禁煤仓放煤并报警。,73,t课件,第三节 提升机的安全保护系统,八、 满仓保护装置满仓保护装置是当卸载煤仓满仓时能自动发出报警信号并断电使煤矿提升机不能再继续提升的保护装置。如果没有满仓保护装置，提升机操作作业人员不知道满仓，在箕斗卸煤时由于箕斗中的煤与煤仓里的煤堆连在一起，超过正常卸载时间。,74,t课件,第三节 提升机的安全保护系统,提升机操作作业人员认为箕斗中的煤已卸完而下放箕斗，而此时的箕斗却被卡住不能下放，必然造成松绳，当煤仓中的煤位下降时，箕斗下滑失去阻力，会快速下冲，使已经松的钢丝绳在巨大冲击力作用下断绳坠斗，造成事故。,75,t课件,第三节 提升机的安全保护系统,常用的满仓信号保护有红外线式、杠杆限位式、电极式等。,76,t课件,第三节 提升机的安全保护系统,九、 减速功能保护装置当提升容器（或平衡锤）到达设计减速位置时，减速功能保护装置能示警并开始减速。为避免一处发生故障造成全部保护失效，并便于故障的查找，规定减速功能保护装置必须采用互相独立的双线形式接线。,77,t课件,第三节 提升机的安全保护系统,为了在检修制动系统时，将煤矿提升机滚筒固定住，不因制动失效而发生坠斗、坠罐和跑车事故，立井、斜井缠绕式煤矿提升机应加设定车装置。,78,t课件,复习思考题1.提升机制动系统的作用包括哪几方面？2.提升机制动系统安全保护装置有哪些？3.常用的满仓信号保护有几种形式？,79,t课件,
