液压绞车与变频绞车在煤矿中的应用研究

液压绞车与变频绞车在煤矿中的应用研究永煤公司李贵明摘要：在我矿井下的生产中，提升绞车担负着提升矸石、物料及设备的重要机电设备之一，在整个生产系统中占据着非常重要的地位，其运转的安全性、可靠性、经济性影响着整个矿井的生产与安全。因此，提高设备的安全运转性能，非常重要。针对我矿井下现有的斜巷提升机，本文对液压提升机和变频提升机的工作原理、结构形式、主要技术参数做了概述，并对我矿现所使用的两类绞车的性能进行了对比，最后对斜巷提升机在使用过程中最容易出现的问题进行了原因分析，并提出了解决方法。关键词：矿用液压提升机变频提升机工作原理结构形式主要技术参数矿用液压提升机由机械、电气部分等组成，采用防爆主电机驱动双向变量柱塞泵。柱塞泵和两台液压马达组成闭合回路、衡扭矩液压调速系统，两台液压马达分别布置在主组装置两侧与主组联接，带动提升机运转。提升机有两台辅助油泵，一台工作，一台备用。大泵作补油泵用，给主液压传动补油；小泵作控制用，给制动系统、操作系统供油。矿用变频提升机主要由变频器、逆变器、滤波器、电抗器及辅助设备等组成。采用交——直——交的方式来改变电动机的频率从而实现提升机运行速度的改变。液压提升机的工作原理：液压提升机采用液控操作方式，通过操作比例先导阀，使主油泵输出不同的流量，来改变液压马达的转速，同时控制主油泵的行程调节器动作，从而使得提升机得到不同的提升速度，当手柄扳到最大位置时，提升机的提升速度最大；手柄扳到中立位置时，提升机停车；当手柄反方向扳动时，提升机反方向运行。图1液压控制系统图提升机采用盘型闸制动，以实现提升机的正常和紧急制动。正常制动的制动力靠液压传动装置本身产生的。提升时负荷成为制动力。下放重物时液压马达变为泵。液压泵变为液压马达，使电动机产生发电反馈制动，盘型制动器不参与工作制动，只是在提升机卷筒停止运转后作为保险装置来使用。提升机在运行中出现故障，保险装置自动工作，也可用脚踏开关进行紧急制动停车。另外，提升制动系统有压力油时，盘型闸制动打开，没有压力油盘型闸制动。司机操作的比例先导伐共有4个减压阀，其中两个减压阀操纵主油泵正反向供油，另两个减压阀控制盘型闸的开起，当操作比例先导伐时，同时压下两个阀，一个阀输出的压力油进主泵的油缸，使主泵向液压马达供油并使其运转。另一个阀输出的压力油供制动系统的液控换向阀，使制动系统向盘型制动器供油，盘型闸制动打开、使提升机运转。当扳回比例先导伐的手柄扳到中立位置时，主泵流量逐渐减小到零，液压马达停止运转，同时液控换向阀由于没有压力油而复位，提升机制动。这样就实现了开始提升运转时，盘型制动闸同时打开，提升机停止运转时，盘型制动闸同时立刻制动，保征了提升机的安全运行。变频提升机的工作原理：(1)异步电动机的转速:n=n（s）×(1-s)=60f(1-s)/p式中:n-电动机转速,r/min;N（s）-同步转速,r/min;f-电源频率,Hz;p-电动机磁极对数;s-转差率。由上式可看出:如果连续地改变电动机输入电源的频率,即可平滑地调节电动机的转速。因此,调速范围很宽,一般变频器基本上都可达到0～400Hz,频率调节精度为0.01Hz,可以很好的满足矿井提升绞车的恒加速和恒减速无级调速的要求。(2)由异步电动机的原理可知,Φ∝E1/f1≈V1/f1式中:Φ———磁通,Wb;　E1———外加电压,V;V1———电动势,V;　f1———频率,Hz。为了保持在调速时电动机产生的最大转矩不变,避免线圈和铁芯过热,需维持磁通Φ恒定。所以,异步电动机在变频调速时,同时需相应地改变定子供电电压的大小。变频器主要采用交—直—交方式，先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。图2变频器原理图PLC控制系统主要完成绞车从启动、加速、等速、减速到停车的整个过程的逻辑控制；行程测量、控制与指示；故障检测、报警与保护；安全回路及液压站工作制动与安全制动控制等。PLC控制系统受信号系统的控制与闭锁。PLC控制系统主要由两套PLC系统组成，PLC1作为主控制系统，PLC2作为备用系统。图3电控系统图变频调速系统是根据PLC控制系统发出的控制指令,通过对绞车交流拖动电动机的转矩和频率控制,来完成对绞车的启动、加速、稳速、减速、停止等运行过程的控制。信号系统是根据上平台、底车场在具备开车条件后，由信号工以打点的形式， 通知 关于发布提成方案的通知关于xx通知关于成立公司筹建组的通知关于红头文件的使用公开通知关于计发全勤奖的通知 司机按要求开车，同时与PLC控制系统之间有各种信号闭锁，可避免因司机误操作造成安全故障。信号系统有严格的逻辑闭锁，并有语音对讲和声光报警功能。液压提升机的结构形式：1、轴向柱塞液压马达主要是利用配油盘和斜盘固定不动，马达轴与缸体相连接一起旋转。当压力油经配油盘的窗口进入缸体的柱塞孔时，柱塞在压力油作用下外伸，紧贴斜盘斜盘对柱塞产生一个法向反力，此力可分解为轴向分力及和垂直分力。而垂直分力与柱塞上液压力相平衡，这样垂直分力则使柱塞对缸体中心产生一个转矩，带动马达轴逆时针方向旋转。轴向柱塞马达产生的瞬时总转矩是脉动的。若改变马达压力油输入方向，则马达轴按顺时针方向旋转。斜盘倾角的改变、即排量的变化，不仅影响马达的转矩，而且影响它的转速和转向。斜盘倾角越大，产生转矩越大，转速越低。2、轴向柱塞泵该柱塞泵是液压传动的一种液压元件，是把电动机的机械能转换成液体的压力能。该泵具有容积效率高、泄漏小、可在高压下工作、大多用於大功率液压系统；但结构复杂，材料和加工精度要求高、价格贵、对油的清洁度要求高。3、油箱、滤油器、水冷式冷却器、管路等辅助元件。变频提升机的结构形式：1、矿用隔爆型交流变频器主要采用交—直—交方式，先把交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制等4部分组成。图4变频器的基本构成2、矿用隔爆型电流电抗器、矿用隔爆型交流滤波器、操作台等辅助设备。液压提升机的主要技术参数（以南五提升机为例）：主要技术参数表机器型号名称JKY2.5/2.0B卷筒直径mm2500宽度mm2000数量　1提升高度缠绕一层m410缠绕二层m870缠绕三层m1340钢丝绳最大直径mm31最大静拉力KN74最大提升速度m/s3主电机型号防爆YB355M3-6(两台)功率KW160同步转速转/分970辅电机型号防爆YB180L-6(两台)功率KW15同步转速转/分970主油泵型号双联叶片泵ZBS-H915F(两台)额定压力Mpa32额定排量ml/r915辅油泵型号双联叶片泵YYB-BC194/48B(两台)流量升/分194/48压力Mpa7液压马达型号及其公称排量升/转NIM-E20,21.2转速范围转/分0--32额定压力Mpa16额定扭矩KN.M50.3最重不可拆分件重量Kg5353最大不可拆分件外形尺寸mm2800×400×60变位质量Kg7600变频提升机的主要技术参数（以南五绞车为例）：主要技术参数表机器型号名称JKB-2.5×2卷筒直径mm2500宽度mm2000提升高度缠绕一层m464缠绕二层m1015缠绕三层m1575钢丝绳最大直径mm26最大静拉力KN90最大提升速度m/s3.62主电机型号YBBP450M-8(1台)功率KW355同步转速rpm750减速机型号防爆H3SH17+1fan减速比I28齿式联轴器型号CL15蛇形弹簧联轴器型号JSB12液压站型号ZDYB-Ⅱ附：斜巷主要技术参数（1）-720新暗斜井：斜长990m、坡度17°（2）南五老斜巷：斜长1200m,坡度13°～20°液压提升机与变频提升机的性能比：提升机的安全保护功能齐备，具有过载、过卷、过速、减速点未减速、闸瓦磨损、高压油过压、补油欠油、短路、断路、零位等故障保护，同时具有油温油位信号。液压提升机具有防爆本安型综合后备保护装置，具有提升深度、速度显示、超速、减速点未减速、过卷、深度指示器失效保护，提升信号显示、等后备保护功能。1、在提升能力上，4车/钩，每钩用时约11分钟（不包括摘挂钩时间），如果每天按180辆车计算的话，平均每天运行时间T则为：T=180÷4×11=495分钟而变频提升机每钩用时约8分钟（不包括摘挂钩时间），5车/钩，每天按180辆车计算，则平均每天运行时间T为：T=180÷5×8=288分钟所以在提升能力上，液压提升机没有变频提升机的效率高。2，变频提升机实现了软启动与软停止，使设备运行更加平稳，机械冲击较小，延长了设备的使用寿命。3、由于在启动、加速、匀速、减速运行时，其负荷是不一样的，变频器根据负荷的不同确定的电流也不一样，这样输出的功率随转速变化，节电效果显著。4、相比而言，变频提升机大大的简化了操作，降低了操作人员的劳动强度，变相的减少了一些隐患。5、由于液压绞车使用的动力源是液压油，机械零件较多且较为笨重，长期受震动，所以设备运转噪音较大，漏油现象较为严重，维修起来不方便；而变频提升机则避免了这一现象，所用设备不易损坏，噪音不大，维修量小，极大的降低了劳动强度及检修成本。6、由于变频器是通过改变电动机的电源频率来改变电机转速实现节能效果的，就有可能在某一电机转速下与负荷轴系的共振点、共振频率重合，造成负荷轴系不能容忍的振动，有时会造成设备停运或设备损坏，所以在变频器功能参数选择和预置时，应根据负荷轴系的共振频率，通过设定跳跃频率点和宽度，避免系统发生共振现象。概述：液压提升机从原理与结构上来讲都是安全、可靠的，但是其本身零部件较多、结构较为紧凑，但是若使用不当，不经常维护或不定期换油的话，就会使整个系统毁坏，而且更换起来很费劲。所以，在检修或拆装元件进行更换时，必须先将元件清洗干净，避免污物带入油箱或管路中；另外，各滤油器及液压阀要经常检查是否有堵塞现象，并注意定期进行清洗或更换；同时，液压站的液压油要定期进行更换。随着科学技术的发展，变频提升机的出现，避免了液压提升机那繁琐的操作 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 和检修工序，所以，提升机安全、可靠、高效地运行对于液压系统提出了新的要求，同时由于提升机的不断更新换代，液压系统的结构和性能也逐渐完善，并不断地推陈出新。参考文献[1]谢锡纯，李晓豁.《矿山机械与设备》徐州：中国矿业大学出版社,2000[2]孙执书.《采掘机械与液压传动》.徐州:中国矿业大学出版社，1981