煤矿提升机交流拖动系统简介
其它-煤矿提升机的电力拖动与控制系统
煤矿提升机的电力拖动与控制系统能源环境煤矿提升机的电力拖动与控制系统辽源职业技术学院(吉林辽源) 葛立臣【摘要】本文主要阐述了煤矿矿井提升机电力拖动控制装置的要求，提出了提升机的电力拖动与控制系统的方案，尤其是晶闸管—电动机直流拖动可逆提升电控系统和交—交变频交流拖动可逆提升电控系统。
【关键词】提升机；电力拖动；控制系统1、提升机电力拖动控制装置的要求煤矿矿井提升机电控系统技术的性能，对矿井生产的效率和安全有直接影响。
煤矿技术人员要把握提升机电控系统原理，提升机对电控系统的要求，及各种电气传动方案的特点。
矿井提升有正向提升和反向提升，对不同水平的提升，每次提升循环容器的上升或下降的运动距离一般是相同的，也会出现不同情况。
每次提升都要经过启动、加速、等速、减速、爬行至停车的运行过程，提升机对电控系统有以下基本要求：（1）满足四个象限运行要求提升机正向提升，拖动电动机运行在Ⅰ象限。
但在减速下放时，若是正力减速，拖动电动机也运行在Ⅰ象限；而若负力减速，拖动电动机就运行在Ⅰ象限。
在提升机反向提升时，拖动电动机工作在Ⅰ和Ⅰ象限。
所以，提升机的运行要能满足四象限的运行要求。
（2）平滑调节速度，还要有较高的调节精度电控系统必须能满足运送物料，达到额定速度、运送人员要求不高于额定速度，要求提升机电控系统平滑连续调节运行速度。
为在不同负载下减速段的距离误差尽量地小，提升机的静差率越小越好，这样，能使爬行段距离尽量设计得小，减少低速爬行段的时间，缩短提升周期，提高提升能力。
（3）要有准确可靠的速度给定装置电控系统加减速时要平稳。
矿井提升机的加速度、减速度要按照《煤矿安全规程》进行限制。
立井在提人时加、减速度都不得超过0.75m/s2；在斜井提人时加速度和减速度都不可超过0.5m/s2。
限制加速度是为减少人对加减速度的不适反应程度，降低提升机加速时的电流冲击，提高提升设备的使用寿命。
矿井提升机系统是控制系统，提升容器在井筒中的哪些位置应加速、等速、减速、爬行都要按规范要求操作。
矿井提升机交流拖动电控系统的技术改造
矿井TKD式电控提升机交流拖动技术改造L.S.H2010年12月26日Saturday前言针对国内矿山生产开发使用的一些工程设备，基本采用矿山矿井提升机的模式。
我国矿山的特色之一是中小型矿山占绝大多数。
矿井提升机交流拖动采用绕线式交流电动机通用转子外加金属电阻进行调速。
具有方法简单、产品价格低、现场工人和技术人员容易掌握等优点。
所以这种提升机电控还要在我国使用相当长的时间。
这种电控形式的提升机占90%左右。
进一步改造这种交流提升机电控是十分必要的。
我们就如下使用较为广泛的电控系统做阐述。
一、示例就目前使用比较多的电控系统TRD-A2-1286系统说明如下：1、主回路。
如图：电动机定子回路和主回路2、转子回路。
如图：3、安全回路。
如图：4、测速发电机回路。
如图：5、控制回路。
如图：6、辅助回路。
如图：7、转子接触器延时继电器回路。
如图：控制线路的运行简述：各种提升系统的运行一般可分为起动、加速、等速、减速、爬行、停车等几个阶段。
在运行的各个阶段中，根据负载和运行方向的不同以及力图和速度图的计算，一般有以下几种基本运行方式：1.正力加速-等速运转-负力减速；2.正力加速-等速运转-正力减速；3.正力加速-发电制动运转-负力减速；4.脚踏动力制动；5.低速电动运动（验绳）。
带动力制动装置的提升机电控系统，可以满足上述几种运行方式，减速阶段正力和负力减速的转换由开关2HK实现，其他运行方式的转换，由控制线路的动作完成。
二、当前这种控制系统存在的优缺点：这类拖动也就是我们常说的交流拖动。
它是在转子回路内接入一定的电阻，达起动（分8级和5级）及配合机械闸调速目的。
这种拖动方式投资小、技术简单、用户易于掌握。
目前还有广大的市场，但这种拖动方式技术落后、效率低、可靠性差需要技术改造。
三、具体对这种电控系统技术的改造方案就我们国家的情况来说，交流拖动提升机电控还有广大的市场。
在我国部分矿山，尤其是中小型矿井技术经济力量不足。
电机与拖动课程设计——矿井提升机交流拖动系统.概要
矿井提升机交流拖动系统摘要：本装置主回路由三相交流电供电，用以对JKD1850*4提升机的主电动机供电。
主电动机采用交流电动机，400W，440V，975A。
调速方式为串电阻调速。
采用转速负反馈，在额定转速时，负载从10%变化到100%时转速偏差为额定转速的5%。
本装置按连续负荷性质考虑，能在各种负荷下平稳运行，在长期额定负荷下，允许150%额定负荷，持续时间约两分钟。
关键字：提升机主拖动电动机转子电阻控制系统主回路和控制回路矿井提升机系统简介：矿井提升机是矿山生产设备，提升机电控装置的技术性能，既直接影响矿山的生产的效率及安全，又代表着矿井提升机发展的整体水平。
矿井提升机，从电力拖动而言，可分为交流拖动和直流拖动两大类。
交流拖动系统结构简单，坚固而耐用，建筑面积小，维护方便，运行可靠，价格低，设备供货容易，安装调试周期短等优点。
主要缺点是启动阶段电能损耗大。
在调速方面性能，交流拖动系统一般不如直流拖动系统优越，但选用了动力制动、低频制动、可调机械闸、负载测量、计量装载等辅助装置后，交流拖动系统亦可以达到满意的调速性能。
综合以上的原因，交流拖动系统在我国中小型矿山或中等深度以下矿井获得了广泛的应用。
矿井提升系统的类型很多，按被提升对象分:主井提升、副井提升;按井筒的提升道角度分:竖井和斜井;按提升容器分:箕斗提升、笼提升、矿车提升;按提升类型分:单绳缠绕式和多绳摩擦式等。
我国常用的矿用提升机主要是单绳缠绕式和多绳摩擦式。
我国的矿井与世界上矿业较发达的国家相比，开采的井型较小、矿井提升高度较浅，煤矿用提升机较多，其他矿(如金属矿、非金属矿)则较少。
因此在20世纪60年代开始单绳缠绕式矿井提升机采用较多。
目前我国提升机90%以上均采用交流绕线式异步电动机的拖动方式，其电控系统用于单绳缠绕式提升机的有TKD系列，多绳磨擦式提升机的有JKM、幻J 系列。
这几种提升机通常在电动机转子回路中串接附加电阻进行起动和调速。
矿井提升机传动技术(中矿大,直流、变频系统)
中矿 传动
●
转差功率不变型调速系统
在这类系统中，转差功率只有转子铜损，而且无论转 速高低，转差功率基本不变，因此效率更高，上述的 第⑤（变极对数调速）、⑥（变压变频调速）两种调 速方法属于此类。其中变极对数调速是有级的，应用 场合有限。只有变压变频调速应用最广，可以构成高 动态性能的交流调速系统，取代直流调速；但在定子 电路中须配备与电动机容量相当的变压变频器，相比 之下，设备成本最高。
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中矿 传动
V-M系统优点： 动作速度快，维护工作量小，比F-D机组运行效率高， 体积小，重量轻和占地面积小。 缺点：对电网无功冲击大，高次谐波会影响电网电压。 12脉动整流器： 为了抑制谐波分量，减少电网电压波形的畸变，可 以利用组合整流桥得到12脉波的输出电压波形。采用这 种方法需要互差30的两个独立交流电源（可借同一整流 变压器的两个不同的阀侧绕组供电），相位控制可以采 用简单的等同控制原则。
中矿 传动
●
实现电枢回路和磁场回路的各种故障保护，如:
①磁场变压器超温；
③磁场过电流；
②磁场整流桥快熔熔断；
④磁场回路对地漏电；
⑤磁场可控硅交流阻尼熔丝断； ⑥磁场可控硅过热； ⑦电枢变压器超温；
⑧电枢整流桥快熔熔断； ⑨电枢过电流； ⑩电枢回路对地漏电； ⑪电枢可控硅交流阻尼熔丝断； ⑫电枢可控硅过热。
中矿 传动
3 ASCS系列全数字直流电控调速
2#进线柜 1#出线柜 2#出线柜 3#出线柜 PT柜 1#进线柜
辅助 变压器 来自工厂变电所
矿井提升机系统介绍
❖
第三十二页, 共52页。
五、制动系统
❖ 井口一级安全制动: 当发生故障的地点距离停车点非常近即井 口时，制动系统应立即投入一级紧急制动，盘形制动器的全部油 压值迅速回到零，使提升系统处于全制动状态，确保提升机能可 靠地制动，避免发生过卷或者过放事故。 ❖ 井中二级安全制动: 当电液比例溢流阀出现故障，不能正常工 作，或出现其他不可控事故导致恒减速制动失效时，需要立即投 入二级制动。盘形制动器的油压迅速降到预先调定的某一值，经 延时后，盘形制动器的全部油压值迅速回到零，使提升系统处于 全制动状态。
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第十九页, 共52页。
5 提升速度要求
❖ 立井中用罐笼升降人员时的加速度和减速度, 都不 得超过0.75m/s2, 其最大速度不得超过 所求v得 的0.5数值H, 且最大不得超过12m/s。
❖ 斜井提升容器升降人员或者物料时的速度, 都不得 超过5m/s, 并不得超过人车设计的最大允许速度。 升降人员时的加速度和减速度不得超过0.5m/s2。
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第十五页, 共52页。
3 多绳摩擦式提升机与单绳缠绕式提升机对比
❖ 优点 ❖ 1）摩擦式提升机一般采用多根钢丝绳。在相同条件下, 每根钢丝 绳直径较细, 摩擦轮直径也相应较小, 宽度也较窄, 整个提升机尺寸 减小, 质量减轻。 ❖ 2）由于摩擦轮直径小, 在相同提升速度时, 可以使用较高转速的 电机和较轻的减速器。 ❖ 3）多根钢丝绳同时提升, 安全性能好。 ❖ 4）偶数根钢丝绳, 钢丝绳捻向是左右各半, 消除了提升容器在提 升过程中的转动, 减轻了容器罐耳对罐道的摩擦。
矿井提升机系统介绍
第一页，共5Leabharlann 页。主要内容一． 矿井提升机的定义及基本任务
矿山提升机系统介绍ppt课件
用于：深立井、浅立井、斜井提升 钢丝绳一般2-10根 主导轮表面装有带绳槽的摩擦衬垫-材料有聚氯乙烯/聚氨基甲酸乙酯橡
胶 深度指示器应设有自动调零装置 为减少震动，可采用弹簧机座减速器 车槽装置用于车削绳槽，保证直径一致，钢丝绳每根张力均匀
* 除机械制动外，还应设有电气制动装置
2.保险闸必须采用配重式、弹簧式的制动装置，除
由司机操作外，还能自动抱闸同时自动切断提升电源， 常用闸必须采用可调节的机械制动装置
3.加设定车装置，以便调整滚筒位置或 修理制动装置时使用
4.空动时间-保险闸第一级由回路断电时起至闸瓦接触到闸轮上时间差。
气动闸不超0.5s 液动闸不超0.6s 盘式闸不超0.3s
超速后动量变大，制动力矩超过设计之值，提升机 可能失控，造成过卷/蹲罐/过放/提升机减速机损坏
A。过负荷-提升电动机超过额定负载力矩运行 主要原因-提升容器超载或卡阻
过负荷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/钢丝绳受力增大安全系数降低/拖动 困难甚至倒转
护
提升容器超过终端停车位置0.5m时必须自动断电 保险闸动作
事故后果：拉坏天轮/拉倒井架/拉断钢丝绳，造成 提升容器坠落/跑车/撞坏u井筒设施/人员伤亡等重大恶 性提升事故。
对于双滚筒，一钩过卷，另一钩则过放。过放造成 蹲罐。如井底有水窝可能罐笼浸水/人员伤害/损坏罐笼 箕斗井底设施
当提升速度超过最大速度15%时必须自动断电保险 闸发生作用
常见结构形式： 平行轴齿轮减速器 渐开线行星齿轮减速器
应用：矿井产量大、井筒深 按布置方式分井塔式和落地式 优点：井塔式稳定性好、钢丝绳能得到有效保护
矿井提升机简介
副立井 副立井 主立井 副斜井
岳城矿
二、矿井提升机机械部分结构概述
提升机机械部分主要包括主轴装置、减 速器、盘形制动器、液压站、深度指示器 等部件。 晋煤集团在用的提升机包括JK、JKM 和JKMD三种系列，其机械部分基本一致， 下面就以JK系列为例对各机械部分进行介 绍。
二、矿井提升机机械部分结构概述
落地摩擦 提升机
一、矿井提升机概述
塔式提升机
一、矿井提升机概述
矿井提升机的工作原理： 单绳缠绕式单滚筒提升机的提升钢丝绳的一端固定在 滚筒的一侧，并缠绕在滚筒上，钢丝绳的另一端由滚筒上 方引出，绕过天轮与提升容器相连接，当提升机的滚筒向 不同方向转动时，提升容器相应地作上升或下降运动。以 完成提升任务。 单绳缠绕式双滚筒提升机有两个滚筒，其中一个活 （游动）滚筒，另一个为固定滚筒。在每个滚筒的一侧固 定一根钢丝绳，经缠绕后一根由滚筒的上方出绳（固定滚 筒），另一根由滚筒的下方（活滚筒）出绳，绕过天轮与 提升容器相连接，当提升机的滚筒向不同方向转动时，两 个提升容器将分别作上升和下降运动，当滚筒旋转改变后， 提升容器的运动方向也将随之改变。
三、矿井提升机电控部分介绍
交流变频调速系统： 直接转矩控制(简称DTC)是交流传动的一种先进 而独特的电动机控制方式。逆变器的切换(通断)直接 控制电动机的关键变量：磁通和转矩。电动机的电流 和电压测量值作为自适应电动机模型的输入，该模型 每隔25微秒产生一组精确的转矩和磁通的实际值。在 电动机的转矩和磁通比较器中，分别将转矩和磁通的 实际值与由转矩和磁通基准控制器产生的转矩和磁通 的给定值进行比较，依靠来自这两个比较器(电平控 制器)的输出，由优化脉冲选择器直接确定逆变器的 最佳切换(通断)状态。在直接转矩控制方式中，(逆变 器的)每一次切换(通断)都是单独地由磁通和转矩的值 决定的，而不是像在传统的PWM 磁通矢量驱动方式 中，由预先确定的模式来进行切换(通断)的。
矿井提升机系统介绍
矿井提升机系统介绍概述矿井提升机系统是在矿井中用于垂直运输物料的设备。
它在矿井中起到了重要的作用，能够高效地将矿石、煤炭等物料从井下运输到地面，实现了矿产资源的高效利用。
本文将介绍矿井提升机系统的组成部分、工作原理、安全措施以及维护保养等内容。
组成部分矿井提升机系统主要由提升机、导轨、钢丝绳、驱动装置、制动系统和安全装置等组成。
提升机是矿井提升机系统的核心部件，负责将物料从井下提升到地面或从地面下降到井下。
它通常由提升机座、提升机门、提升机盘、提升物料筒等部分组成。
导轨导轨是提升机的轨道，用于引导提升机的上下运动。
导轨通常由钢材制成，具有较高的强度和承载能力。
钢丝绳钢丝绳是提升机的传动装置，用于将提升机与驱动装置连接起来。
它由多股钢丝绳并股制成，具有较高的强度和耐磨性。
驱动装置驱动装置是提升机的动力源，通常采用电动机或液压系统驱动，用于提供提升机的动力和控制上下运动。
制动系统是提升机的安全装置，用于控制提升机的运动和停止。
它通常由制动器、制动电机、制动器操作系统等部分组成。
安全装置矿井提升机系统还配备了各种安全装置，如限速器、安全防止装置等，用于保障提升机的安全运行。
这些安全装置能够监测提升机的运行状态，并在出现异常情况时及时采取措施，防止事故的发生。
工作原理矿井提升机系统的工作原理是基于物料的重力和提升机的动力驱动。
当物料需要从井下提升到地面时，提升机门打开，并将物料放入提升机盘中。
然后，通过驱动装置提供的动力，驱动导轨上的提升机盘沿着导轨上升。
同时，钢丝绳与提升物料筒相连，使物料随着提升机的运动逐渐上升。
当提升机到达地面时，提升机门关闭，并将物料送到指定位置。
从地面下降到井下的工作原理与上升相同，只不过提升机的运动方向相反。
同时，为了保证提升机的安全运行，系统还配备了制动系统和安全装置，以应对异常情况。
安全措施矿井提升机系统是一种高危设备，为了保障工人的生命安全和设备的正常运行，需要采取一系列的安全措施。
煤矿提升运输系统41
煤矿提升运输系统1. 概述煤矿提升运输系统（Coal Mine Hoisting and Transport System）是煤矿生产过程中的关键设备之一。
该系统主要用于将煤矿中开采出的煤炭提升至地面，并通过运输设备将煤炭运送至指定区域。
本文将对煤矿提升运输系统的工作原理、主要组成部分以及常见问题与解决方案进行详细介绍。
2. 工作原理煤矿提升运输系统通过提升机将煤炭从井下运送至地面。
提升机由电机、滑轮、钢绳和提升筒等组成。
电机提供驱动力，滑轮起到传递力量的作用。
煤炭通过提升筒进入提升机，并通过钢绳的回转来提升到地面。
3. 主要组成部分煤矿提升运输系统包括以下几个主要组成部分：3.1 提升机提升机是煤矿提升运输系统的核心设备，其主要作用是将煤炭从井下提升至地面。
提升机通常由电机、滑轮、钢绳和提升筒等部件组成。
3.2 运输设备运输设备主要用于将提升上来的煤炭从提升机地方运送至指定地点。
常见的运输设备包括输送带、皮带运输机和卡车等。
3.3 控制系统控制系统用于对煤矿提升运输系统进行控制和监测。
通过控制系统，可以实现对提升机和运输设备的启停控制，以及对煤炭运输过程中的各种参数进行监测。
4. 常见问题与解决方案在使用煤矿提升运输系统的过程中，常会遇到以下问题：4.1 提升机故障由于提升机长时间运行，可能存在各种故障，例如电机故障、滑轮损坏等。
针对这些问题，可以定期进行设备维护保养，并及时处理故障，确保提升机的正常运行。
4.2 运输设备故障运输设备的故障也会影响煤炭的运输效率。
常见的故障有输送带断裂、皮带运输机堵塞等。
解决这些问题的方法包括定期检查设备状况，进行维护和清洁，及时处理故障。
4.3 控制系统故障控制系统是保证煤矿提升运输系统安全运行的关键，一旦发生故障，可能导致提升机无法正常启停或监测参数失效。
解决控制系统故障的方法包括定期检查系统硬件和软件，确保其正常运行，以及建立备用控制系统，以便及时恢复对煤矿提升运输系统的控制。
矿井提升机系统介绍
摘要矿井提升机是矿井运输的重要设备，是沟通矿井上下的纽带的。
矿井提升机的可靠运行直接关系到煤矿生产的安全，矿井提升机信号系统的可靠性和准确性是矿井提升和安全运输的重要保证。
本设计主要完成的矿井提升机信号系统设计和组态设计。
设计中运用PLC控制技术，PLC系统采用三菱公司的FX2N系列作为主控制器，对井口、井底、机房信号台进行信号联络。
组态设计使用WINCC完成，能够实现上位监控功能。
使用编程软件实现信号的联络。
采用PLC控制不但提高了信号传输的可靠性和准确性,而且具有极大的灵活性和扩展性。
在不改变系统硬件的前提下,仅靠改变PLC内部的程序就可满足用户要求。
有效地解决了信号系统中的远距离传输和可靠性问题。
整个控制系统自改造完成投入运行以来，运行平稳安全、节电效果十分显著，不但对提高矿山提升系统工业的现代化装备水平有推动作用，而且产生了显著的经济效果，极大地提高了煤矿的生产效率。
关键词：矿井提升机信号系统；PLC；上位监控; WINCCAbstractMine hoist is the importa nt equipment of transportation, it’s the links that throughout the mine. The reliability and accuracy of signal system of mine hoist is an important guarantee for the upgrading and safe transport.The completion of the design is the signal system of mine hoist and configuration design. PLC control use of the design of technology, PLC system uses Mitsubishi FX2N series as the main controller, to contact the wellhead, bottom, and the engine room system. WINCC completed configuration design, to achieve the top monitoring.The use of software programming signal contact PLC control not only improve the use of the signal transmission reliability and accuracy, but also has great flexibility and scalability. Without changing the system’s hardware, only change the pr ogram of PLC will meet user’s requirements. Effective solution to the signal system of long-distance transmission and reliability issues.The whole control system has run after self-alteration. The whole systemruns steadily and safely with efficient electrical effects. It has great promotionfunctions for industrial automatic equipments level in mine hoisting system, andachieves distinct economic effects and improves mine production efficiency.Keywords: signal system of mine hoist; PLC;the top monitoring; W INCC目录引言 (2)第1章矿井提升机系统简介 (2)1. 1矿井提升机的工作原理 (2)1. 2系统的基本构成及功能 (3)1.2.1 系统基本构成 (3)1.2.2 功能 (4)第2章可编程控制器简介 (5)2. 1PLC的由来 (6)2. 2PLC的优点 (6)2. 3PLC的应用领域 (7)2. 4PLC的工作原理 (8)2. 5PLC的编程语言 (11)第3章控制方案论证与选择 (12)3. 1可编程控制器与其它工业控制装置的比较 (12)3. 2系统总体设计思想 (15)3. 3方案的确立 (16)3. 4 通信系统的主要技术指标 (23)第4章硬件及控制系统设计……………………………………………………………… ..254. 1提升机主回路部分设计 (25)4. 2制动回路设计 (27)4. 3行程检测与显示 (28)4. 4主控PLC路设计 (30)4. 5 PLC控制软件设 (31)4. 6可编程控制系统的保护环节 (34)第5章系统调试软件和PLC程序设计 (36)5. 1系统调试软件GX Developer (36)5. 2PLC梯形图（附录一） (37)5. 3系统抗干扰措施 (37)第6章设计心得 (38)第7章致谢 (39)参考文献 (40)引言问题的提出：矿井提升机是联系井下与地面的重要工具。
矿井提升机系统介绍
制动器控制：制 动器通过控制系 统进行精确控制， 确保提升机安全、
平稳地制动
制动器释放：当 提升机需要再次 启动时，制动器 释放，提升机恢
复正常运行
矿井提升机系统的 安全措施
安全保护装置
01 防坠保护装置：防止提升 机在运行过程中发生坠落 事故
02 超速保护装置：防止提升 机在运行过程中速度过快， 导致设备损坏或人员伤亡
安全防护措施：对提升机系统进行安全防护措施，确保设备安全 可靠
操作规程与培训
培训内容：包括设备操作、 安全知识、应急处理等方
面的培训
考核与认证：对操作人员 进行考核，确保其具备相
应的操作技能和知识
01
操作规程：制定详细的操 作规程，确保操作人员按
照规程进行操作
02
03
培训方式：采用理论与实 践相结合的方式，提高操
提升机
提升机是矿井提升 机系统的核心设备， 负责将人员和物料 从井下提升到地面。
提升机通常包括电 动机、减速器、卷 筒、制动器、钢丝 绳等部件。
提升机的性能和可 靠性直接影响到矿 井的生产效率和安 全。
提升机的选型和设 计需要根据矿井的 深度、提升能力、 提升速度等因素进 行综合考虑。
钢丝绳
作用：连接提升 机和矿井，传递 动力和载荷
减速过程
减速器：将电动机 的高速旋转转化为
低速旋转
减速比：减速器将 电动机的转速降低
到所需的转速
减速过程：减速器 通过齿轮啮合、摩 擦等方式实现减速
减速效果：减速过 程使矿井提升机系 统更加稳定、安全
制动过程制动器启动：当 提升源自需要制动 时，制动器开始工作
制动器动作：制 动器通过液压或 气压作用，将提 升机减速直至停
矿井提升机系统介绍
汇报人： 时间：2024年X月
●01
第1章 矿井提升机系统介绍
矿井提升机系统 概述
矿井提升机系统是矿井中用于提升矿石、人员 和设备的关键设备，包括提升机、配重装置、 传动装置、控制系统等组成部分。在矿业生产 中扮演着至关重要的角色。
矿井提升机的分类
升降提升机
用于垂直方向运输物料 或人员
●02
第2章 矿井提升机系统的设计 要点
提升机轿厢设计
在设计提升机轿厢时，需要考虑提升物料的类 型、重量和尺寸，以确定轿厢的尺寸和承载能 力。同时，必须确保轿厢的结构稳固，并配备 足够的安全保护装置。优化轿厢的内部布局可 以提高装载效率和安全性。
提升机井道设计
确定井道的尺寸和结构
根据提升机的类型和工 作环境
环保法规
03 遵守法规，减少废物排放
总结
矿井提升机系统的运行与维护需要严格管理， 从日常运行到故障排除，再到升级改造和节能 环保，都是保证系统正常运行的关键环节。通 过科学管理和技术创新，不断提升系统性能， 助力矿山生产的高效安全。
●04
第四章 矿井提升机系统的应 用与发展
矿井提升机系统在煤矿的应用
化工行业
化工生产中的提升机系 统需求
●05
第五章 矿井提升机系统的未 来发展方向
新技术在提升机 系统中的应用
人工智能、物联网等新技术的引入，正在改变 着矿井提升机系统的面貌。智能化、自动化是 提升机系统未来的发展方向，新技术的应用将 大幅提升提升机系统的性能和效率。
矿井提升机系统的节能减排方案
未来发展方向和趋势
智能化
提升机系统将向智能化 方向发展
节能环保
研发节能环保型提升 机系统
矿井提升机系统介绍
矿井提升机系统介绍矿井提升机系统是用于矿井深处运输矿石和工作人员的一种设备。
它是矿山生产线上的一个重要部分，直接关系到矿山生产效率和安全。
本文将介绍矿井提升机系统的组成部分和工作原理。
矿井提升机系统的组成部分主要包括：提升机本体、驱动器、制动器、导轨、钢丝绳和控制系统等。
提升机本体是矿井提升机系统最重要的部分，它由提升机轮组、提升机盘、提升机筒体和提升机门等部分组成。
提升机轮组是提升机本体的基础部分，它由钢制方框、胶板、轮轴和轴承等组成。
它的主要作用是支撑提升机轮组和负荷，保证提升机本体的稳定性。
提升机盘是提升机本体的核心部分，它由呈圆锥形的一大一小两个盘体和圆锥体部分组成。
钢丝绳通过圆锥帽及盘体端面的孔穴固定，卷绕于两个盘体之间，通过盘体的转动实现提升和下降操作。
提升机筒体是提升机本体的容器部分，它由壳体和盖子两个部分组成，储存矿石和工作人员。
提升机门是连接矿井井口和提升机筒体的部分，参与了提升机的运输过程。
驱动器是矿井提升机系统的能量来源，主要由电机、减速器和制动器组成。
电机是提升机驱动器的动力部分，通过电源带动减速器工作，从而实现提升机轮组的旋转。
制动器的作用是使提升机速度达到要求，以此保障提升机和工人的安全。
导轨是支撑提升机的重要组成部分，主要由钢铁制成。
它的作用是让提升机的钢丝绳沿着直线轨迹运行，保证提升机的安全运行。
钢丝绳是矿井提升机的核心部分，它是提升机的主要传动部分。
为了保证提升机的顺畅运行，钢丝绳一定要经过规定的检验和维护。
控制系统是矿井提升机系统的智能化管理部分，主要由触摸屏、PLC和传感器等组成。
其作用主要是实现对提升机运行的监控和控制。
矿井提升机系统的工作原理主要是驱动器将电能转换为动能，带动提升机轮组旋转。
提升机轮组带动钢丝绳缠绕在提升机盘上，使提升机移动。
钢丝绳运行时必须遵循规定的速度和方向，以确保安全运行。
控制系统起到实时监测作用，当出现紧急情况时会立即中断系统的运行。
分析煤矿提升机的电力拖动与控制系统
分析煤矿提升机的电力拖动与控制系统作者：杨鹏振来源：《卷宗》2016年第08期摘要：在我国大部分煤矿矿井中，提升机是重要组成部分之一，煤炭提升的重任都由提升机担负着，提升机在矿井中发挥的作用至关重要。
近年来，我国不断进步的科学技术对矿井现代化生产提出了更高了要求，随着矿井对提升机的要求也不断提升，传统的矿井提升机其较低的控制精度、较差的调速性能和不完善的检测系统已无法满足现代生产需求。
电力拖动与控制系统由于具有较高的稳定性和精度，同时具有全数字自动检测和图形显示的特殊优点而被广泛应用于矿井中。
本文主要对煤矿矿井提升机的现状进行了分析，阐述了电力拖动和控制系统的技术特点和控制理论，希望能够给今后的提升机应用提供技术参考。
关键词：煤矿提升机；电力拖动；控制系统煤矿生产安全受全国之关注，煤矿事故频发，中央桩关领导特别重视，相关部委下发文件，推广《数字化瓦斯监控系统》。
煤矿安全不仅仅是瓦斯，只不过于瓦斯事故比较起来，其他设备事故显得较小，但也不容忽视。
矿井提升机电力拖动与电控系统主要技术特点是对称硅过电压吸收器和适用于频繁起动的专用真空接触器。
近几年煤矿事故不断发生，提升机控制系统失控造成全速过卷事故也时有发生，给煤矿安全生产造成巨大损失。
为此我们国家列出专项，重点创新项目就是煤矿提升机电力拖动与控制系统。
1 国内提升机现状我国煤矿提升机电力拖动控制系统，在20世纪80年代中期之前全部采用传统的仿苏式装备，技术水平低，性能落后，“七五”到“九五”期间，一些科研单位对提升机拖动系统中的组成单元进行研制创新，先后开发了TGZH3-250/6型高压真空换向柜，TDZK-600/1140型电动机转子调速柜，1989年中南煤炭机电研究所展开采用可控硅开关原理应用于调速电路中，采用PLC作主控设备的研制，1993年在我国煤炭生产中得到了应用，对煤矿安全生产起到了良好的作用。
在七五期间，国家明令淘汰五十年代初期生产的CG5―150/6型空气换向器，至今已30年之久，我国有些煤矿还在使用。
大型矿井提升机电控系统介绍
矿井提升机中压交-交变频调速电控系统 传动系统介绍
中压交-交变频调速系统
中压交-交变频调速系统以SIEMENS公司产品为例，主回 路采用了可控硅整流方式，调速性能好、容易实现低速大转 矩拖动。经过多年使用证明，该系列产品成熟可靠，是目前 大容量矿井提升机电控系统中的运用最多的产品。
中压交-交变频调速系统性能参数
1、中压交-交变频传动系统参数： 额定输出电压1000-1650VAC 适用主电机额定功率（175% 过载能力）：2600KVA以上 调速方式：矢量控制方式 输出电压：0-1.65KV连续 变频器形式：可控硅整流 冷却方式：风冷 2、配套提升机类型：多绳摩擦式矿井提升机； 3、配套主电机：额定电压为1KV-1.65KV的低速同步电动机，与卷筒 直连；
安全回路
制动器立即动作的安全回路（主要）： 提升容器过卷； 高、低压电源断电及缺相故障； 主回路过电压或接地； 电枢过电流； 励磁回路失电源、过电流、磁场失 磁； 位置控制装置故障； 变频装置故障； 减速段超速10%及超最高速度15%； 微机故障； 制动油路系统故障； 钢丝绳打滑超限； 错向操作； 监控器与主轴失联； 定子、转子回路故障； 控制系统、调节系统故障； 尾绳故障； 手动操作紧停； 其它双方认为需要紧急制动的故 障。
中压交交变频调速系统主要特点6脉动运行在紧急情况下如一侧即一路6脉冲回路的高压开关柜或变压器或交交变频器损坏的情况下系统可以通过方案中提供的切换开关将患侧设备甩掉使电机的两个绕组串联起来并联接至健全侧的设备从而使系统以全载半速的方式将罐笼提升到位
大型矿井提升机
中压交直交变频调速电控系统
中压交交变频调速电控系统
轻故障保护
允许一次提升循环结束后进行安全制动的安全回路， 这类故障主要有： 液压制动系统油温偏高； 电机温度和主轴轴承温度、天轮轴承温度超限； 变压器温度偏高； 通风系统故障；
矿井提升机简介
塔式提升机
一、矿井提升机概述
矿井提升机的工作原理： 单绳缠绕式单滚筒提升机的提升钢丝绳的一端固定在 滚筒的一侧，并缠绕在滚筒上，钢丝绳的另一端由滚筒上 方引出，绕过天轮与提升容器相连接，当提升机的滚筒向 不同方向转动时，提升容器相应地作上升或下降运动。以 完成提升任务。 单绳缠绕式双滚筒提升机有两个滚筒，其中一个活 （游动）滚筒，另一个为固定滚筒。在每个滚筒的一侧固 定一根钢丝绳，经缠绕后一根由滚筒的上方出绳（固定滚 筒），另一根由滚筒的下方（活滚筒）出绳，绕过天轮与 提升容器相连接，当提升机的滚筒向不同方向转动时，两 个提升容器将分别作上升和下降运动，当滚筒旋转改变后， 提升容器的运动方向也将随之改变。
二、矿井提升机机械部分结构概述
（一）主轴装置示意图
二、矿井提升机机械部分结构概述
（一）主轴装置的调绳离合器
二、矿井提升机机械部分结构概述
（二）减速器 • 减速器作为提升机的主要部件目前已经形成系列 化产品，这里不再做详细说明。 • 提升机减速器的作用： 1、把电机的输出转速降低到滚筒所需要的工作 转速； 2、把电机的输出力或扭矩增加到滚筒所需要的 力或扭矩。 • 常见结构形式： 1、平行轴齿轮减速器 2、渐开线行星齿轮减速器
三、矿井提升机电控部分介绍
西门子直流调速系统： 全数字直流传动 是以微处理器为核心 的全数字调节的直流 电气传动，由晶闸管 变流器、数字调节单 元、连同变流变压器、 电抗器和直流快速开 关等组成。
三、矿井提升机电控部分介绍
西门子直流调速系统各部分的作用:
• 主控台：完成系统工艺部分的控制和调节，是整个提升系统的控制核 心
三、矿井提升机电控部分介绍
直流调速系统：
第八章 矿井提升机的拖动与控制
F 32t3
F4
2 2
F 42t4
F5
2 2
F 52t5
（8-11）
在利用式(8－10)，(8－11)时，要特别注 意t3,t4及t5等阶段的减速方式及控制方式。 若某些阶段拖动力为负值，如采用机械制动时， 必先将电动机自电网断开，然后加闸。这时电 机中无电流，不产生热量，相应阶段的拖动力 则不应计入式中，自由滑行减速方式情况相同。 若这些阶段拖动力虽然为负，但采用电气制动 方式时，因线圈中仍流过电流，仍有热量产生， 相应阶段的拖动力就应计入公式中。
➢ 若在爬行阶段采用微机拖动，主电机已自电网断 开，相应拖动力不计入公式中。对于罐笼下放荷 载的情况，等速阶段(也可能包括加速阶段)拖动 力即为负值，这时多采用发电制动的控制方法。 这时，相应阶段的拖动力也应计入公式内。
➢ 电动机的等效功率Pd应按下式计算：
Pi
M ie
1000
（8-12）
式中：Mi为电动机的等效力矩，N·m； ωe为电动机的额定角速度，rad/s
F
F2
F2 t2
F2t
(8-8)
式中：F2′为t2阶段开始时的拖动力；
F2″为t2终了时的拖动力；t2为等速阶段
运转时间；t为与F相适应的时间。
➢可如下计算：
t2 F 2dt 0
t2 0
[F2
F2 t2
F2t]2
dt
F22
F2F2 3
F22
t2
（8-9）
➢在第五章巳分析过，提升过程中，一些 阶段例如t2 ,t3等，F与t是非线性关系。 但因曲度甚小，可近似看成直线。因此
当上述电动机以固定等效力矩、额定转速运
转，电动机仍产生热量Q时，与式(8-4)相仿，
矿井提升系统拖动与控制技术
提 升循环 ， 转子 电阻能耗约 占提升能耗的 ２ ３ ％。 ５— ５ 由于 自动化水平低 ， 往往 发生 提升机 在施 机 械 闸
情况下运行 ； 车位 置掌握 不准 时 ， 停 还会 二 次送 电 ， 造
成 电能 的浪 费。 较多的传动环节（ 如减速装置） 也不可避免地影响提 升效率和电能的利用率。为解决提升机转子 电阻能耗 问 题， 改善调速性能 ， 人们采取了一些措施。比如， 采用能耗 反馈制动、 微拖动 、 低频拖动等。虽然这些措施取得了一 定效果 ， 但都不是解决问题的根本办法。 发 电机一 电动机直流拖动与交流绕线 型异步 电动 机拖 动阶段基 本属同一个阶段 。其优点是 与交流 电动 机拖动相 比， 调速 性能得 到 改善 ， 载能力 强 ， 需设 过 所
备均为常规定 型产 品 ， 货 容易 ， 供 运行 可靠 ， 技术 要 求 不高 ， 系统 以外 的 电网不会 造成 有害 的影 响。缺点 对 是效率 低 ， 提升 电耗仍然较高 。 １２ 晶闸管 整流装 置 供 电 的直 流拖 动 阶段 ． 自２ ０世 纪 ６ ７ ０— ０年 代 ， 随着 电力 电子技 术 的 伴 飞速发 展 ， 晶闸管整 流装 置供 电的直 流拖 动系统 得 到 迅速发展 和普及 。与发 电机 一电动机直流拖 动系统 相 比， 晶闸管整流 装置供 电的直流 拖动 系统具 有如 下优 点： 功率放大倍 数高 ， 调速范 围大 ， 速响应 性好 ， 于 快 易 实现 自动控制 ； 尤其是 由于其避免 了调速 电阻损耗 ， 减 少 了传 动 环 节 ， 而 电 能 利 用 率 显 著 提 高 。发 电 从
机一 电动机直流拖动系统 的平均效 率为 ７ ％ ， ５ 晶闸管 整流装置供 电的直 流拖 动 系统 的平 均 效率达 ８ ％ 以 ５ 上 。有关 机构 和专家 曾进行 过一 个实例 分 析 ： 某煤 矿 年产量为 ３ ０万 ｔ主井提 升高度为 ２ ０ 提 升速度 为 ０ ， ２ ｍ， ６ ６ ｍ ｓ提升 电动机功率为 ２× Ｏ０ Ｗ。能耗分析 结 ．５ ／ ， ｌ０ ｋ 果 显示 ， 晶闸管 整流装 置供 电的直 流拖 动与传 统的交 流拖动相 比， 年可节 电 １０× ０ ｋ ・ 。 每 ２ １ Ｗ ｈ
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煤矿提升机交流拖动系统简介
王守军
（淮南矿业集团生产部，安徽 淮南 232000）
摘要：大容量（≥3000kW）矿井提升机系统中传动方式多采用交流传动。
高性能交流传动方案主要有两种：交-交变频传动和交-直-交变频传动。
作为一种新型的高性能传动方式，交直交变频传动以其优越的调速性能、谐波污染小以及功率因数高等优点，在国内矿山提升系统中得到广泛使用。
关键词：煤矿提升机；交流拖动；电网谐波；交直交直接转矩控制系统；交交矢量控制
中图分类号：TD531 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）09-0151-02
直接转矩控制（DTC）技术是1985年德国鲁尔大学教授提出，1998年有瑞士ABB公司将直接转矩技术应用于变频器ACS1000上的交流调速传动的控制技术。
它通过检测电机定子电压和电流，计算电机的磁链和转矩，并根据与参考值比较所得的差值，实现磁链和转矩的直接控制。
从根本上解决了交交矢量控制（CYCLO）中的计算、控制复杂的问题。
目前该技术已成功地应用于矿山、冶金、船舶等工业领域。
一、交直交直接转矩与交交矢量控制原理比较
矢量控制也称磁场定向控制，其原理是将交流电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic，通过三相/二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1、Ib1，再通过按转子磁场定向旋转变换（d、q坐标），等效成同步旋转坐标系下的直流电IΦ1、IΦ2（IΦ1相当于直流电动机的励磁电流，IΦ2相当于与转矩成正比的电枢电流）,然后模仿对直流电动机的控制方法，实现对交流电动机的控制。
其实质是将交流电动机等效为直流电动机，分别对速度、磁场两个分量解耦进行独立控制。
直接转矩控制与矢量控制不同，它不是通过控制电流、磁链等量来间接控制转矩，而是把转矩直接作为被控量来控制，它也不需要解耦电机模型，而是在静止的坐标系中通过检测直流电压和相电流，计算电机磁通和转矩的实际值，然后，经磁链和转矩的Band-Band控制产生PWM信号对逆变器的开关状态进行最佳控制，有很快的转矩响应速度和很高的速度及转矩控制精度。
二、系统组成结构比较
交直交直接转矩控制系统（DTC）与交交矢量控制（CYCLO）比较，交直交直接转矩控制（DTC）结构简单。
1．功率元件IGCT相模块采用无熔断器保护结构。
即便系统发生短路故障时，由于主回路断路器在60ms内能够分断电源，故功率元件模块无需使用熔断器保护。
2．无需功率补偿滤波器。
ARU整流侧控制原理基于直流电压调节和功率因数调节，系统功率因数
[4] 李昕．内河航道船舶定线制条件下的航标配布探讨[J]．
水运工程，2010，（3）．
[5] 余卫锋，肖烈兵．安庆石门湖航道整治工程研究[J]．中国
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[6] 水运工程质量检验标准（JTS 257-2008）[S].北京：人民交
通出版社，2008.
[7] 李文全，黄召彪，邓晓丽，雷家利．张家洲南港下浅区航道
整治工程方案试验研究及整治效果分析[J]．水运工程，2010，（3）．
作者简介：林忠秋（1975-），男，福建连江人，中铁二十四局福建公司工程师，研究方向：土木工程。
（责任编辑：文 森）
DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2012.09.007
2012.03151
达1，动态可调，所以供电电网中无需设立功率补偿装置。
3．变压器数目减少。
交交变频单绕组电机主回路需要三台定子变压器，同等性能的交直交变频电机只需要一台定子变压器即可。
4．变压器容量大大减少，对同等电机功率，DTC 变压器的容量通常是交交变频变压器的50%。
低速时，电动机的输出功率因转速低而输出功率小，由于ARU直流侧电压高达4900V，而使得整流器的输出电流也小，所以变压器的输出电流就小，整流变压器发热量就小，这就使得交直交回路变压器的容量选型可以比交交的小的缘故。
三、对电网质量要求的比较
由于交直交直接转矩控制（DTC）在整个提升循环中，定子变压器线电压和线电流控制在相同相位，对电网而言，属于线性负荷，功率因数恒为1，因此，对电网没有无功功率要求，所需电网功率就是实际有功功率。
由于交直交直接转矩控制（DTC）系统不从电网消耗无功功率，因此，对电网造成的压降也非常小。
而交交变频提升机在启动阶段，无功功率为最大，需装设无功补偿及谐波吸收装置。
四、电网谐波的比较
交交矢量控制（CYCLO）系统的最大致命弱点是对电网产生谐波，这些谐波不仅包括特征频率，而且含有随速度变化的边频以及运行时由于触发脉冲不对称、无环流死时等因素影响而引入的旁频。
这大大增加了谐波治理的难度。
而对交直交直接转矩控制（DTC）系统，不仅不产生电网谐波，而且吸收过滤电网上的谐波。
6脉动ARU整流器能够消除25次及以下谐波，12脉动ARU整流器能够消除55次及以下谐波，18脉动ARU整流器能够消除85次及以下谐波。
因此，交直交直接转矩控制（DTC）系统还适用于电网质量比较差的场合，如有谐波、压降大等。
五、动静态性能比较
交直交直接转矩控制（DTC）每25μs采样一次实际数据，估算电机模型，计算控制力矩，直接切换功率元件IGCT，控制响应时间为1～2ms左右，而PWM矢量控制（CYCLO）的力矩阶跃一般在10～20ms。
因此，交交矢量控制（CYCLO）的矿井提升机，大多会产生力矩汶波，导致共振频率。
采用Optimized switching angles PWM技术控制IGCT导通、关断的交直交直接转矩控制（DTC）系统则能消除力矩汶波，避免机械共振。
在低速时，DTC使用了专利方案，包括：
1．力矩汶波控制。
专用软件通过调整力矩汶波频段，使力矩汶波最小化。
2．力矩前馈控制。
控制系统根据负载变化动态预测力矩，以获得更平滑的控制。
3．高性能的速度位置控制。
当速度设定为零速时，电机将保持绝对零速，由于编码器测量的位置也保持不变，以保证准确停车精度。
4．低的定子电流下降率。
一般情况下，速度很低时，系统将降容使用。
但DTC传动在低速甚至零速时，可短时输出100%额定电流，连续输出70%的额定电流。
这是软件通过特殊的切换技术来平衡定子相间电流来实现的。
六、技术前景
新技术及新器件的发展趋势，要求交流传动系统具有主动前端（AFE）技术, 以减少对电网的影响，几乎所有的国内外传动公司，都已投资研发带主动前端技术（Active Front End）的传动系统，如ABB， Siemens。
这样，Cyclo-交交变频传动系统将退出新系统的市场，技术及产品支持将会越来越少，从而大大增加提升机系统的维护费用。
交直交直接转矩控制（DTC）系统使用集成门极可换向晶闸管IGCT，采用无熔断器结构的相模块，结构简单。
逆变侧，使用直接转矩控制（DTC）技术，动静态控制性能高，能消除力矩汶波和机械共振。
整流侧，使用优化触发脉冲控制模式，不产生谐波，功率因数为1，无需功率补偿和谐波治理。
同时，进线侧设有IFU（INPUT FILTER UNIT）进线滤波单元能吸收过滤电网谐波，适用于电网质量较差的场合。
参考文献
[1] 李崇坚．交流同步电机调速系统[M]． 科学出版社，2007.
[2] 李玉瑾．多绳摩擦提升系统动力学研究与工程设计[M]．
煤炭工业出版社，2008.
[3] A BB培训大学．ACS6000基本操作与维护[M]．
作者简介：王守军（1979-），男，安徽淮南人，淮南矿业集团生产部工程师。
（责任编辑：文 森）
2012.03 152。