缠绕式提升机提升容器速度检测与保护控制

哈尔滨理工大学成人(继续)教育学院毕业论文

第1章 绪论

1.1 选题目的和意义

矿井提升机是煤矿、有色金属矿生产过程中的重要设备，素有“矿井咽喉”之称。矿井提升机是煤矿生产的重要设备，是联系井下与地面的主要运输工具，担负着提升煤炭、矿石和矸石、升降人员、下放材料、工具和设备等重要任务。矿井提升机能否安全可靠的运行，直接影响到煤矿生产人员的生命安全和煤矿的生产能力。

提升机的安全可靠及有效的髙速运行直接关系到企业的生产状况和经济效益。随着矿井提升系统自动化，改善系统性能，提高提升设备的提升能力等的要求，对电气传动方式提出了更高的要求。

目前我国的大型矿井提升机的电气传动系统主要釆用晶闸管变流器直流电动机传 动系统及同步电机矢量控制变频传动系统。这两种系统大都釆用数字控制方式实现高 效率、高自动化、准确制动和定位、高可靠性，但造价昂贵。而中小型的矿井提升机 则多釆用TDK电控系统。这种系统设备简单，但速度控制性能差，能耗大、电路复杂、 可靠性低，易影响生产效益。

将PLC与变频器结合应用于矿井提升机，可以改善其速度控制性能，消除串电阻 器造成的能耗，简化控制电路，提高精度降低故障率。这也是矿井提升机电气传动系 统的发展方向，前景十分广阔。

目前，在国产矿井提升机控制系统中，PLC主要用于处理开关、以替代老式提升机 控制系统中众多的继电器、接触器、复杂的连线以及信号显示系统，而涉及到提升机 安全运行的制动系统中的模拟，和自动调节过程，大多还是通过用半导体器件、运算放大 器等可调闸和可控硅动力制动的普通电子模式来处理。使用过程中经常会出现琴点漂 移、电子元件损坏，并且存在维修难，新调试难、可靠性差等缺点，W而使提升机电控系 统的可靠性降低。针对上述问题，深入研究用户控制矿井提升机控制系统是非常必要的。

- 1 -

哈尔滨理工大学成人(继续)教育学院毕业论文

1.2 论文研究内容

1）本专题的主要内容包括：

对矿井提升机监控系统的基本功能、速度检测装置的工作原理、可编程控制器的工作原理作简单的分析。

（1）选择合适的光电编码器，完成对提升机速度参数的采集，要求光电编码器能够实时的、准确的、高精度的完成物理量与电信号的转化。 （2）选择合适的PLC，基于可编程控制器，编写相应的程序，对光电编码器送来的提升机运行信号处理，对运行速度以及提升方向等参数的实时监控。

（3）完成PLC的端子接线原理图、控制框图、数据处理、控制梯形图、控制原理及控制过程说明。

2）监控系统的功能及实现方法

监控系统属于矿井提升机系统的一部分，本项目主要功能：一、对矿井提升机整个运行过程进行监视，当发现提升机运行过程出现问题时发出信号对提升机实施保护；二、对提升机实施保护时要进行紧急制动，通过采取相应的控制策略来控制制动系统对提升机进行恒减速制动。本设计基于西门子S7-200PLC为核心开发了矿井提升机速度监测系统，能够对矿井提升机提升容器的速度实时监测，指示罐笼在井筒中的运行速度，速度的显示通过PLC与数码显示设备的通信，在数码显示屏上进行显示。

- 2 -

哈尔滨理工大学成人(继续)教育学院毕业论文

第2章 矿井提升系统简介

2.1 提升机的主要组成及工作过程

矿井提升系统的主要组成部分是: 提升机、提升容器（箕斗、罐笼、矿车）、天轮（在磨擦提升时是导向轮）、提升主钢丝绳、井架（在塔式磨擦提升时是井塔）、罐道（在斜井提升时是轨道）、井筒和井筒装备、装载设备（在罐笼提升时是进车装置）、卸载设备（在罐笼提升时是出车装置）、井底装置等。

如下图8.13所示为竖井单绳罐笼提升设备示意图。重矿车在井底车场或中间中段车场被推入下方罐笼的同时，空矿车正在井口车场被推入另一罐笼。两条钢绳2的一端分别与井口和井底罐笼相连，另一端分别绕过天轮3引至提升机房，固定并以相反的方向缠绕在提升机1的卷筒上。提升机运行时，这两个罐笼就沿着井筒做上下运动，以完成提升重矿车和下放空矿车的任务。

2.2 矿井提升系统组成

以多绳摩擦式提升机为例，直流传动多绳摩擦式矿井提升系统主要由工作机构、制动系统、机械传动系统、润滑系统、观测和操作系统、拖动控制和自动保护系统，外加辅助部分等构成。

- 3 -

哈尔滨理工大学成人(继续)教育学院毕业论文

图 7.11 竖井单绳罐笼提升设备示意图

2.3 工作机构

主要是指主轴装置和主轴承等，主轴装置由主轴、卷筒、滚动轴承、支轮、制动轮、调绳离合器等组成。

2.3.1 制动系统

液压制动系统装置包括制动器和液压传动装置，是提升机不可缺少的重要组成部分之一，是提升机最关键也是最后一道安全保障装置，制动装置的可靠性直接关系到提升机的安全运行。提升机制动器的功能就是刹住提升机卷筒，使提升机停止运行。

- 4 -