矿井主提升（共10篇）
矿井主提升 篇1
一系统概况
平煤某煤矿采用多绳摩擦提升机, 由功率2800kW的交流同步电动机驱动, 变频器为交直交三电平拓扑结构并配有水冷系统。随着矿井提升机电控系统对供电网络稳定性的要求不断增加和供电质量的下降, 变频器功率模块被烧坏的可能性也大为增加, 为保证矿井能够高效运转, 决定对提升机的电控系统进行优化, 配置新一套电控系统与老系统互为备用, 引进了某公司生产的全数字提升机电控系统进行改造。
二提升机电控系统的结构优化
新的提升机电控系统包括高低压供电系统、变流装置、定转子切换柜、全数字矢量控制器、操作台、PLC网络控制系统、上位机。采用“交直交主回路+交流同步电机+PLC网络控制+全数字调节控制+上位机诊断监控”的模式。
1.控制系统
控制系统由三个S7300PLC站、Profibus-DP和MPI总线组成, MPI以组态配置保持全局通讯, 所有需要交换的数据均保存于一个配置表中, Profibus-DP根据主从协议调用通讯模块, 进行编程通讯。将保护PLC设为主站, 其余两个PLC设为从站, 由模拟量, 数字量, 编码器计数模块来采集现场信号, 并通过程序编码为指挥提升机运行的操作信号。记录轴编码器所产生的脉冲并进行量化处理, 测算出箕斗的行程与速度, 将其输入调节系统对矿井提升机进行监视和保护。控制系统给予STEP7软件, 通过结构化和模块化的思想完成提升机的自动、手动和检修, 实现加速、等速、爬行、减速和停车的功能, 并可提供各种保护功能。
矿井提升机的去向信号、开车命令及提升类别信号送入PLC的输入端, 经处理输出各种指令或保护信号。主控PLC通过程序控制高压换向器首得电, 使高压信号送入主电动机定子绕组, 主电动机接入全部转子电阻启动, 然后依次切除8段电阻, 实现自动加速, 最后运行在自然机械特性上。
交流提升机运行时, 旋转编码器跟随主电动机转动, 输出2列A/B相脉冲, 分别接到主控PLC的高速计数HSCO的A/B相脉冲输入端, 由主控PLC根据A/B脉冲的相位关系, 自动确定HSCO的加、减计数方式。
2.变频调速系统
全数字变频调速器为DSP+FPGA结构, 采用32为数字信号处理器, 从而实现对单位功率因数的控制、速度闭环控制、矢量控制和电流闭环控制及故障诊断。
系统主回路为二极管箝位双三电平拓扑结构。整流与逆变结构相同, 出线侧、进线侧每相各串联4个功率器件, 二极管起续流与钳位作用, 直流母线能够输出半电压、零电压和正负电压三种电平。与两电平结构功率器件相比, 三电平结构功率器件的电压仅为前者的一般, 能够有效减少变频系统的干扰, 降低电动机与功率器件所承受的电压, 其开关频率仅为两电平结构的1/2, 能够有效减少系统开关损耗, 且拓扑结构对实现系统模块化设计、增强系统可靠性和维护性也有十分明显的作用。
在系统控制方面, 通过高性能矢量控制法将电动机与功率变化装置实现调速, 对网侧谐波、网测功率因数、电动机定子侧等系统指标进行控制, 使系统在较小进线电抗和较低开关频率运行, 实现能量的双向流动, 避免变频器对电网的污染。通过PWM电路的控制能够使输入电流接近正弦波, 功率因数接近1.整流侧的控制目标位保持输入电流与输入电压的同相位、反相位, 保持直流母线电压稳定, 通过有源前端技术能够有效控制有功和无功电流, 是进线侧的功率因数为1.JIANG给定直流母线电压和实际直流母线电压输入控制器, 得出给定有功电流与无功电流, 并在测量进线侧进线电流, 进行三相至两相变化的坐标变换和旋转变换产生实际有功电流与无功电流, 并将其与给定有功电流与无功电流相比。经比例和积分控制器及比较环节后, 在PWM的调制与IGBT的导通、关断后产生需要的直流母线电压。在直流母线电压保持稳定时, 电动机做功后能量将由网侧流向电动机侧, 电动机机制运行后, 直流母线电压升高, 能量有电动机侧流向网侧, 以满足四象限运行工况。
3.上位机监控系统
上位机监控系统为研华工控机+组态软件结构, 组态软件WinCC即Windows Control Center, 能够实现采集现场数据、处理历史数据、过程控制、安全报警、动画显示、打印报表和监控网络等功能。监控系统包括7个子系统, 即高低压供电系统、提升系统、液压制动系统、故障记录系统、速度图系统、电控原理展示系统和欢迎界面。系统启动后, 用户可根据画面选择窗口, 按照提示进行操作。当系统发生故障时, 不管用户当前位于哪个界面, 屏幕都会立即弹出红色警告小窗口, 显示出故障发生位置和时间, 若显示了较多的故障信息, 则可拖住滚动条进行查找, 故障处理结束后, 窗口也会自动消失, 故障未被排除之前也可手动关闭警告窗口。
三总结
将可编程程序控制器引入矿井提升电控系统, 不仅加强了系统对故障的判别能力, 也将极大地提高系统的安全可靠性和生产效率。该煤矿在对矿井提升机的电控系统进行了以上完善并调试后, 矿井主提升机的提升电流、提升速度和提升周期等指标均有了很大的提高, 达到了性能要求, 且监控操作与保护功能也较为完善, 矿井提升机的可靠性大大提高, 有效避免了因控制系统故障、变频驱动系统故障而导致的提升机停车故障, 极大的促进了矿井的持续生产, 使其经济和社会效益大大提高, 故该方案具有良好的推广价值。
参考文献
[1]何万库.矿井提升机交流拖动系统的变频调速改造[J].起重运输机械.2010 (01) .
[2]樊秀芬.高压变频调速系统在矿用多机驱动带式输送机的应用[J].煤矿机电.2010 (04) .
矿井主提升 篇2
一、使用范围
第1条 本规程适用于主斜井地面转输泵房离心式水泵的操作。
二、上岗条件
第2条 无妨碍本职工作的病症，经过专业技术培训，持证上岗。第3条 熟知《煤矿安全规程》有关规定，了解排水系统，掌握排水设备和启动电气设备的构造、性能、工作原理，并要做到会使用、会保养、会维护、会排除一般故障。
三、安全规定
第4条 上班前保持精神状态良好，班中不做与本职工作无关的事情，遵守有关各项规章制度。
第5条 主排水泵操作工作必须专职。第6条 操作工要严格遵守以下规定： 1.不得擅自调整保护装置的整定值。2.操作高压电气设备时：（1）一人操作，一人监护。
（2）操作者应戴绝缘手套、穿绝缘靴或站在绝缘台上。3.在以下情况下，水泵不得投入运行：
（1）电动机故障没有排除，控制设备、电压表、电流表、压力表、真空表失灵。
（2）水泵或管路漏水严重，吸、排水管路不能正常工作。（3）电压不正常。（4）水泵不能正常运行。
4.操作工在事故处理期间，应坚守岗位。
四、操作准备
第7条 主排水泵启动前应对下列部分进行检查： 1.各部件螺栓是否齐全、紧固，不得有松动。2.联轴器间隙应符合规定，防护罩齐全、可靠。
3.轴承润滑油优质合格，油量适当，油环转动平稳、灵活。4.接地系统应符合规定。
5.电控设备各开关手把应在停车位置。
6.电压、电流、压力、真空等各种仪表指示正常，电源电压应符合电动机启动要求，填充料（盘根）的松紧应适当。
7.根据排水系统不同的工作模式，检查闸阀控制箱、高压开关、管路选择等操作模式是否正确。
第8条 确认待开泵的出水管闸阀在关闭状态，防止水泵带负荷启动。第9条 对检查发现的问题必须及时处理，泵工处理不了的问题应向当班领导汇报，待处理完毕符合要求后，方可启动该水泵。
五、正常操作的水泵启动与停止
（一）就地操作模式
第10条 检查高压开关柜、闸阀控制箱控制，确认所有控制处在“近控”或“现场”位置。
第11条 按照待开水泵在管网上水流方向，分别关闭或开启管道上有关分水阀门。第12条 启动离心泵一般按以下步骤进行：泵体充水→启动电机→打开出水口阀门
1.水泵充水
打开水泵排气孔，当排气孔中水流不再有气泡，说明水泵排气完毕，关闭排气孔。
2.启动水泵电动机
（1）启动高压电气设备前，戴好绝缘手套，穿好绝缘靴。（2）在高压开关柜上，将“分合闸旋钮”转向合闸，启动电动机。3.打开出水口闸阀
待水泵电动机电流达到正常值，使用加力杆，缓缓打开出水闸阀，闸阀打开适当，不可打开过小，防止憋泵，排水泵投入正常运行。观察电流、电压、压力、流量等仪表，触摸水泵前后轴承位置和泵体其它非旋转部分，感觉水泵轴承温度和泵体温度，进一步确认水泵是否运行正常。
第13条 水泵正常停机
1.关闭出水闸阀，使用加力杆关闭出水闸阀，直到闸阀全部关闭。2.切断电动机的电源，电动机停止运行。
（二）现场集中手动操作模式
第14条 检查高压开关柜、闸阀控制箱控制，确认所有控制处在“远控”或“远程”位置。集中控制操作台急停按钮处于开启位置。
第15条 在操作台上预先选择所需的排水管路，两处管路选择旋钮必须选择不同管路。
第16条 在操作台上选择需要启动的水泵，按下启动按钮，水泵将自动启动。
第17条 观察水泵自动启动过程，同时观察操作台显示信息，确定水泵启动成功。
第18条 启动过程中出现无法启动的现象，立即按下停止按钮，更换另一台水泵重新启动。
第19条 水泵正常停机。按下需要停止的水泵的停止按钮，水泵自动停止。
第20条 启动过程中出现重大故障，立即按下急停按钮。
第21条 若是集中控制操作台操作无法启动，则转换成就地操作启动水泵。
（三）远程手动操作模式
第22条 高压开关柜、闸阀控制箱控制的控制调在“远控”或“远程”位置。
第23条 在微机上观察水位，在达到最高水位时开始启动水泵。第24条 在调度室登陆系统，点击远程操作选项，进入远程操作界面，点击需要启动的水泵的启动选项，即可自动启动水泵。
第25条 如果水泵无法启动，更换另一台水泵启动。第26条 如果远程无法启动，转换现场集中操作台启动。
第27条 水泵正常停机。在远程操作界面中，点击需要停止的水泵的停止选项，即可自动停止水泵。
（四）远程自动操作模式
第28条 检查高压开关柜、闸阀控制箱控制，确认所有控制处在“远控”或“远程”位置，在软件设置内将系统设置为自动模式。
第29条 在此种模式下，系统完全按照内部编程自动启动与停止，监控人员必须做好监控工作，及时发现并处理系统报警和文字报警，确保系统正常运行。
第30条 当自动模式不能正常启动水泵时，切换为手动模式。第31条 随着泵的运行时间加长，水泵盘根磨损，管路微漏气现象，在采用
（三）、（四）操作模式时，程序里的真空度可以做小幅度稍微调整，即在上位机监控电脑里的“详细参数”里对每台泵的真空度比较值可做适当加减。如果还是不能上水，必须查明故障原因，排除故障。
第32条 工作水泵和备用泵应交替运行，保证备用泵随时可投入使用。对于不经常运行的水泵的电动机，应每隔10天空转2-3小时，以防潮湿。
第33条 水泵运行中，观察吸水小井水位变化和流量计流量变化，随时注意水泵的声音。
六、巡回检查与维护
第34条 矿井泵工班中应进行巡回检查 1.巡回检查的时间一般为每小时一次。2.巡回检查的主要内容：
（1）各紧固件及防松装置应齐全，无松动。（2）滚动轴承、电机等各发热部位的温度不超限。
（3）水泵填充料（盘根）完好，密封送机应适度，运行中不发热、不进气、滴水不成线。
（4）电动机、水泵运转正常，无异响或震动。（5）电流不超过额定值，电压符合电机正常运行要求。（6）压力表、真空表指示正常。
（7）吸水小井水面深度指示器工作正常，并在正常范围内，吸水小井积淤面距笼头底面距离不小于0.5m。
（8）检查水泵的运行状态，随时观察水泵压力表，若发现水压偏低，应及时检查管路是否有破裂、漏水现象。
（9）观察水仓内淤泥淤积情况，对于淤积严重的水仓，及时汇报队内。3.巡回检查中发现的问题，应及时填写巡回检查记录并报修。第35条 矿井泵工的日常维护内容： 1.轴承润滑
（1）轴承按规定时间要求注油、换油。（2）油脂符合规定，禁止不同牌号油混杂使用。2.更换盘根
（1）盘根老化和磨损后不能保证正常密封时应及时更换。
（2）新盘根的安装要求：接口互错120°，盘根压盖紧到最大限度后拧回0.5-2.5扣，待水泵启动后盘后有水滴出为止。
（3）更换盘根应在停泵时进行，但松紧程度可在开泵后作最后调整。3.定期清刷吸水笼头罩，清除吸水小井杂物。4.定期打开回流管路阀门和搅拌机，清理水仓淤泥。
5.长期停车应在水泵轴套、导翼套、平衡盘套、叶轮挡圈等上涂抹一层黄油，以免氧化腐蚀。
七、特殊操作 第36条 排水泵运行过程中的故障停机
1.泵组运行中出现下列情况之一时，应紧急停机：（1）泵组异常震动或有故障性异响。（2）水泵不上水。
（3）泵体漏水或闸阀、法兰漏水。（4）启动时间过长，电流不返回。（5）电动机冒烟、冒火。
（6）电压降超限，电流值明显超限。（7）其他紧急事故。2.紧急停机按以下程序进行：
（1）在时间允许时，先关闭水泵出水阀门，否则在停机后应立即关闭出水阀门。
（2）拉开负荷开关，停止电动机运行。
（3）汇报队部及调度室，听取处理意见，作好记录。
八、收尾工作
第37条 检查设备，清理和擦净水泵上的油水、污物，保证设备清洁完好，清扫水泵房环境卫生，认真填写各种记录。
矿井主排水泵中段拆卸装置的研制 篇3
摘要：分析了新桥煤矿主排水泵中段部分的结构，叙述了中段部分拆卸装置的研制和使用情况。
关键词：矿井主排水泵中段拆卸装置研制和使用
0引言
河南煤化集团永煤公司新桥煤矿使用的主排水泵型号为MD580-70×9，是一种单吸、多级、节段式卧式离心泵，水平吸入垂直吐出。主排水泵承担着矿井的排水任务，运转频繁，叶轮和导叶经常受到水流的冲刷，磨损和锈蚀速度很快，需要定期对水泵进行生井检修。由于锈蚀的原因，中段部分的拆卸往往十分困难，新桥煤矿在主排水泵检修过程中成功研制了中段部分拆卸装置，取得了良好的效果。
1主排水泵中段部分的结构
主排水泵中段部分主要由中段、导叶、叶辁；导叶套、密封环、键等组成。具体结构如图1所示。
由图中可以看出，中段部分各部件的配合关系如下：导叶镶嵌在中段内，导叶套镶嵌在导叶内，均为过盈配合，而导叶套和泵轴则是间隙配合；叶轮则通过平键和泵轴配合；密封环位于中段和叶轮之间，镶嵌在中段上。由此可以看出，若使用拆卸装置将轴向力作用于中段，则中段可推动叶轮脱出健槽，同时带动导叶脱出，可以达到一次性将一级中段部分全部拆卸的目的。由于轴向力平行于泵轴，且作用于中段部分各部件的非主要接合面，故在拆卸过程中不会造成部件损坏现象。
2中段部分拆卸装置的组成
拆卸装置主要由拉杆、穿杠、千斤顶、销子、支撑架等组成。如图2所示。
2.1拉杆拉杆采用D57mm钢管制作而成，一端设有套环，使用时套在主排水泵中段的挂耳上。拉杆另一端每隔200mm均匀分布D20mm透孔，透孔为调节孔。
2.2穿杠穿杠采用11#矿用工字钢制作而成，两端加工D58mm通孔，拉杆从穿杠通孔中穿过。
2.3千斤顶千斤顶提供拔出中段部分所需的轴向力。
2.4销子销子穿入调节孔内，起到阻止穿杠移动的作用。
2.5支撑架支撑架支撑在拉杆、穿杠和千斤顶上，起到支撑和稳定拆卸装置平衡的作用。
3拆卸装置的使用方法
3.1将拉杆的套环套在主排水泵中段挂耳上。
3.2将穿杠套在拉杆上，销轴穿入调节孔内，拉杆放置在支撑架上。
3.3将千斤顶放在泵轴和穿杠之间，活塞杆顶在泵轴上，底座支在穿杠上。
3.4用手压动千斤顶，缓缓将中段向轴端拔出；
3.5当千斤顶活塞杆伸长量达到其行程的三分之二时，如果中段部分仍没有拔出，此时将销子从调节孔中拔出，更换调节孔，将千斤顶复位。然后继续压动千斤顶，直到中段彻底拔出为止。
4建议
为了增加拆卸装置的稳定性和方便性，建议将本套拆卸装置安装在移动式小车上。
5结语
根据新桥煤矿主排水泵实际检修情况统计，使用此拆卸装置，可使水泵中段拆卸速度提高3倍以上，且可
矿井主提升机电气控制系统设计 篇4
目前国内的矿井提升机有交流绕线式异步电动机转子串电阻调速、直流可逆调速、交流变频调速三种传动方式。矿井作业中最重要的生产设备矿井提升机属于高能耗设备。该设备工作结构复杂, 设备型号和技术参数已不符合现代矿井安全生产要求, 且操作时存在一定的危险性, 取而代之的将会是节能环保、安全高效的全数字化生产模式。变频器调速式矿井提升机能够实现启动时软启动和软停车, 可以有效缓冲对电网的冲击;可根据负载的工作需要自动调整输出功率, 有助于降低能耗。另外, 它可以在平稳、高效运行的基础上平滑连续地调速。由此可见, 在矿用提升机专业领域, 变频器也能得到很好的运用。
1 研究内容
通过对电控系统进行局部的修改、完善, 基于可靠性系统工程的原理综合评价现有提升电控系统, 积极推进新技术、新设备在矿井作业过程中的应用, 通过技术改造促进产品更新换代。基于矿井的生产条件, 通过无触点的PLC逻辑控制系统监控TKD-A继电器-接触器部分, 刷新系统的安全级别, 充分运用PLC的功能提高控制性能, 以减小系统内外部的干扰。本设计利用PLC和变频器相结合的控制系统代替原有的转子串电阻调速部分以及对安全回路的部分进行改造。
2 提升机工作原理
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。工作原理详见图1。
1:卷筒2:钢丝绳3:天轮4:提升容器5:平衡尾绳
3 主提升机电气控制系统硬件设计
3.1 提升机主回路部分设计
主回路由高压供电线路、电动机定子线路和转子线路构成。 (1) 高压供电线路。地面变电所送来的二路6KV电源, 一路工作, 一路备用。高压电源经隔离开关QS控制, 通过高压油断路器QF向提升电动机供电。电流互感器TA1、TA2以不完全星形联结方式连接过电流脱扣线圈AGQ1、AGQ2和三相电流继电器KAC。脱扣线圈AGQ1、AGQ2用于电动机过电流时, 使断路器QF跳闸断电;三相电流继电器KAC用于电动机转子回路电阻切除时的电流控制。电压互感器TV二次侧接有电压表V1和失电压脱扣线圈VSQ。当电网电压低于规定值时, VSQ动作使断路器QF跳闸。失电压脱口线圈VSQ同时受高压装置栅栏门闭锁开关SL和司机脚踏紧急停车开关SF控制。 (2) 电动机定子线路。电动机正常运行时由线路接触器KMX和换向接触器KMZ、KMf的主触头控制;动力制动时, 通过控制电路切断交流电源, 并由接触器KMB主触头接通直流电源进行动力制动。直流电源由KZG型晶闸管可控整流电路提供。整流电路中的电压继电器Ksy用于交流侧的失电压保护, 其触点串接在安全回路中。 (3) 电动机转子回路。电动机转子绕组外接八段附加电阻, 其中两段预备级, 六段加速级, 分别由接触器1KM~8KM控制, 以改变电动机的起动和动力制动特性, 从而满足主提升机工作图的要求。
3.2 变频调速系统的设计
矿井交流提升机TKD电控系统的调速部分采用转子回路串电阻分段控制。该设备陈旧、技术落后, 无法保证系统安全平稳的运行。矿业单位必须加大设备研发和改进力度, 推进矿用提升机系统性能升级。将变频技术与PLC控制技术相结合的变频调速技术应用在提升机控制系统中, 可以实现提升机控制系统升级改造, 从而有效提高系统的稳定性和安全系数。
可编程控制器系一种面向用户和控制过程的通用工业自动控制装置。它基于微处理器, 将计算机技术、数字通信技术、自动控制技术、半导体集成技术整合为一个完整的系统。该系统操作流程简单, 其技术性能稳定可靠, 且与当前的工业环境相适应, 这使得该系统快速成为了现代工业控制的三大支柱 (PLC、机器人和CAD/CAM) 之一。PLC具有程序设计简单、通用性强、抗干扰能力强、可靠性高的技术特点, PLC控制技术代表着当前程序控制的先进水平, PLC装置已成为自动化系统的基本装置。
4 主提升机电气控制系统软件设计
4.1 PLC编程软件的概述
本文拟用一款可兼容三菱各种型号PLC的、有离线仿真功能的编程软件GX Developer进行分析研究。
进入GXDeveloper初始界面后, 在【工程】下拉菜单中, 单击“工程”菜单项, 选择创建一个新工程。在【创建新工程】中填写PLC系列、PLC类型以及程序类型。本设计采用的PLC系列为FXCPU, PLC类型为FX2N (C) , 程序类型为SFC, 单击确定后, 即可进入梯形图编程界面, 开始编程。
程序编写完成后, 下一步就可进行变换和调试了。如果变换没有错误, 就可以进行梯形图逻辑测试启动。在变换过程中, 如果出现错误要进行修改时, 我们既可以在梯形图编程下修改, 也可在助记符方式下修改。
4.2 控制程序流程图
系统控制流程详见图2。PLC控制主程序除了系统初始化、故障自诊断和安全保护以外, 还具有调速控制功能。
系统启动后PLC开始初始化, 基于设计要求对高速计数单元HSC0、HSC1执行定义工作模式、写控制字、写设定值、清零、设置定时中断、连接中断、进入计数功能模块等操作。初始化后进行故障自诊断, 提示提升机初始位置、提升信号、工作手柄和运行模式, 提升下放驱动变频器来对绞车的运行参数进行控制。接收到开车信号后, PLC转入S形速度给定控制。在系统运行过程中, PLC可以接收外部传感器、故障或开关的控制信号, 系统自动转入相应的中断处理程序, 执行过载、过卷、超速保护、松绳等操作, 同时实时监控变频器故障、提升机位置及速度。如果系统突发故障, 会立即转入故障处理程序, 并执行抱闸停车保护, 或进行预警。
5 结束语
本次设计的目的是运用先进的可编程控制器控制提升机电控系统的运行。采用PLC后, 克服了原继电器系统的不足, 系统安全可靠, 性价比提高。变频调速系统在提升机控制中显示出其控制性能优良、操作简便、运行效率高、维护工作量小等诸多优点, 是矿用提升机传动的发展方向。同时还实现了软起动、软停车, 减少了机械冲击, 使运行更加平稳可靠, 适应范围广, 节能效果更加明显。
摘要：本文基于矿井交流提升机安全可靠运行的工作要求, 对矿井交流提升机电控系统进行研究设计, 简单介绍了国内矿井提升机的工作原理。详述了提升机电控系统的硬件设计和软件设计。
关键词：矿井交流主提升机,继电器-接触器控制系统,变频器,PLC
参考文献
[1]乔磊明.矿井交流提升机电控系统研究[D].辽宁工程技术大学, 2007.
[2]李金金.基于PLC控制的变频调速在矿井提升机中的应用[D].太原理工大学, 2007.
矿井运输与提升3 篇5
2.井下运输设备按运行方式分类，有连续运行式和往返运行式两种。连续运行式的特点：1》整机长度与运输距离相等;2>连续运输；3》运输能力与运输距离无关。往返运行式运输设备的特点：1》整机长度远远小于运输距离。2》往返周期时运行，运行中需要操作换向。3》运输能力与运输距离有关，车速不变时成反比。
3.车辆运输中使用的操车设备包含：翻车机，推车机，调度绞车，其他运输设备。
4.承载元件：承载并同货载一起移动的承载机构或容器。
5.牵引机构：克服物料运输阻力用的动力元件。6.导向机构：承载元件和牵引机构的导向元件，物料沿导向机构或相对于导向机构运输。
7.传动装置：保证被运输物料移动用的传动元件。8.运输设备的运输能力：是运输设备在单位时间内所能运送的货载量。
9.运输设计生产率：是由矿山产量任务和它的工作制度所决定的单位时间的运输量。是选择运输设备的原始依据。
10.阻力系数：是等速运行时的运行阻力与运行支撑面上受到的正压力之比。
11.当矿车沿水平直线钢轨做等速运行时，将产生下列阻力：1》轴颈与轴承之间的摩擦力，2》车轮沿钢轨运行时所产生的滚动摩擦阻力；3》车轮凸缘与钢轨间的摩擦阻力。
12.逐点计算法：是计算牵引构件在运行时各点张力的方法，其规则是：牵引构件某一点上的张力，等于沿其运行方向后一点的张力与这两点间的运行阻力之和。
13.刮板输送机的功能：运煤，给采煤机作运行轨道，为拉移液压支架作伸缩油缸的固定点，清理工作面的浮煤，悬挂电缆水管乳化液管，等。
14.矿用刮板输送机按刮板链的形式分有三种：中单链型，边双链型，中双链型。
15.刮板输送机的构成：由机头部，机尾部，中部槽及其附属部件，刮板链，紧链装置，推移装置和锚固装置。
16.电动机与减速器的连接有弹性联轴器和液力耦合器两种。用液力耦合器有以下的优点：使电动机轻载启动；有过载保护功能；减缓传动系统中的震动和冲击；多电动机驱动能使各电动机的负荷较均匀；如果与电动机的特性匹配得当，能增大驱动装置的启动力矩。
17紧链装置的三种形式：1》一种是将刮板链的一端固定在机头架上，另一端绕经机头链轮，用机头部的电动机使链轮反转，将链条拉紧，电动机停止反转时，立即用一种制动装置将链轮闸住，防止链条回松；2》另一种方式与前一种方式基本相同，只是不用电动机反转紧链，而是用专设的液压马达紧链；3》：第三种方式是采用专用的液压缸紧链。
18.第一种紧链方式使用的紧链器有三种：棘轮紧链器，摩擦轮紧链器，闸盘紧链器。
19.推移装置：是采煤工作面内将刮板输送机向煤壁推移的机械。综采工作面使用液压支架上的推移千斤顶；非综采工作面用单体液压推溜器或手动液压推溜器。
20.刮板输送机计算的内容包括：运输能力，运行阻力，刮板链张力，电动机功率，预紧力和紧链力，链子的安全系数等。
21.刮板输送机的运行阻力按直线段和曲线段分别计算。
22.安全系数：是链条拉力与最大张力之比。
23.刮板输送机的满载启动的措施：1》采煤用的刮板输送机要选用运输能力比采煤机生产能力大的机型。2》设计新机型时，要适当的加大电动机的功率，因为刮板输送机的使用条件变化很大。3》必须装用液力耦合器，且应严格按规定液量充填工作液，在运行中经常检查是否保持了规定的充液量，有漏损必须及时补充足量，以使电动机的最大转矩能用于输送机的启动。4》采用双速电动机。5》大功率的刮板输送机应寻求适用地可控启动装置，以为 减小启动时的冲击负荷。
24.转载机的机身分为底板水平段，悬桥爬坡段和悬桥水平段。
25.带式输送机的优点：运输能力大，运输阻力小，耗电量低，运行平稳，在运输途中对物料的损伤小等优点。
26.带式输送机的基本组成：输送带，托辊，驱动装置，机架，拉紧装置，和清扫装置。
27.输送带的种类：橡胶输送带，塑料输送带，钢丝绳芯胶带
28.输送带的连接方式有机械法，硫化法，和冷粘法三种。机械法连接接头有铰接合页，铆钉夹板，和钩状卡三种。
29.托辊的种类：按用途分为承载托辊，调心托辊，缓冲托辊三种外加梳形托辊和螺旋托辊。
30.输送带的驱动装置：驱动装置的作用是将电动机的动力传递给输送带，并带动它运行。功率不大的带式输送机一般采用电动机直接启动的方式；而对于长距离，大功率，高带速的输送机，采用的驱动装置须满足下列要求：1》电动机无载启动，2》输送带的加减速特性任意可调，3》能满足频繁启动的需要，4》有过载保护，5》多电机驱动时，各电机的负荷均衡。31.驱动装置的组成：由电动机，联轴器，减速器，和传动滚筒组及控制装置组成。
32.联轴器按传动和结构上的需要，分别采用液力耦合器，柱销联轴器，棒销联轴器，齿轮联轴器，十字
滑块联轴器和环形锁紧器。
33.传动滚筒是依靠它与输送带之间的摩擦力带动输送带运行的部件，分钢制光面滚筒，包胶滚筒和陶瓷滚筒等。其中包胶滚筒按表面形状不同可分为光面包胶滚筒，菱形（网纹）包胶滚筒，人字形沟槽包胶滚筒。
34.可控启动装置：对带式输送机实现可控启动有多种方式，大致可分为两大类：一类是用电动机调速启动；另一类是鼠笼式电动机配用机械调速装置对负载实现可控启动和减速停车。其中，电动机调速启动可用绕线式感应电动机转子串电阻调速，直流电机调速，变频调速即可控硅调压调速等多种方式。机械调速方式有调速型液力耦合器，CST可控启动传输及液体粘滞可控离合器三种。
35.CST可控启动传输的原理：是在一级行星传动中，用控制内齿圈转速的办法调节行星架输出的转速，使负载得到所需要的启动速度特性和减速特性，并能以任意非额定的低速运行。36.CST可控启动传输对带式输送机有如下功能：1》电动机无载启动；2》输送带的加减速特性任意可调；3》输送带可低速运行；4》冷却系统可满足频繁启动的要求；5》控制系统的响应极快；6》过载保护灵敏；7》多电机驱动时功率分配均衡；8》有多种监视，保护装置，能连续对各种参数进行有效的检测和控制，可靠性高。
37.制动装置：带式输送机用的制动装置有逆止器和制动器。逆止器的种类有：塞带逆止器，滚柱逆止器，异性块逆止器。制动器有闸瓦制动器和盘式制动器两种。
38.带式输送机的计算内容有：输送能力及相关参数，运行阻力，牵引力及牵引功率，输送带强度验算，拉紧力和制动力矩。带式输送机的设计计算分设计型和选型型两种。
39.矿用电机车的优点：牵引力大，维护费用小，可改善劳动条件。缺点：基建投资大。
40.轨道线路的主要参数有：轨距，轨型，坡度，曲率半径。国内标准轨距有600mm,762mm,900mm三种。
41.矿用车辆：有标准窄轨车辆，卡轨车辆，单轨吊挂车辆，和无轨机动车辆。标准窄轨车辆就是通常说的矿车。煤矿使用的矿车类型有：1》固定车箱式矿车，2》翻转车厢式矿车；3》底卸式矿车；4》材料车；5》平板车；6》人车；7》梭车；8》仓式列车； 42.矿车的基本部件：是车箱，车架，轮对，连接器。43.轨道车辆运输的辅助机械设备主要有翻车机，推车机，阻车器，爬车机。
44.矿用电机车的机械设备包括：车架，轮对，轴承和轴箱，弹簧托架，制动装置，加砂装置，齿轮传动装置及连接缓冲装置。
45.直流串激电动机的优点：1》串激电动机启动时，能以不大的电流获得较大的启动转矩，因而在要求相同的启动转矩条件下，可采用较小功率的电动机。2》串激电动机的转矩和旋转速度随着列车运行阻力及行驶条件而自动地进行调节。3》两台串激电动机并联工作时，负荷分配比较均匀。4》当架空电网的电压变动时，只影响串激电动机的转速，而不影响其转矩。5》串激电动机构造简单，体积和质量都较。46.长时功率：是指在电机绝缘材料的允许温升条件下电机长时运转时能够输出的最大功率，主要取决于电机的散热能力。
47.小时功率：是指在允许温升条件下，电机连续运转一小时的最大功率。它是牵引电动机的额定功率。48.牵引电动机的启动方法：1》串接电阻的启动方法，2》川并联启动方法。49.牵引电动机的调速：
（一）改变电动机的端电压；1》串联电阻法；2》串并联法；3》可控硅脉冲调速法；
（二）改变电动机的磁场强度；1》改变激磁绕组的匝数；2》改变激磁绕组的接线。
50.列车运行的三种状态：1》牵引状态，列车在牵引电动机产生的牵引力作用下加速启动或匀速运行。2》惯性状态，牵引电动机断电后列车靠惯性运行，一般这种状态为减速运行。3》制动状，列车在制动闸瓦或牵引电动机产生的制动力矩作用下减速运行或停车。
51.列车运行的静阻力包括：基本阻力，坡道阻力，弯道阻力及气流阻力等。
52.列车组成的计算按三条件来进行：电机车的粘着质量；牵引电动机的允许温升；列车的制动条件。
1.提升设备的主要组成部分是：提升容器，提升钢丝绳，提升机（包括拖动控制系统），井架（或井塔），天轮及装卸设备等。
2.矿井提升系统中较常见的系统：1》竖井单绳缠绕式箕斗提升系统；2》竖井单绳缠绕式罐笼提升系统；3》竖井多绳摩擦式箕斗提升系统；4》竖井多绳摩擦式罐笼提升系统；5》斜井箕斗提升系统；6》斜井串车提升系统。
3.提升容器按其结构分类如下：提升容器｛竖井【主井-箕斗（底卸式箕斗，侧卸式箕斗，翻转式箕斗）；副井-罐笼（普通罐笼，翻转罐笼）】：斜井【箕斗（后壁卸载式箕斗，翻转式箕斗），矿车，人车】｝ 4.防坠器的作用：是当提升钢丝绳或连接装置断裂时，可以使罐笼平稳的支承到井筒中的罐道或制动绳上，避免罐笼坠入井底，造成重大事故。
5.防坠器的工作过程：是当发生断绳时，开动机构动作，通过传动机构传动抓捕机构，抓捕的机构把罐笼支承到井筒中的支承物上（罐道或制动绳），罐笼下坠的动能由缓冲机构来吸收。
6.箕斗的优缺点：优点是，质量轻，所需井筒断面积小，装卸载可自动化，且时间短，提升能力大。缺点是，井底及井口需要设置煤仓和装卸载设备，只能提升煤炭，不能升降人员，设备材料，井架较高，需要另一套辅助提升设备。7.罐笼的优缺点：优点是，井底及口不需要设置煤仓，可以提升煤炭，矸石，下放材料，升降人员和设备，井架较矮，有利于煤炭分类运输。缺点是：质量大，所需井筒断面积大，装卸载不能自动化，而且时间较长，生产效率较低。
8.安全系数：是指钢丝绳钢丝拉断力的总和与钢丝绳计算经拉力之比。
9.矿井提升机的分类：矿井提升机｛缠绕提升机【单绳缠绕（单卷筒，可分离单卷筒，双卷筒）；多绳缠绕—布雷尔式】： 摩擦提升机【单绳摩擦（塔式，落地式），多绳摩擦（塔式，落地式）】｝
10.提升机的主要参数：卷筒直径D；卷筒宽度B；提升机最大静张力Fjmax及最大静张力差Fjc。其中卷筒直径D为选择提升机规格型号的依据，其他三个参数为校核参数。
11.调绳离合器的作用：是使活卷筒与主轴连接或脱开，以便在调节绳长或更换水平时，能调节两个容器的相对位置。调绳离合器可分为三类：齿轮离合器，摩擦离合器，蜗轮蜗杆离合器。
12.提升机的制动装置:由制动器（闸）和传动系统组成。制动器按结构形式分为盘闸及块闸。传动系统控制并调节制动力矩。按转动能源分为油压，气压或弹簧制动装置。
13.制动器的作用：1》在提升机正常操作中，参与提升机的速度控制，在提升终了时可靠的闸住提升机，即通常所说的工作制动。2》当发生紧急事故时，能迅速的按要求减速，制动提升机，以防止事故的扩大，即安全制动。3》在减速阶段参与提升机的速度控制。4》对于双卷筒提升机，在调节绳长，更换水平及钢丝绳时，应能分别闸住提升机活卷筒及死卷筒，以便主轴带动死卷筒一起旋转时活卷筒闸住不动。
14.制动器的要求：一是制动器必须给出一个恰当的制动力矩；二是安全制动必须能自动，迅速和可靠的实现。
15.矿井提升机深度指示器的作用：1》向司机指示提升容器在井筒中的运行位置；2》容器接近井口停车位置时发出减速信号；3》当提升容器过卷时，推动装在深度指示器上的终嵌开关，切断安全保护回路，进行安全制动；4》减速阶段，通过限速装置进行过速保护。
16.深度指示器的类型：（我国常用机械牌坊式深度指示器及圆盘式深度指示器）分为机械式，机械电气混合式及数字式。
17.缠绕式提升机的安装位置的五个参数：1》钢丝绳弦长Lx及偏角；2》井架高度Hj及井筒提升中心线至卷筒中心线距离Ls；3》下绳弦与水平线夹角。18.限制偏角的原因：（1）偏角过大将加剧钢丝绳与天轮轮缘的磨损，降低了钢丝绳的使用寿命，严重时，有可能安生断绳事故；（2）某些情况下，当钢丝绳缠向卷筒时，会发生“咬绳”现象。
19.斜井提升有：斜井串车，斜井箕斗及斜井胶带输送机等三种提升方式。
20.斜井串车提升：有单钩及双钩之分。按车场形式不同又分为采用甩车场的串车提升及采用平车场的串车提升。
21.多绳摩擦提升机可分为井塔式和落地式两种。22.多绳摩擦提升机的结构：主轴装置，车槽装置，减速器，深度指示器，尾绳悬挂装置。
23.钢丝绳张力难以保持平衡的的原因：1》各绳的物理性质不一致，弹性模量不等；2》各绳槽的深度不等；3》钢丝绳长短不一；4》各钢丝绳的滑动不等；5》钢丝绳的蠕动。
24.钢丝绳张力不平衡的改善：设置平衡装置，三类：杠杆式，弹簧式，液压式。
25.提高防滑安全系数的措施：1》研制摩擦因数高于0.2的衬垫材料。2》增加围抱角a；3》采用平衡锤单容器提升；4》加重容器。
矿井主提升 篇6
与国际先进水平相比, 我国提升电控系统总体技术水平不但远落后于发达国家, 同时也明显地不能完全适应煤矿安全生产和现代化建设的需要。为此, 近年来国家煤炭行业主管部门和许多科研、院校及生产企业的工程技术人员进行了大量的技术改造反技术开发, 并取得明显效果。主要表现在: (1) 推广应用动力制动、低频制动、二级制动, 以改善拖动控制性能, 特别是减速段、爬行段的拖动控制性能。 (2) 研制及推广后备保护、井口闭锁装置等, 以改善安全可靠性能。 (3) 开发出全数字交—交变频低频电源。 (4) 研制出一批PLC定型电控及信号产品及少数全数字的电控柜。
2 现场总线技术
2.1 现场总线概述
现场总线技术将专用微处理器置入传统的测量控制仪表, 使它们各自都具有了数字计算和数宇通信能力, 采用可进行简单连接的双纹线等作为总线, 把多个测量控制仪表连接成网络系统, 并按公开、规范的通信协议, 在位于现场的多个微机化测量控制设备之间以及现场控制仪与远程监控计算机之间, 实现数据传输与信息交换, 形成各种适应实际需要的自动控制系统。简而言之, 它把单个分散的测量控制设备变成网络节点, 以现场总线为纽带, 把它们连接成可以相互沟通信息、共同完成自控任务的网络系统与控制系统。它给自动化领域带来的变化, 正如众多分散的计算机被网络连接在一起, 使计算机的功能、作用发生的变化。现场总线则使自控系统与设备具有了通信能力, 把它们连接成网络系统, 加入到信息网络的行列。
2.2 西门子P rofibus总线
西门子公司在PLC领域是有着非常重要地位的制造商。西门子S7系列PLC网络, 采用三级总线复合型结构, 其远程I/O接口在最底层, 现场控制以及控制过程的信号可以连接到总线上。三级总线的中间一级为Profibus现场总线或为多点接口。它可承担现场、控制、监视三级通信。最高一级为工业以太网, 负责传送生产管理信息。在车间级和现场级, 西门子的PLC网络采用PROFIBUS技术连接控制器和传感器、执行器、远程I/O、控制面板等, 将现场设备通过一条总线连接起来。考虑到网络和现场的不同通信要求, 现场控制信号可以连接到AS-Interface或EIB总线上, 再通过转换器接到Profibus-DP上, 也可以直接连接到Profibus-DP上。使用西门子Profibus总线, 可以很容易地实现工业控制系统中数据的横向和纵向集成, 很好的满足工业领域地通信要求, 用户也可以很方便地实现对整个网络的监控。
3 西门子P rofibus通信在矿井主提升机中的应用
3.1 系统特点
本系统是针对我国目前交流提升机电控技术落后、安全性能差、不易维护的状况, 经多年的理论研究和工程实践, 在解决了交流提升机电控系统中的系统结构关键元件等多项关键技术问题的基础上而研究的新系统。其特点表现为:
(1) 全数字化控制技术。采用技术成熟、性能稳定的可编程序控制器为控制核心, 利用其数据处理和逻辑处理等功能, 实现提升运行控制、监视和保护。 (2) 提升终端位置控制和双线制行程--速度比视。采用相对主控独立的PC机, 实现提升减速、爬行段速度控制, 并由双PC实现行程、速度的监视、保护, 可完全取代原机械式深度指示控制装置和后备保护装置, 确保提升运行准确、可靠。 (3) 双线制安全监视和安全回路。采用双PC或PC+继电器构成双线制安全监视、控制和安全线路, 提高系统安全可靠性。 (4) 控制功能完善、维护简便。控制程序采用模块式结构, 适用性强, 易于理解、调试和维护方便。 (5) 可靠抑制高压真空接触器操作过电压。另具有相对独立的消弧检测单元, 确保可靠运行。 (6) 转子真空接触器使用措施得当:可减少分断低频率和提高工作可靠性。 (7) 低频电源结构有特色。低频电源可以较大范围调压、调频, 能满足用户的多种要求。 (8) 改造与生产两不误。改造中采用的新老系统转换方案, 可不影响正常生产。
3.2 控制器构成及双可编程序控制器的应用
一般计算机提升行程—速度控制器均由如下部分组成:电源部分、计算机部分、信号输入部分、显示部分以及外围传感器、接口等。系统原理图如图1所示。
由于提升机要求极高的安全性, 为了避免由于控制器故障危及整个提升系统的安全可靠性, 在速度控制器中采用2台PLC, PCⅠ采用SU-6MPC机, 完成控制器对提升行程、速度的控制功能、显示功能以及监视保护功能;PCⅡ采用SZ-4PC机, 完成对PCⅠ机的运行监视, 防止因PCⅠ故障引起提升运行的其他故障, 还完成各项后备监视保护功能。2台PC机相互监视, 分别对提升行程、速度进行监视保护。实现了双线制工作方式, 提高了控制器装置和整个提升系统的安全可靠性。
摘要：通过介绍我国矿井提升机的系统改造途径和技术要点, 提出利用西门子Profibus总线技术对矿井提升机进行改造是一种有效可行的措施, 并介绍了现场总线技术的基本概况, 最后将Profibus通信与矿井主提升机加以结合实现。
关键词：Profibus,现场总线,矿井,提升机
参考文献
[1]卢燕.矿井提升机电力拖动与控制[M].北京:冶金工业出版社, 2001
[2]马建民, 赵增玉.现代提升机数字控制系统[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2002
矿井主通风机的选型设计 篇7
关键词：主通风机,变频控制,节能,选型,防爆电机
目前国内大型矿井在主通风机选型时, 为考虑通风安全, 风量、负压等数值选取偏大, 造成风机能力过大, 往往形成“大马拉小车”情况。在满足安全生产的情况下, 对主通风机进行合理的选型, 不但会为煤矿带来明显的经济效益, 也可减排噪声污染, 具有十分重要的意义。
1 概况
唐家会矿井设计生产能力6.00Mt/a, 矿井为瓦斯矿井, 各煤层瓦斯含量均较低。采用中央并列式通风系统, 抽出式通风方式, 主斜井、副立井进风, 回风立井回风。
矿井于2010年11月开工, 预计2013年投产。前期井下共布置一个综采工作面, 1个综放工作面, 4个综掘工作面, 2个岩巷掘进工作面;困难时期时, 井下共布置2个综放工作面, 6个综掘工作面, 3个岩巷掘进工作面。根据风量及负压计算得:前期矿井需风量为252m3/s, 负压为631.43Pa;后期矿井需风量为280m3/s, 负压为2588.81Pa。
2 通风设备方案比较
由于矿井施工速度快, 建设周期短, 在三井贯通后主通风机即投入使用, 在初期矿井需风量及负压较小情况下, 要求主通风机各工况点达到最佳, 且主通风机房施工及主通风机安装必须短期内完成, 综合以上因素, 最终优选了3种方案, 具体如下:
方案一:选用FBCDZ型矿用防爆对旋轴流式通风机, 属于国内90年代中期开发的产品, 已经在国内矿井得到大量的应用, 其两级叶轮既是工作轮又互为导叶, 反转反风, 反风量较大, 反风时间短;佩带风门、消音器、扩散筒, 安全简单、施工周期断, 维护工作小;不需要建风机房、可露天布置。但是由于通风机电动机安装在风机轮毂内, 需要装设防爆电动机。
方案二:选用的ANN型轴流式矿井通风机是Howden公司的产品, 采用C型轮毂比以往的N型轮毂强度高, 更安全可靠;风机技术性能先进、运行效率高、高效区域宽广。采用动叶可调的调节方式, 启动力矩小, 并可适时不停机调节叶片角度以适应风量负压要求;该风机采用反转反风, 反风时间短;结构设计合理, 主电机安装在进风侧, 传动轴较短, 便于安装、维护;产品佩戴集气箱、电动百叶风门、润滑油站、风压测定装置、消音器等、成套性强, 噪音小。但是该风机由于主要部件在国外生产, 备品配件价格比较高, 加工时间较长。
方案三:选用的GAF型轴流式矿井通风机是80年代全套引进TLT公司技术, 由上海鼓风机厂生产。采用停机一次性整体调节叶片角度方式, 反风量大;产品佩带消音器、箱式风门、轴承润滑站、喘振报警装置、通风测定装置等, 成套性强。但由于主电机安装在出风侧, 同时扩散塔较高, 为避免基础的不均匀下沉, 基础处理难且工程量大;占地面积较大, 安装调试复杂, 施工周期长, 装置设备多、维护量稍大。反风时需要调节叶片角度, 操作时间长。
通过以上3种方案比较, 决定选用方案一FBCDZ型矿用防爆对旋轴流式通风机。
3 选型计算
1) 经计算前期风机风量为277.2m3/s, 负压为831.43Pa;后期风量为308m3/s, 负压为2788.81Pa。矿井初期生产时, 不采用临时主通风机, 而是直接采用永久主通风机, 由于初期矿井需风量、负压较小, 与矿井通风容易时期风量、负压相差较大, 决定采用单机变频方式来达到运行的最佳工况, 变频后工矿点及风机曲线见下图。
FBCDZNo.36主通风机单级变频运行性能曲线FBCDZNo.36主通FBCDZ-10-№36型主通风机, 单级变频运行曲线。
经验算, 在风机运行初期如果不使用变频装置, 则风机能耗大于国家发展改革委、国家环保总局《关于印发煤炭工业节能减排工作意见的通知》发改能源[2007]1456号文件中关于“主通风机电耗, 轴流式应低于0.44千瓦/·百万立方米帕”的要求。并且风机运行前期工矿点效率过低。为提高风机工作效率, 在矿井生产初期及通风前后期, 风机均采用变频运行, 能达到最佳工况点。
4 选型结果
通风机:FBCDZ-10-№36型防爆对旋轴流风机2台, 1台工作、1台备用。
电动机:矿井移交生产时期配南阳防爆电机厂生产的YB系列10极电机, 功率2×280kW, 电压10kV, 移交生产时期电机单机运行, 并配变频装置一套;运行前期配YB系列10极电机, 功率2×280kW, 电压10kV;运行后期配YB系列10极电机, 功率2×710kW, 电压10kV, 风机运行前、后期更换电机。
根据以上参数, 选用的FBCDZ-10-№36型对旋防爆轴流风机, 它具有高效、节能、低噪声, 节约基建投资和反风速度快的特点。该风机噪声小, 可不设消音器, 并可反转返风, 风门选用2台电动蝶式风门, 功率11kW, 电压380V。
5 结论
在主通风机选型上, 一是必须根据矿井生产实际, 准确计算出矿井前后期需风量及负压变化情况, 在此基础上, 进行主通风机合理选择;
二是合理选用配套电机, 防止前期大马拉小车和后期小马拉大车现象;
三是瓦斯含量较低的矿井中, 选用FBCDZ系列防爆对旋轴流风机, 不需建造扩散塔, 施工周期短, 资金投入小, 采用变频控制系统后更是具有节能降耗的重要优点。
参考文献
提高矿井主排水泵运行效率的探讨 篇8
煤矿是耗能大户。在煤矿矿井的作业过程中, 机电设备的耗能最为严重, 其中以井下主排水泵的能耗最高。提高水泵的运行效率, 降低能源消耗是需要重点解决的问题, 对于我国节能减排具有非常重要的意义。
二、主排水泵相关概念
1、水泵的特性
矿井排水设备一般采用离心式水泵, 其特性曲线如图1所示:在扬程曲线H=f (Q) 上, 随流量Q的增加, 扬程H逐渐下降, 对于常用的后弯叶片水泵, 扬程曲线一般是单调下降的;水泵的轴功率曲线N=f (Q) 随流量Q的增加而逐渐升高, 当Q=0时轴功率最小;水泵的效率曲线η= (Q) 呈驼峰状, 当Q=0时效率η=0, 随流量的增大, 效率急剧增加, 当达到额定流量时效率最高, 流量继续增大效率随之减小。
2、排水设备效率
矿井排水设备包括水泵、管路和电动机, 其运行效率及经济性一般用吨水百米电耗 (即水泵将1t水提高100m所耗的电量) 来评价。若水泵工况点的流量为QM, 扬程为HM, 效率为ηm, 水泵与电动机间的传动效率为ηc, 电动机效率为ηd, 电网效率为ηw, 实际扬程为Hsy, 则排水设备的吨水百米电耗为:
三、泵件的损坏机理
1、汽蚀破坏
井下生产运行的过程中, 灰池内的水流入到水井中时, 会有大量的煤灰被携带到水井中, 经过检测在冒灰水中的灰含量就达到8000mg/L, 煤灰水中的煤灰硬度比较低, 粒度也比较小, 一般情况下在泵件的运行过程中不会对泵件产生磨损, 对泵件的运行影响较小。但是, 水中含有的煤灰会造成汽蚀产生提前, 在泵件运行的过程中汽蚀会对泵件产生一定的磨损, 煤灰对汽蚀形核有一定的促进作用, 煤灰充当了汽蚀核, 造成空泡提前形成, 汽蚀也因而产生。另一方面, 由于煤灰的数量较大, 在水中会发生沉淀现象, 沉淀的煤灰会造成吸水量的堵塞, 使在吸水的过程中产生阻力, 在运行的过程中叶片入口压力区的压强低于本区域饱和蒸汽压时, 汽蚀就会出现, 这样在叶片运转的过程中就会因为压力小而气化, 气化的水泡在运转到高压区域时又会随着压力的增加产生凝结, 凝结的过程中体积会减小, 在气泡体积迅速减小的过程中会产生很大的水力冲击, 造成泵件内附着有空洞的金属表面疲劳而剥蚀。在汽蚀发生的过程中, 水中溶解的活性物质还会对泵件产生一定的腐蚀, 这样就在一定程度上加快了泵件的磨损速度。
2、机械性磨损
泵件运行过程中的机械磨损属于可控性磨损, 这种磨损是正常的消耗磨损, 往往对泵件的运行影响较少。泵件和金属颗粒或硬质颗粒之间的磨损则对泵件的影响比较大, 分为研磨性磨损、切削磨损、斜向磨损、变形磨损等四类。
(1) 变形磨损。在泵件运转的过程中, 由于硬质颗粒高速运动, 会将直接冲击泵件的表面, 在极短的冲击时间内会产生很大的力, 产生的力会造成泵件的变形。为了减少这种磨损的发生, 对泵件的韧性进行改变, 提高泵件的韧性, 降低硬质颗粒对泵件的冲击, 降低变形磨损的发生。
(2) 切削磨损。在泵件运转的过程中, 金属颗粒或硬质颗粒从不同的角度对泵件的表面进行撞击, 在撞击的过程中就会造成泵件的磨损。为了降低这种撞击对泵件表面产生的磨损, 要提高泵件表面的剪切强度, 减少硬质颗粒对泵件表面冲击时产生的切削磨损。
(3) 斜向磨损。切削磨损和变形磨损的结合就会产生斜向磨损, 斜向磨损承受着双重冲击力, 对泵件产生的磨损也是最大的。要想降低斜向磨损就要想方设法提高泵件的综合性能, 保证泵件有一定的韧性和剪切强度。
(4) 研磨性磨损。金属颗粒或硬质颗粒对泵件的表面以高压的形式进行磨损, 在泵件的表面产生一定的研磨力, 造成泵件的磨损。为降低研磨性模塑就要提高泵件的硬度, 使泵件的表面硬度能远远大于金属颗粒的硬度, 这样就能降低泵件的磨损。
3、电化学冲蚀磨损
目前使用的泵件一般都是由金属构成, 在运转的过程中会形成一个微弱的电解池, 随着运转时间的延长, 泵件的表面就会发生电解, 这样就加速了泵件表面的磨损速度。根据使用要求的不同泵件的材质也各不相同, 在使用的过程中电解程度也会不同。在泵件表面电解的过程中会出现一层低于表面强度的腐蚀层, 这在一定程度上就增加了泵件表面的磨损速度。
在煤矿水泵运行的过程中产生泵件的磨损是以上三种磨损共同作用的结果, 因此在使用的过程中要根据煤矿的实际条件对水泵的型号和材质进行选择, 使其适应煤矿生产的需要。
四、水泵效率低的原因
某矿井下使用D型、sh型泵效率低的原因主要是泵件材质耐汽蚀、耐磨性能差、磨损快, 其次是水中固体颗粒含量大, 堵塞部分或全部流道。
1、叶轮材料:目前该矿主排水使用的叶轮, 其材料都是铸铁, 其耐汽蚀、耐磨性能相当差, 从拆检情况看:sh型的叶轮、D型泵首级叶轮都发生程度不同的汽蚀现象, 轻者为蜂窝状, 重者穿孔, D型泵的次级叶轮也有程度不同的磨损痕迹, 其入口边缘磨损后, 由于入口角改变, 产生不正常的入口冲击, 增加了水力损失, 造成水泵效率下降, 穿孔的情况更严重。
2、密封环、导叶套的材料均为灰生铁, 耐磨性能也不能满足要求。从拆检情况看, 密封间隙处磨损比较严重, 主要是由于密封间隙承受研磨性磨损, 切削磨损及电化学冲蚀磨损的综合作用, 磨损后密封间隙加大, 泄漏损失增多, 流量减少, 效率下降。
3、平衡板、平衡盘选原设计为3Cr13。而从市场上购买的都是铸铁, 其耐磨性能差, 磨损较快, 一方面造成泄漏量增大, 水泵效率降低, 另一方面使轴功率增加, 水泵效率下降, 甚至无法使用。
4、水质中的固体颗粒含量大, 造成叶轮被堵塞, 效率下降, 由于煤灰水溃入井下或水仓, 沉淀物比较多, 水中挟带的固体颗粒堵塞了全部或部分的叶轮流道, 效率会大幅度下降。
五、提高水泵运行效率的措施
要提高水泵的效率, 必须根据水质情况对泵的型号、泵件材料进行选择, 使水泵能保持在高效的状态下运行, 措施如下:
1、与生产厂家联系定做耐汽蚀、耐磨性能好的泵件, 如:
首级叶轮选用锡青铜材料, 次级叶轮、导叶、前后轴套、中间套等用耐磨合金球墨铸铁, 各级叶轮锒装2Cr13不锈钢口环, 前段、出口段的口环选用锌基合金;平衡板、平衡盘按原设计用3Cr13。
2、在泵的使用中采用抗汽蚀措施:
(1) 改善泵吸入装置, 增加有效汽蚀余量。 (2) 加强泵过流部件的维修。 (3) 其他方法, 如采用降低汽化压力等。
六、实施矿井远程监控
远程监控是在煤矿水泵运行过程中采用的先进技术, 它能在地面上对水泵的运行情况进行检测, 对出现异常的情况进行控制, 主要是通过信号交换设备对水泵的运行情况进行控制, 通过计算机控制程序将水泵的运行画面传递到地面, 地面通过PLC对水泵的运行情况进行监控。通过远程监控系统可实现水泵的远程自动运行, 能对出现的问题进行预报, 对运行的历史曲线进行查询。同时, 井下装设防爆型网络摄像机, 通过光纤将图像传送到地面系统, 地面调度中心通过硬盘录像机将画面发送到地面工业电视上。
七、结束语
煤矿在水泵的选型和选材上要进行认真的研究, 对出现的问题要通过科学手段加以解决, 进而发挥水泵的高效运行。
摘要：本文通过分析当前矿井主排水泵的运行存在问题和水泵破坏机理, 对提高水泵运行效率进行了重点分析, 以供参考。
矿井主排水系统的优化设计与改造 篇9
1 改造和优化泵房
1.1 泵房底板问题
当前绝大部分矿井都通过冲水的形式来打扫泵房,因此在对泵房地面进行设计时,为了使水流能够流向吸水小井,避免泵房积水,应该使泵房地面具有一定的坡度[1]。
1.2 泵房断面问题
如果设计较大的泵房断面有利于日常维修、扩容改造、泵房断面拆除和安装,但是具有较大的工作量。而且如果井深地压较大,还可能加速变形。因此矿井在对泵房的高度、宽度和长度进行设计时尽量选取较大的数值。
1.3 泵房通风问题
在矿井直接排水系统中,一般在井筒附近设置泵房。井筒附近具有较好的通风条件,如果需要联合运行多台泵,则应该设置临时的通风设备。在分段排水系统中,没有在副井附近设置当下水平泵房。当下水平泵房必须具有良好的通风条件,而且其通风往往不及上水平泵房。
2 对矿井主排水系统进行优化设计和改造
2.1 选择主排水泵
在矿井主排水系统的优化设计中,离心水泵的应用越来越普遍。这是由于离心水泵便于维护,具有较低的设备投资和较高的运行效率,因此隔爆型电动机组和卧式离心泵的基础模式在很多矿井主排水泵房中得到了应用。井下各局供排水场所可以选择风动潜水泵,或者小流量低扬程防爆潜水电泵,这两种排水泵运行方式相对灵活,而且安装比较简单。
离心水泵包括泵架、泵轴、叶轮、泵壳,这种抽水机械主要是对水的离心运动进行利用。当叶轮淹没于水中时,离心水泵的内部就会出现真空,从而能够进行排水。因此要使离心水泵能够正常工作,在启动前就应该注满水。启动之后泵中的水在叶轮的带动下开始高速旋转,出现离心运动,然后被甩出和压入水管。水的甩出减小了叶轮附近的压强,从而形成了一个低压区,避免外部的水进入泵内。这样一来随着离心水泵的转动,低处的水就不断地被抽到高处。要保障矿井主排水系统的运行可靠性,就必须保障注水环节的可靠性。大气压决定了离心式水泵的吸水扬程,也就是其抽水高度,在离心式水的吸水扬程中,1标准大气压能够对10 m高的水柱进行支持,通过大气压将水压进低压区,因此10 m是离心式水泵的吸水扬程理论极限值,一般情况下实际的吸水扬程难以达到理论极限值,这主要是由于离心水泵汽蚀的存在[2]。气蚀属于液体动力学现象,能够腐蚀金属。在离心水泵中出现气蚀会造成金属表面的麻点、穿孔甚至剥落,直至整个壁面被穿空。因此在离心水泵的吸程中要对气蚀的余量进行预留,也就是从最大吸水高度中减去吸水管路的沿程阻力损失和气蚀余量,将离心泵的吸水高度得出来。事实上离心泵的制造厂商会根据实验将实际允许吸上真空高度的Hs值确定下来,并提供给用户,一般情况下为4~6 m。
2.2 设计水仓的容量和长度
一般情况下水仓内的流速不超过0.005 m/s,最长停留时间为6 h,水仓的最小长宽为110 m。如果就较小的矿井涌水量,可以适当地延长水泵的持续运行时间,同时提高水仓的有效容量,从而达到避峰填谷的目的。
应该对当前的水槽设施进行一定的改造。在建设初期底板一般略低于道木,便于底板积煤和人员行走,如果矿井的清仓较少,那么往往会铺设临时道。在正常生产的过程中,如果需要清理和探查水仓,则应该在巷顶或巷帮上预留照明挂钩和风筒挂钩。在改造时还应该对清仓设备的安装预留设施进行考虑。例如:如果进行水力清仓,就应该对管路托梁进行预留。应该将沉淀池设置在水仓的入口处,并且牢固地浇筑水仓,避免其漏水。
2.3 选择和安装排水管
如果排水管路需要对一定的流量进行排送,那么为了减少扬尘损失,降低能耗,就应该适当地扩大管径,但是这也会增加基建投资。而且在水泵运行的过程中管径过大,可能会造成电机过载的问题。但是如果管径过小,尽管可以减小基建投资,但是却会造成主排水系统的能耗过高,而且具有较大的扬程损失。管径较小的水管很容易结垢,一旦排水管结构,会进一步加大扬程损失[3]。
排水管的经济流速一般为1.5~2.2 m/s,管内流速不得低于0.8 m/s,否则排水管内可能会出现严重的挂污。吸水管的流速一般为0.8~1.5 m/s,但是还要对灾害排水和正常排水这两种情况进行分别考虑,制定排水管的流速上限。如果管路直径为150 mm,最大流不得超过2.45 m/h,最大流量不得超过154.8 m3/h;如果管路直径为175 mm,最大流不得超过2.49 m/h,最大流量不得超过216 m3/h;如果管路直径为200 mm,最大流不得超过2.69 m/h,最大流量不得超过299.88 m3/h;如果管路直径为250 mm,最大流不得超过2.72 m3/h,最大流量不得超过479.88 m3/h;如果管路直径为300 mm,最大流不得超过2.71 m/h,最大流量不得超过691.2 m3/h。还要考虑到排水管的壁厚,尽量选择较大的附加厚度进行计算。
排水管路的安装可以分为两种形式:另作管路钻孔、井筒内安装。井筒内安装的缺点在于容易产生伸缩变形,管路容易锈蚀,但是其维护量较小,安装投资少。相反管路钻孔需要较大的初期投资,但是能够减小温差变形,避免管路锈蚀,无需后期维护。当前很多矿井开始应用特塑钢编复合管、聚乙烯涂层复合钢管,这两种钢管管壁不易结垢、阻力小、耐腐蚀。
要注意避免产生水锤,在管路流速为1.2 m/s、排水管路长、排水任务重、矿井较深的排水系统中,很容易出现水锤的问题,水锤会造成井筒排水管路的变形,同时破坏泵房内的环形管,损坏逆止阀。停泵不利和停电都可能造成水锤,应该尽量减少弯头的管线,牢固的固定排水管,加装水泵多功能逆止阀,尽量实现合理供电,减少电气故障的发生。为了实现变频控制,还可以使用泻压溢流装置[4]。
2.4 设计和改造注水方式
只有当离心水泵的泵腔中都注满水时,才能对离心水泵进行启动。当前主要有两种离心水泵冲水的方法,分别为射流泵抽真空和真空泵抽真空,矿井也可以根据自身的考虑将两者互为备用。
射流泵抽真空的动力源是压缩空气或压力水源,是一种纯机械装置,这种充水方式具有较低的能耗,但是具有相当复杂的管路闸阀系统,而且每次启动都需要使用压缩空气或压力水源,具有比较复杂的自动化控制,需要较长时间进行启动,而且很容易出现管路系统漏气的问题。
真空泵抽真空方式的抽真空系统,主要包括真空表、电磁阀、管路、真空泵,但是这种方式同样具有自动化控制复杂、启动时间长、管路闸阀系统复杂的缺点,且需要配置真空泵,要占用较大的泵房硐室空间,而且也容易出现管路系统的漏气。
要启动水泵,必须对启动的各个环节进行精确的计算。如果使用人工计算具有较大的工作强度,而且操作过程相当繁琐,错误率较高,很容易出现多泵磨损不均的问题。因此在对矿井主排水系统进行优化设计时,可以在水泵房设备中运行集中控制器,实现在线监视,能够对闸阀的开关及开度和水泵的启停进行手动和自动控制,而且具有自动诊断功能。经过改造之后的矿井主排水系统能够实现集中管理和优化管理,安全效益和经济效益都得到了明显的提高。而且老矿井排水系统存在的漏水问题得到了妥善解决,避免了水淹大巷的情况出现,保障了矿井的正常提升和生产,具有良好的效益。
3 结语
通过对矿井主排水系统进行优化设计和改造,能够进一步提高矿井主排水系统运行的可靠性和安全性,使矿井主排水系统更加完善,对原有的泵房、水仓等进行进一步的改造。与此同时,矿井主排水系统中还应该对照明系统、消防系统、电缆吊挂进行科学的设计。
摘要：矿井企业要降低生产成本,提高生产效率,就应该对矿井主排水系统进行有效的优化设计和改造。应该通过优化设计和改造,保障矿井主排水系统运行的安全性和可靠性,同时不断地降低矿井主排水系统的能耗。该文针对矿井主排水系统的优化设计和改造提出了一些具体措施,供相关人员参考借鉴。
关键词：矿井主排水系统,优化设计,改造
参考文献
[1]李令德.矿井主排水系统检验若干问题探讨[J].科技传播,2014(17):226-227.
[2]王培培,任家富,孙秀丽.煤矿排水系统的自动控制与监控[J].中国集成电路,2013,22(7):83-86.
[3]张乐芳,李超.嵌入式技术在煤矿排水系统中的应用[J].煤炭技术,2013(10):148-150.
浅析矿井主井皮带机电控系统改造 篇10
1 主井皮带机电控系统改造前的状况
跃进煤矿始建于1958年, 主要经营煤炭的开采, 其主井皮带机旧电控系统提升能力设计小, 设备陈旧、技术落后, 存在着很多的问题:
1.1 电控系统故障率偏高
皮带机易出现故障的两个部分:电气部分和机械部分。一是, 该电控系统电气部分中的任何一块插件或者任何一个焊接点出现故障, 都会引起整个皮带机的电控系统不能正常运转, 导致突然紧急停车。二是, 该电控系统机械部分使用时间较长, 设备零部件不同程度出现磨损、疲劳、老化, 故障率不断上升, 给安全埋下隐患。
1.2 皮带运行中电控系统稳定性差
皮带在运行中, 由于受到煤炭湿度及皮带阻力的变化等因素影响, 引起电控系统稳定性的变化, 皮带易出现上下震动, 造成煤屑洒落, 需要人员经常清理。同时, 由于皮带震动, 已造成跑偏, 维修人员需要经常根据现场情况对其进行调试维护, 这会严重阻碍矿井的安全生产。
1.3 启动制动时间长, 可靠性差
在实际的工作中, 由于皮带机的启动加速, 再到减速停止等环节都是皮带司机通过信号联系操作控制按钮来完成的, 因此, 操作程序相当麻烦。而且, 在加速和减速阶段电机负荷大使的工作电压极不稳定, 致使电控系统可靠性大大下降, 导致皮带机运行时间加长。
2 主井皮带机电控系统改造方案
2.1 主井皮带机电控系统改造的主要设备
1) 主控部分。新系统的控制部分采用焦作华飞生产的高性能主控台, 使用FX2N型可编程控制器做为系统的主控核心, 并配以检测、控制模块, 完成对皮带机运行过程中的闭锁控制、加速电流时间控制、速度闭环控制、各种情况下的安全保护和各种工作状态显示。
2) 直流调速部分。采用西门子公司的6RA70直流调速装置向直流电机电枢供电, 实现对电机启动、调速等过程控制。同时, 该装置上设置有OP1S操作面板, 具有运行参数的实时显示, 运行故障查询和参数设定功能。
3) 皮带机保护监测部分。新系统在皮带机头增设了下煤位保护、低速打滑保护、跑偏保护、温度保护、烟雾保护等多种保护功能。同时, 新系统还设有声光监测信号, 对皮带机的不同工作状态进行不同的声光信号表示。该保护监测部分具有显示直观、性能可靠, 安全简单, 使用方便等特点, 完全满足煤矿安全规程的要求。
2.2 电控系统改造方案实施的步骤
1) 采用日本三菱公司的FX2N型PLC作主控器件, 配以转换、监测模块组成主控台代替原来电控系统的主控屏、操作台。
2) 皮带机电机测速装置采用测速编码器代替原测速发电机, 其具有高精度、高速、连续测量等优点。
3) 利用PLC扩展接口, 增加皮带保护功能, 并将脱槽、局部过载等保护进行区分。
4) 新系统操作台中增设了双投开关, 可以选择两套电控中任意一套使用 (包括显示, 安全控制等) , 此开关操作方便, 简单明了。
3 改造后的皮带机电控系统主要功能特点
1) 新系统控制精度高, 运行稳定, 安全保护功能齐全, 维护检修方便。直流调速装置的操作面板可方便地实现调速装置的功能、参数设定, 方便快捷;主控台触摸屏可实现系统中各种参数的显示、梯形图状态显示、皮带机速度动态显示等, 并为以后系统功能的扩展留下了充分的余地。
2) 皮带机电机启动平稳, 无冲击, 同步性较好, 能够自动达到功率平衡, 降低了电机的噪音和故障率。
3) 可实现控制系统的自捡、报警、信号记忆及相应的图文、数字显示、查询和打印功能。
4) 新系统现场变更控制内容十分简单, 安装调试容易。关键器件采用高可靠性进口产品, 电子元件全部进行老化筛选, 保证了产品质量。采用模块式结构, 一旦电路出现故障, 可快速更改, 不影响生产。
5) 新系统设备构成简单可靠, 体积小重量轻, 减少了基建投资。
6) 新系统中PLC留有不少于10%的扩展余度, 以备将来增加新的要求, 并能根据现场情况随时增加相应功能。
4 效果分析
1) 故障率较以前明显下降, 从新电控投入运行以来, 由于电控元件故障由原来每周10小时降为每周3小时。原设备常发生电控故障的事故停机几乎不存在。维修工由3人减小至1人。新电控采用集成电路控制使我矿主井提运设备正常运行时间有效延长, 提升能力比原来提高了5%左右。
2) 平衡性能和调速性能大大提高。原有设备经常出现起动, 变速过程中抖动大, 甚至出现煤量大时起动瞬间下滑。新电控使用后, 起动速度平稳, 不再出现打滑现象。可见直流闭环控制, 双CPU控制大大改善提升机状况。
3) 实现了两套电控由一个操作台控制, 两套系统互为备用的难题。两套电控系统内部作用部件、参数相同, 通过合理调试试验, 两套系统能够兼容, 共用一个操作台。
4) 实现了四象限运行。对新机进行四象限运行试验, 通过测试发电回馈状态完好。同时, 控制柜采用集成化、数字化, 能有效提高减能节耗指标, 据统计每月节电1.9万度 (0.8万元) 。对我矿总体节能有很大推进作用。
该主机皮带机电控系统改造后, 实现了可靠的运行。不仅提高了我矿自动化管理水平, 还提高矿井的抗灾能力, 保证了职工人身安全, 还获得了良好的经济效益。
参考文献
[1]金丰民.带式输送机实用技术.冶金工业出版社.
[2]李发海, 王岩.电机与拖动基础.清华大学出版社.