无极绳绞车改造思路

无极绳绞车液压（力）调速改造
技术方案
一、绞车基本情况
1．绞车型号：JW1200型无极绳绞车。

2．生产厂家：山西临汾天马煤机有限责任公司
3．基本技术参数：电机功率37KW-6极，最大静张力30KN，绳速：1.1米/秒。

二、存在问题：
目前使用的无极绳绞车属于直接起动，无调速性能。

在使用中，起动平稳性能不好，不能够进行调速，当矿车运行到直角弯道、变坡点或轨道不平等处需要慢速运行的场合时，由于速度不易控制，就对绞车、矿车或牵引的设备引起冲击、造成矿车掉道等问题，一定程度上影响了安全高效生产。

针对井下特殊作业环境，改造现有无极绳绞车，使无极绳绞车能够平稳的起步，方便的调速，能够针对不同的工况，使用不同的速度来运行，达到安装维护简单、使用方便、节省人力、安全高效、运行可靠的目的。

三、技术方案一：
针对上述存在的问题，提出如下改造措施。

方案简述：
即利用液压泵驱动液压马达代替原来的防爆电机，实现无级调速。

采用液压泵产生的高压油来驱动液压马达转动，马达带动带动原减速器，再驱动滚筒工作。

保证起动运转平稳，同时实现重载荷低速运行，轻载荷高速运转。

方案特点：
1）采用液压传动。

与传统的电气防爆相比，防爆性能优越，尤其在煤矿井下等高瓦斯或易燃气体的环境中，防爆十分可靠。

2）起动平稳。

可空载零负荷起动。

3）调速平稳，可无级调速。

能在最高速度范围内的任一速度下稳定运行。

4）操纵简单。

司机用一个手柄就能控制绞车的加速、减速、制动及停车。

电控功能概述
1)具有系统具有超速、过卷等信号的检测并实行停主泵保护及声光报警功能。

2)具有绞车运行速度实、绞车升/降深度实、位置实时显示功能。

3)主泵的状态检测和启动/停止控制
4)故障状态检测功能。

研究内容：
液压系统相关元件的设计选型、性能试验。

机械传动结构的改进。

针对无极绳绞车的使用工况，利用液压系统调速性能高，运转可靠的特点，与现有绞车的机械结构有机结合，实现无极调速、快慢速运行。

同时，结构更加紧凑、性能更加可靠。

关键技术
主要是根据现有无极绳绞车的使用工况，选择高可靠性的液压元件。

组合成驱动、传动系统、调速系统，设计改进现有的机械结构，以及电控系统来实现预定的要求。

四、技术方案二：
针对起步不平稳，无调速性的问题，提出一种较为经济的改造措施。

方案简述：
利用防爆电机加调速型液力偶合器来驱动减速器和滚筒，实现轻载启动，起步平稳、并无级调速。

调速型液力偶合器：是安装在原动机（电动机）和工作机之间的一种液力传动机械。

它可在电机输入转速恒定的条件下，在设备运转中，通过操纵勺管，对其输出转速进行无级调节，并使电机的功率通过液力偶合器泵轮和涡轮之间工作油的循环流动，平稳而无冲击地传递给工作机。

方案特点：
1）采用液力传动。

通过控制液力偶合器的充油量来进行速度调节，从0到设定的最大速度范围内实现无级调速。

2）动力机轻载启动功能（即“软启动”），降低电机启动电流。

3）改造简单，与液压传动来比较，不需要增加液压泵站、液压马达电控系统等部件。

结构紧凑，占地面积小。

4）维修维护保养方便。

结构简单、可靠、无机械磨损，能在环境恶劣的条件下工作，无需特殊维护，使用寿命长。

5）操纵简单。

司机通过手动或电动控制液压偶合器的勺管得伸缩就能控制绞车的加速、减速、制动及停车。

6）柔性传动自动适应功能：液力偶合器以液体为工作介质，介质本身具有减冲缓震的功能，输入与输出之间无任何机械连接，所以传动柔和平稳、减缓冲击和隔离扭震。

研究内容：
液力偶合器在泵类机械、风机上广泛使用，使用效果良好，节电效果明显、调速性能良好。

在防爆提升绞车上也有使用，要把该偶合器运用到无极绳绞车上，主要的研究内容有：无极绳绞车现场使用的载荷大小、性质、运动状况的分析，速度控制性能的要求，根据载荷性质和控制要求，根据电动机的机械特性，选择液力偶合器的类型、规格，并计算电动机与偶合器的联合运行特性。

并根据现有绞车的安装尺寸和偶合器的安装要求，设计配套的联轴器、安装机架等机械改造措施。

调速型液力偶合器
一、工作原理
调速型液力偶合器工作原理是：偶合器工作腔内充入一定量的工作液(一般为20号透平油)，工作轮泵从电机上获得机械能，并转化为液体能，推动涡轮旋转，涡轮把液体能转化为机械能，通过输出，带动工作机工作，周而复始，实现了从原动机到工作机之间的能量传递。

调速型液力偶合器之所以能够调速，是通过偶合器内部的导管改变导管开度，从而改变工作腔内工作液的充满度，在电动机转速不变的情况下，实现对工作机的无级调速，改变输出功率的大小。

因在传递能量变化时，产生转差率，会使工作液发热，所以必须配备冷却器把工作液冷却。

偶合器配备有电动执行器和电动操作器，与负载变化的讯号联接，也可按用户要求配自动测速装置。

可以实现调速遥控或自动控制。

二、优点
1、用于需要调速的流体机械(如风机、泵类)时，有显著的节电效果，节电率可达20％～40％。

2、能使电动机空载起动，又能利用其尖峰力矩作起动力矩，提高其起动能力，缩短电动机起动时间而使工作机滞后于电机缓慢起动。

3、用于多机驱动时，能协调功率平衡，减少电网冲击电流。

4、隔离扭振，减缓；中击，防止动力过载，保护电机，工作机，不会因过载而损坏。

5、易于实现对工作机的遥控和自动控制，操作方便。

6、提高工作机的使用寿命，减小噪音，改善了劳动环境；投资少，简化电器设备，降低运行费用。

7、结构简单，可靠，无机械磨损，能在环境恶劣的条件下工作，无需特殊维护，使用寿命长。

调速型液力偶合器在矿井防爆提升绞车上的应用
前苏联早在20世纪50年代就有双偶合器的提升绞车，英国制造在玻利维亚使用的单偶合器提升绞车
功率达到130KW。

锦州矿山机械厂、兖州矿务局南屯煤矿等部门也都设计、制造过双偶合或单偶合器绞车，但总的看来，液力调速绞车在国内还很少使用。

液力调速防爆绞车是有防爆鼠笼电动机驱动的。

提升绞车运行包括提升和下放重物两种工况。

每种工况又分为启动、加速、等速、减速和停车五个阶段。

需要用偶合器调速的只有加速、等速和减速三种工况。

提升重物
1、启动加速阶段。

运行开始，司机启动电机，将偶合器导管的操纵手柄向后推，偶合器逐渐充满液体，解除工作制动阀。

偶合器充液量增大后，涡轮输出力矩逐渐增大，当足以克服提升系统的静阻力矩时，绞车开始启动运行。

当提升速度达到设计最大速度时，手把达到偶合器最大充液量位置，加速过程结束，绞车稳定运行。

2、等速运行阶段。

启动加速完毕后，偶合器的导管控制手把位置不动，偶合器工作腔内充液量不变，电机在特性曲线上的额定点工作，偶合器在牵引状况下工作。

3、减速制动阶段。

司机在绞车运行到减速阶段时，要操纵导管控制手把，使偶合器腔内的充液量减少，绞车速度逐渐降低。

此时，偶合器处于牵引工况，绞车可获得理想的减速工况。

也有采用液力减速制动的办法：即减速阶段开始，切断电源，同时用机械抱闸将电机转子闸住，使偶合器泵轮固定不转动，偶合器变成液力减速制动器，改变充液量的多少就可获得不同的制动力。

4、停车。

到停车位置时，司机切断电机电源并利用机械工作闸将绞车闸住。

下放重物
绞车在井下斜坡下放重物时，多为利用重物沿斜坡的下滑力为动力而运行。

多数情况下，不论加速、等速还是减速，绞车都运行在制动状态。

由于制动力矩大，制动时间长，为减少机械闸的磨损，可以将电动机转子闸住，松开机械抱闸，视斜坡坡度和提升量的大小，控制偶合器的充液量，改变制动力矩的大小，使运行速度达到要求，绞车以恒定的速度运行，当到达减速阶段时，司机推动导管控制手把，使偶合器充液量增加，制动力矩加大，绞车减速运行，到达停车位置后，用机械闸抱住停车。

用调速型偶合器为绞车调速和制动，用鼠笼电机代替滑环电机，降低成本。

操作简单，降低设备故障率，简化控制系统。

用调速型偶合器为绞车调速和制动，最大的问题是偶合器被制动时要发热，因而必须有合适的油路系统和冷却系统。