液压绞车与变频绞车在煤矿中的应用研究.doc

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。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。(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