提升系统总变位质量及矿井阻力的测定.pdf

大型矿山机械设备技术测定与分析 矿井提升机 Mine Hoist 一、 提升钢丝绳安全系数的验算 the checking computations for hoist steel cable 二、 提升系统总变位质量及矿井阻力的测定 the mesuration of mine resistance and general change location quality for hoist system 三、 提升速度图的测定与验算 the mesuration and checking compution of hoist hodograph 四、 提升力图的测定与验算 the mesuration and checking compution of hoist force-graph 五、 交流拖动电动机功率验算与测定 the mesuration and checking compution of power for A.C. drag electromotor 六、 起动电阻的计算及测定 the calculation and checking compution of jump-start resistance 七、 控制系统继电器测定 measurement of control systems control replay 八、 制动系统性能测定与验算 meausurement of power brake electrical source 九、 钢丝绳与衬垫之间摩擦系数测定 measurement of confriction coefficient between steel wire ropes bearing strip 1／2 页）[2008-6-27 150234] 大型矿山机械设备技术测定与分析 十、 钢丝绳与衬垫之间滑动测定 skidproof factor 十一、 钢丝绳张力不平衡测定与调整 measurement adjustment of steel wire ropess tensive balance state 首页 设计资源 下一页 返回 2／2 页）[2008-6-27 150234] 提升钢丝绳安全系数的验算 提升容器自重或载荷重力的测定 提升钢丝绳安全系数的验算 提升钢丝绳安全系数的验算 the checking computations for hoist steel cable 为了对提升钢丝绳安全系数进行验算，应该了解提升系统的有关参数，如容器自重Qz ,提升载荷 Q，矿车自重Qc及钢丝绳的技术数据等。 一、提升容器自重或载荷重力的测定 the mesuration of hoist container deadweight and load gravity 用拉压或荷重传感器对提升容器、载荷称重，其原理是容器重力或载荷重力作用于传感器，使 传感器产生应变，传感器应变使电桥输出电压或电流信号发生变化，电压或电流信号变化的大小 与重力的大小成正比。根据所称重力大小来选择传感器的型号及量程，规格从几十牛到1000干牛 均有。传感器的使用方法按厂家说明。 一用拉力传感器 对容器或负荷称重时，可把传感器一端用绳环与连接装置连接，传感器另一端通过导链挂到罐 梁上，传感器通电凋零后拉导链。当钢丝绳不受力时，拉力传感器的输出读数即是所称重力。其输 出可以用直流毫伏表测量，也可用光线示波器记录，但应对光高进行标定。 二用压力或荷重传感器 采用这种方法时，应把容器提到井口水平以上一定高度停车，然后将井口用工字钢栅铺平，设法 将传感器放置在工字钢栅上，传感器通电调零后，慢慢下放容器压在传感器上，并保持平衡，当提 升钢丝绳稍松驰不受力时，传感器的输出即表示所称重力的数值。 返回 二、提升钢丝绳安全系数的验算 the checking computations for hoist steel cable 提升钢丝绳在正常工作中，除受到静张力的作用外，其内部还受有弯曲应力、扭转应力、接触应 力等力的作用，多种复合应力的作用将大大降低钢丝绳的寿命。另外，磨损、腐蚀也是降低钢丝绳 寿命，影响安全运行的因素。 由于诸多因素的影响，钢丝绳的寿命不能精确计算。为了保证安全可靠，对钢丝绳的选择验算， 1／3 页）[2008-6-27 144904] 提升钢丝绳安全系数的验算 均采用安全系数法。即按钢丝绳的最大静张力并考虑一定的安全系数选择或验算钢丝绳。 （一钢丝绳最大静张力的计算 钢丝绳的最大静张力可根据矿上的有关技术资料或根据上述称重法测出的有关数据进行计算。计 算公式参见表11。 表l1 提升钢丝绳最大静张力的计算 单绳缠绕 提升系统 多绳摩擦提升系统 等重尾绳 △0 重尾绳 △0 最大静张力 Fjm（N） 附图 （表 11 附图） 注Q容器有效载荷； Qz容器自重； p主绳每米重力； q尾绳每米重力； Hc钢丝绳悬垂高度； Hw尾绳环高度； n1主绳根数； h0容器卸载位置到天轮中心线距离 二提升钢丝绳安全系数验算 按安全系数法钢丝绳的实际安全系数为 ≥ （11） 式中 Qd钢丝绳中所有钢丝的破断力总和N； Fjm钢丝绳所受最大静张力N； 2／3 页）[2008-6-27 144904] 提升钢丝绳安全系数的验算 m钢丝绳实际的安全系数； ma煤矿安全规程规定的钢丝绳安全系数，查表l2。 表l2 提升用钢丝绳的安全系数 用途 钢丝绳安全系数的最低值ma 单绳缠绕式提升系统多绳摩擦式提升系统 新悬挂时使用中新悬挂使用中 专用于升降人员 9 7 9.20.0005HC 升降人员 和物料 升降人员时 混合提升时 升降物料时7.5 68.20.0005HC 专用于升降物料6.5 57.20.0005HC 若按11式计算出的mQ1，时，其测定计算的方法步骤同 上。 根据动力方程式可知，第一次载荷为Q1时 6／8 页）[2008-6-27 145054] 提升系统总变位质量 （25） 第二次载荷为Q2时 （26） 上两式中W1和W2为矿井阻力。两次测试vm相同； 这时若认为两次测试时矿井阻力大致相等W1≈W2； Σmˊ为不包括载荷及的提升系统变位质量，则 （27） 经整理得 （28） 提升系统总变位质量Σm为 kg 29 7／8 页）[2008-6-27 145054] 提升系统总变位质量 式中 Q 一次提升量，N。 在实测时Q2取Q；Q1可取 Q。 将由（2-8）式计算得出的Σm值代入（2-5）或（2-6）式；即可得出矿井阻力W， 即有 210 或 211 首页 设计资源 目录 上一页 下一页 返回 8／8 页）[2008-6-27 145054] 提升速度图的测定与验算 提升速度图的测定 提升速度图的计算 提升机加、减速度的验算 提升速度图的测定与验算 the mesuration and checking compution of hoist hodograph 矿井提升机应按照设计合理的速度图来运行，但是由于生产的发展，矿井提升系统中的设备不可避 免地有所变换或更新，提升容器的加大、电动机更换、滚筒直径改变等等，为了研究提升容器的实 际运动规律，掌握其性能，合理地使用，及早地发现隐患等多方面来考虑，应该经常性地实际测定 提升速度图尤其是在提升系统有较大设备变化时，并对速度图分析验算，以了解提升机实际提升 能力及电动机功率，及时检验起动电阻和控制继电器的合理性。这样既可延长设备寿命，提高生产 效率，增加经济效益,又可提高安全性。 一、提升速度图的测定 the mesuration of hoist hodograph 实测提升速度图的基本做法是利用光线示波器拍摄测速发电机的电压变化规律。因为提升机在 运行过程中测速发电机发出的电压与提升机的转数即提升容器的速度成正比。也就是说测速发电机 的电压变化规律反映了提升容器的实际速度变化规律。 实测提升速度图的方法步骤如下 一调定测速发电机电压值 调定测速发电机在等速时发出的电压值。可从司机操纵台上的电压表确定，如220伏等。 二接线并实测纪录 把测速发电机发出的电压信号通过适当的电阻匹配，再选用灵敏度合适的振子接到光线示波器的一 个插座上。按图31接好线切记电压信号不能短路并检查确认一切无误后，开动光线示波器， 调试振子，选好纸速后，方可开车。经开车加速、等速运行、减速爬行、至一次提升完毕，停止 记录。至此就得到了个完整的提升速度图。如图3-2所示。 图31 速度测定接线示意图 （V测速发电机电压表） 1／11 页）[2008-6-27 145326] 提升速度图的测定与验算 （R匹配电阻） 图32 实测提升速度图 （三）实际速度标定 因为上述记录为测速发电机的电压变化曲线，不是真正的提升容器实际速度的变化曲线，所以必须 进行实际速度的标定。速度标定的方法是量出等速运行时的速度Vm与所对应的光高xm，令 vm/xmk v（m/s/mm），k v称为速度比例尺。 有了速度标定值才能进行速度的验算。 四最大提升速度的测定 1．转速表测定法 用转速表测定电动机的实际转速n，测量出滚筒直径D。传动比i为已知。则 31 2．标定法 实测滚筒每转一周的绳长Lt和在等速运行阶段t秒时间内滚筒的转数N2。则 32 速度图的合理状况应当是各变速阶段中的图形尽可能接近直线；初加速阶段、主加速阶段、减 速度a3、爬行速度均应满足设计速度图的要求；在保证安全性的前提下，低速爬行阶段及休止时间 应尽可能短，否则电耗大，一次提升时间长，从而减少提升能力。 但是，初次实际测得的速度图往往是不符合理想的设计速度图。其主要原因是起动电阻匹配不 2／11 页）[2008-6-27 145326] 提升速度图的测定与验算 合适，三相电阻不平衡或烧结电阻值改变，控制继电器整定不合适或运行参数选择不当等。要根据 具体采用的控制方式来分析。在获得初次实测速度图后，根据各矿具体情况分析其病症的原因，找 出影响因素，提出解决改善办法。改善处理后，再次测定速度图，如还有问题，再分析处理。如此 反复实测几次，直到获得比较合理的速度图为止。 初次测出的速度图常常明显不是直线，有的上凸，有的下凹，有的在起动级上，开始时加速度 大，结束时加速度小，这一点在第一加速度级上表现尤其突出。例如，实拍的一个主加速度曲线如 图3-3所示。这是一个上凸型的曲线，那么我们可以按实拍片算出速度过程中的最大加速度a1max和 最小加速度a1min，由图可知 令 图3-3 加速度阶段示意图 这个比值Φ表示加速过程的不均匀性，亦即表示实际速度曲线偏离直线的程度，Φ越大，说明偏离 越大，越不好。缩小Φ的方法随控制原则不同而不同。若采用电流为主、时间为辅的控制原则时， 时间控制的延时越长，越容易出现加速末期速度曲线上升越缓慢的现象，因而Φ值就越大。减小Φ值 的办法之一就是，在JLJ电流继电器的吸合与释放电流值整定适合条件下，不要过分增大时间继电器 的延时。理由是JLJ电流继电器释放之后，电磁力矩与静阻力矩之差已经相当小，因此加速度已经 很小，即使时间继电器的延时增加较多，速度上升的数值也极为有限。 返回 二、提升速度图的计算 the checking compution of hoist hodograph 利用光线示波器拍摄的速度曲线，加之速度标定值后，就可以对速度图各阶段进行分析计算。 由于主井、副井使用的容器不同，所以所测出的速度图也不同，有五阶段提升速度图，也有六阶段 3／11 页）[2008-6-27 145326] 提升速度图的测定与验算 提升速度图。下面以主井底卸式箕斗六阶段提升速度图计算为例，来说明提升速度图的计算步骤 已知速度标定值k v＝k m / k x m／s／mm；时标。 计算项目 一初加速阶段 1．箕斗出曲轨速度 v0[一般V0≤1.5m／s] 33 式中 x0V0时对应舶光高。 2．箕斗在曲轨中初加速度a0 [一般a0 0．5 m／s 2] m／s2 （34） 3．箕斗在曲轨中的行程h0 [一般h0 2.13 m，新标准系列箕斗式中h 0 2.35 m] 35 （二）主加速阶段 1． 主加速度（验算见下节） （36） 式中 t1主加速运行的时间s。 2．主加速运行距离h1 （37） 三等速运行阶段 1．等速运行的时间t2及速度vm由实拍速度图中可以查出。 4／11 页）[2008-6-27 145326] 提升速度图的测定与验算 2．等速运行的距离h2 （m） （38） 四减速阶段 1．减速度a3 验算见下节 （m/s2） （39） 式中 V4爬行速度 m／s； t3减速运行时间（s）。 2．减速运行距离h3 （310） 五爬行阶段 1． 爬行速度v4 [般v4＝0．4～0．5 m／s] m／s （311） 式中 x3 v4对应的光高mm。 2．爬行距离h4 [一般自动操纵时h4 2.53.3 m] 312 式中t4爬行时间s。 六制动停车阶段 1． 减速度 m／s2 [一般a5≈1] 5／11 页）[2008-6-27 145326] 提升速度图的测定与验算 2．制动时间t5[一般t5≈0.5s] 3．制动停车运行距离 m，数值极小，可略去不计。 其它不同阶段的提升速度图可参照上述方法汁算，在此不再赘述。 整前与整后的速度图在计算完后可填入记录表，表的格式如表31。 表31 1 2 3 4 5 6 运行时间（s） 整前 整后 终速度m/s 整前 整后 加速度m/s2 整前 整后 运行距离m 整前 整后 返回 三、提升机加、减速度的验算 the checking compution of acceleration and deceleration for hoist 不论缠绕式或摩擦式提升系统，主加速度a1及速度a3的大小均受煤矿安全规程之规定和电动 机起动力矩、减速器允许的传动扭矩及减速方式的限制。摩擦提升机还受防滑条件的限制。 在实际测试中我们发现在现场采用的加速度、减速度多数都比限制值要小，电动机是“大马拉 小车”。只有少部分是处于满负荷工作状态下运行。个别的是处在过负荷状态下运行。为了充分发挥 现有设备能力，节约电能，尽可能地提高主加速度，不要在超限制的过负荷状态下运行，消除发生 事故的隐患。而对实测主加速度a1和减速度a3进行验算，是十分必要的。 一加速度a1的校验 6／11 页）[2008-6-27 145326] 提升速度图的测定与验算 对于缠绕式提升机，主加速度a1受三个方面的限制是煤矿安全规程的规定；二是减速器 允许的传动扭矩；三是电动机的起动力矩。 1．煤矿安全规程对提升机加、减速度的规定见表32。 表32 立 井 斜 井 罐笼升降人员 升降物料 升降人员 升降物料 a≤0.75m/s2 无规定，一般a≤1.2m/s2 a≤0.5m/s2 a ≤0.7m/s2 2．按减速器允许的传动力矩验算加速度 减速器所能传递承受的最大扭矩Mmax值，在提升机技术性能指标中是明确给出的。为满足减 速器允许传动的最大扭矩Mmax 值，电动机通过减速器作用在滚筒上的实际拖动力矩必须小于 Mmax值，即 313 式中 Mmax减速器的最大扭矩Nm； Mj作用在提升机滚筒上的最大静阻力矩Nm， 其计算公式为 Nm Fc max作用在提升机滚筒上最大静张力差双钩提升N，其计算公 式见第一章； D滚筒的实际缠绕直径； mˊ不计入电动机转子变位质量的提升系统变位质量kg，即 mˊ∑m –m d 7／11 页）[2008-6-27 145326] 提升速度图的测定与验算 m d 电动机转子的变位质量 ； （GD2）d电动机转子的回转力矩kgm2；查电动机产品样本。 因此，实测提升速度图中加速度a1应满足下式要求 （314） 3．按电动机允许的过负荷能力验算加速度 当采用金属电阻时，在提升机加速过程中，由于依次切除转子电阻，因此拖动力矩是起伏变化 的，为了保证电动机能够起动，其平均拖动力Fp必须满足 Fp≥KQn1PHn2qH∑rna1 N 315 在起动过程中为了充分合理利用电动机的过负荷能力，其平均起动力为 FpλpλmFe N （316） 因此，实测加速度a1值应满足下式要求 ≤ （m/s2） （317） 式中 λp主加速阶段平均起动力相对值 （318） λm电动机过负荷系数，可查电动机产品技术规格； Fe电动机的额定拖动力N （N） （319） 8／11 页）[2008-6-27 145326] 提升速度图的测定与验算 式中 Pe电动机额定功率kW； vm最大提升速度m/s； η减速器的传动效率，一般一级传动时η0.92，二级传动时η0.85。 主加速度a1受上述三个条件的限制约束，经验算后选取其中最小值。如果矿上实测加速度a1比其 中最小值要小的多，就说明还有潜力可挖，应设法提高a1值，以充分发挥现有设备能力。如果a1值 比其中最小值要大。说明有事故隐患，应及时向决策部门提出建议，进行改进调整。 二减速度a3的校验 提升减速度a3也受煤矿安全规程规定的限制。此外，减速度a3还与提升系统采用的减速方式 有着直接关系。下面就三种减速方式叙述。 1．自由滑行方式减速 异步电动机拖动的提升机在减速阶段应尽量采用自由滑行方式减速。因为这样既能达到减速目的， 又能充分利用提升系统的动能，节省电能。 减速开始，进入自由滑行，主电动机断电，拖动力为零。自由滑行减速度a3可由下式计算，即 （m/s） （320） 式中 Δn1P - n2q； h3减速阶段运行距离。 对320式分析可知a3的大小主要由Q及∑m决定。令Q／∑m γ，称为重力系数。主井提升系 统重力系数γ1.2；副井提升系统重力系数γ0，而 2时，选JCy2％100％ [2008-6-27 145902]页）14 ／ 11（第 起动电阻的计算及测定 其中 T所选电阻箱的发热时间常数； tr检查井筒的持续时间，双钩提升时，tr0.5H/0.3，单钩提升或带尾绳的双 钩提升，trH/0.3，对于配有微机拖动或低频控制的提升机，JCy1可取40％。 第二预备级持通率JCy2％ （616） 式中 、 分别为第一、第二预备级起动时间； ∑T 一个提升循环时间； td减速阶段电阻投入运行时间。 主加速第i级的持通率JCi％ （617） 对于负力较大而采用动力制动或低频制动的提升机，在上述计算中应加上在减速 阶段各级电阻的通电时间。 返回 二、起动电阻的测定 the checking compution of jump-start resistance 由于接触电阻、导线电阻和电阻片电阻的影响，使得实际的电阻值与计算选配值 之间有差异，，因此在电阻箱安装后或经过一段时间的运行后，需对各级电租进行 实测。从理论上讲，电阻的实测应在工作温度下，以带电测量较为准确，但实际上 [2008-6-27 145902]页）14 ／ 12（第 起动电阻的计算及测定 难以实现，所以目前现场采用断电后，冷态测定电阻，通过折算的办法，将所测阻 值换算为工作温度下的电阻值，其换算公式为 （618） 式中 Ro冷态测定电阻值； Rt折算为工作温度下的电阻值； a电阻材料的温度系数 镍铬电阻α1.5 铁铬电阻α5 铸铁电阻α6.2 ； t2电阻工作时的温度； t1测定电阻时的温度。 （一）测试仪器 1．双臂电桥 由于转子配阻的最后几级和转子电阻均很小，必须采用双臂电桥才能满足精度要 求。 2．温度计 温度计用于测定电阻工作和测定电阻时的电阻温度。 （二）测试步骤 1．断开高压电源，打开星形连接点。 [2008-6-27 145902]页）14 ／ 13（第 起动电阻的计算及测定 2．按照电桥说明书要求，连接好电桥接线。 3．用砂布打磨各级的连接点，以供测定电阻时作为接点。 4．查出并记录下各级电阻的箱号及串、并联关系，其目的是确定各级电阻的选配 值。 5．逐级、逐相测定电阻并记录。将测定值与选配值比较，若出入较大要查找原因。 6．连接测试时所断开的各个接点。 7．测定测定时的温度，待运行一段时间后，测定电阻工作温度并记录。 （三）注意事项 1．测试前要检查电桥内的电池是否合乎要求。 2．检查测试中所用