礦井提升機的制動系統(tǒng)和安全保護裝置1第一部分：提升機的制動裝置授課內容：礦井提升機的制動裝置的類型、結構特點教學目的：通過講授使學員能熟悉和掌握礦井提升機的制動裝置的作用、類別和結構特點等2教學重點：礦井提升機制動器的結構，作用原理教學難點：礦井提升機制動器的結構，作用原理授課方法：多媒體課件3【講解】

什么是制動裝置，它有什么作用？所謂的制動裝置就是人們通常所說的制動閘，其作用就是在機械車輛在緊急情況下或是停車時對機械車輛進行施閘制動的裝置。制動裝置的組成：由制動器（執(zhí)行結構）和傳動結構組成。

4制動器是直接作用在制動輪或制動盤上產生制動力矩的機構。按其結構可分為：塊式和盤式兩種傳動機構是用來控制和調節(jié)制動力矩的，按其傳動能源可分為油壓、風壓和彈簧三種。5一、制動裝置的作用【講解】1、制動裝置的作用（1）在提升終了時或停機時，閘住提升機的滾筒或摩擦輪，即正常停車；（2）在減速階段及下放重物時參與提升機的控制，即工作制動；6（3）當發(fā)生事故或緊急情況時，能迅速閘住提升機，即安全制動；（4）雙滾筒提升機在更換提升水平、更換鋼絲繩和調繩時，閘住游動滾筒，松開固定滾筒。72、制動裝置的技術要求按照《煤礦安全規(guī)程》及有關技術規(guī)范，提升機（絞車）的制動裝置必須達到下列要求：（1）提升機必須裝設操作工不離開座位即能操作的常用閘（即工作閘）和保險閘（即安全閘）。保險閘必須能自動發(fā)生制動作用。

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《煤礦安全規(guī)程》第四百二十八條規(guī)定：常用閘和保險閘共同使用1套閘瓦制動時，操縱和控制機構必須分開。雙滾筒提升絞車的2套閘瓦的傳動裝置必須分開。

9對具有2套閘瓦只有1套傳動裝置的雙滾筒絞車，應改為每個滾筒各自有其控制機構的彈簧閘。提升絞車除設有機械制動閘外，還應設有電氣制動裝置。10（2）《煤礦安全規(guī)程》第四百二十九條保險閘必須采用配重式或彈簧式的制動裝置，除可由司機操縱外，還必須能自動抱閘，并同時自動切斷提升裝置電源。常用閘必須采用可調節(jié)的機械制動裝置。（3）提升機除有制動裝置外，應加設定車裝置，以便調整滾筒位置或修理制動裝置時使用。11（4）《煤礦安全規(guī)程》第四百三十一條保險閘或保險閘第一級由保護回路斷電時起至閘瓦接觸到閘輪上的空動時間：壓縮空氣驅動閘瓦式制動閘不得超過0.5s，儲能液壓驅動閘瓦式制動閘不得超過0.6s，盤式制動閘不得超過0.3s。12對斜井提升，為保證上提緊急制動不發(fā)生松繩而必須延時制動時，上提空動時間不受此限。盤式制動閘的閘瓦與制動盤之間的間隙應不大于2mm。保險閘施閘時，杠桿和閘瓦不得發(fā)生顯著的彈性擺動。13（5）《煤礦安全規(guī)程》第四百三十二條提升絞車的常用閘和保險閘制動時，所產生的力矩與實際提升最大靜荷重旋轉力矩之比K值不得小于3。14（6）在調整雙滾筒絞車滾筒旋轉的相對位置時，制動裝置在各滾筒閘輪上所發(fā)生的力矩，不得小于該滾筒所懸重量（鋼絲繩重量與提升容器重量之和）形成的旋轉力矩的1.2倍。15（7）立井和傾斜井巷中使用的提升絞車的保險閘發(fā)生作用時，全部機械的減速度必須符合表1-1-1的要求。16表1-1-1全部機械的減速度規(guī)定值≤5≤Ac

≤Ac*

上提重載≥1.5≥0.3Ac≥0.75

下放重載＞30°15°≤θ≤30°<15°運行狀態(tài)傾角減速度規(guī)定值/（m/s2）17*Ac=g(sinθ+fcosθ)式中

Ac—自然減速度，m/s2；

g—重力加速度，m/s2；

θ—井巷傾角，(°)；

f—繩端載荷的運行阻力系數(shù)，一般取0.010～0.015。18

對摩擦輪式提升絞車常用閘和保險閘的制動，除必須符合本規(guī)程第四百三十一條和第四百三十二條的規(guī)定外，還必須滿足以下防滑要求：19①各種載荷（滿載或空載）和各種提升狀態(tài)（上提或下放重物）下，保險閘所能產生的制動減速度的計算值，不能超過滑動極限。鋼絲繩與摩擦輪間摩擦系數(shù)的取值不得大于0.25。由鋼絲繩自重所引起的不平衡重必須計入。20②在各種載荷及提升狀態(tài)下，保險閘發(fā)生作用時，鋼絲繩都不出現(xiàn)滑動。嚴禁用常用閘進行緊急制動。

21（8）制動器的工作行程不得超過全行程的3/4,必須留有1/4作為調整時備用。提升機操作工操作臺上制動把手的移動應當靈活，在抱閘位置時，應有定位器來固定把手，防止把手從抱閘位置自動向前移動。22（9）制動輪的橢圓度在使用前（新安裝或大修后）不得超過0.5～1mm;使用中如超過1.5mm時，應重新車削或更換。23二、制動裝置的原理【講解】

制動裝置分為角移式、平移式和復合式3種結構特點：角移式制動器結構簡單，但壓力及磨損分布不均，制動力矩較小，多用于中、小型提升機。平移式及復合式制動器的壓力分布較均勻，主要用于大型提升機。241、角移式制動器（1）角移式制動器為KL或BM型礦井提升家的配套產品，結構如圖7-1所示（教材167頁）。（2）角移式制動器的油壓制動系統(tǒng)，結構如圖7-2所示（教材167頁）。252、平移式制動器平移式制動器的驅動采用壓氣系統(tǒng)，結構如圖7-3所示（教材169頁）。3、盤型制動器盤形制動器的閘瓦間隙按規(guī)定不得超過2mm,一邊調定在1-1.5mm之間，其制動空行程時間規(guī)定不得超過0.3s。其結構如圖7-4所示（教材170頁）。26三、液壓站【講解】

液壓站是礦井提升及制動系統(tǒng)的驅動和調節(jié)壓力的機構，其性能和質量的好壞直接關系到設備與人身安全的重大問題。國內液壓站的型號為T130和TE131型。271、液壓站的組成為了確保提升的正常工作，液壓站油箱中間用鋼板隔開，相當于二個獨立油箱，并帶有兩臺葉片泵裝置，一臺工作，一臺備用。這兩套工作制動部分均有相同的電動機、油泵、濾油器、電液調電壓裝置、液動換向閥等部件。對單繩雙筒提升來說又在此基礎上增加了電磁閥18（G1、G2）以供調繩使用（見圖1）。282、液壓站的主要作用（1）可以為盤形制動器提供不同油壓值的壓力油，根據提升機的實際需要，產生不同的工作油壓，控制盤形制動器的工作制動力矩，從而實現(xiàn)工作制動。29（2）安全制動時，可以使制動器的油壓經過延時，迅速回到0，使制動器達到全制動狀態(tài)。（3）可以供給控制單繩雙滾筒提升機調升裝置所需要的壓力油，打開離合器，進行調繩或更換提升水平。3、液壓站的結構和原理30液壓站工作原理圖31

為了確保提升的正常工作，液壓站油箱中間用鋼板隔開，相當于二個獨立油箱，并帶有兩臺葉片泵裝置，一臺工作，一臺備用。二泵替換工作時，由液動換向閥13自動換向，兩臺葉片泵裝置放在油箱側面地面上，便于維修。安全制動部分由電磁閥G3、G4、G5、G6、減壓閥9、溢流閥8、蓄力器12等件組成。對單繩雙筒提升來說又在此基礎上增加了電磁閥18（G1、G2）以供調繩使用（見圖1）。32

液壓站為盤形制動器提供了不同油壓的油，油壓的變化，由電液調壓裝置b來調節(jié)，這時安全制動部分的電磁閥G3、G4、G5帶電，油路通，壓力油通過管路分別進入盤形制動器，油壓的變化，通過提升機司機控制電液調壓裝置的電流大小來實現(xiàn)的，從而達到了調節(jié)制動力矩的目的，電液調壓裝置原理見圖3。33電液調壓裝置的作用如下：①根據提升機的實際工作額定負荷，確定最大工作油壓值Pmax是通過手柄9來調定的。②通過改變動線圖3的電流大小，實現(xiàn)系統(tǒng)油壓的可調性。

34壓力油由K處進入，一路去溢流閥的C腔，另一路經精過濾芯14、節(jié)流螺塞13到G腔和溢流閥D腔（原溢流閥內的阻尼孔被堵?。?，當動線圈3的電流增加時，控制桿5下移，與噴嘴b的的距離縮短，G、D兩腔的壓力升高，溢流閥閥芯12下降，從R口溢出的油量減少，這樣C腔的壓力逐漸升高，閥芯12又處在新的平衡位置，動線圈3電流繼續(xù)增大，當控制桿5向下的力大于噴頭處向上的液動力時，控制桿5蓋住噴頭孔，這時K處油壓最高，就是系統(tǒng)的工作壓力。當動線圈3電流為零時，控制桿處于組高位置，這時R處的油壓最低，即為殘壓。35

系統(tǒng)正常工作時，電磁鐵G3、G4、G5通電TE130液壓站G1、G2、Gb斷電（TE131液壓站G6斷電），壓力油通過電磁閥11、17分別進入制動器，開閘，保證提升機正常運轉，同時壓力油經過減壓閥9、單向閥10，進入彈簧儲力器12達到某一指定的一級制動油壓值PⅠ級。36當提升機實現(xiàn)安全制動時（其中包括全礦停電）電機3斷電，油泵停止供電，電磁鐵G3、G4斷電，TE130液壓站固定卷筒制動器（TE131卷筒右邊制動器）的壓力油訊速回油箱，油壓降到零。TE130液壓站游動卷筒制動器（TE131液壓站卷筒左邊制動器）的壓力油經電磁閥11一部分壓力油到彈簧儲力器12內，另一部分由溢流閥8溢流回油箱，使這局部系統(tǒng)內的油壓值，保持一級制動油壓值PⅠ級，再經過延時繼電器延時，電磁鐵G5延時斷電，G6延時通電，使油壓迅速降到零，達到全制動狀態(tài)。37

以上這個過程使提升機緊急制動時獲得了良好的二級制動性能，其特性見圖4，從P2即A點降到B點，此時TE130液壓站固定卷筒制動器（TE131液壓站卷筒右邊制動器）處于制動狀態(tài)，整個卷筒受到1/2制動力矩，當TE130液壓站游到動卷筒制動器（TE131液壓站卷筒左邊制動器）油壓值降到一級制動油壓值P1級時，作用在制動器里的油壓（從B點降到C點時），延時t1后到達D點，此時提升機已停車，電磁鐵G5延時斷電，G6延時通電，油壓P1級降到零（即從D點到E點），完成了二級制動，以三倍靜力矩的制動力矩把卷筒抱死，安全停車。38

安全制動時，電磁鐵G3、G4必須斷電，油泵電機和電液調壓裝置上的動線圈都斷電，電磁鐵G5延時斷電，以保證二級制動特性，對于豎井當提升容器運行到井口時G5應立即斷電設有延時要求，防止過卷，TE130、TE131各電磁鐵動作要求見圖1、2各電磁鐵工作狀態(tài)表。39403電液調壓裝置1-固定螺釘；2-十字彈簧；3-動線圈；4-永久磁鐵；5-控制桿；6-噴頭；7-中孔螺母；8-導閥；9-調壓螺栓；10-定壓彈簧；11-輔助彈簧；12-滑閥；13-節(jié)流閥；14-濾芯413、二級制動原理盤閘制動器分成兩組，分別與液壓站的“A”管，“B”管相連。安全制動時，二級制動安全閥斷電，與“A”管相聯(lián)的制動器通過安全閥直接回油，很快抱閘，所產生的力矩為最大力矩之半，提升速度下降。同時與“B”管相聯(lián)的制動器則通過安全閥的節(jié)流閥以較緩慢的速度回油，產生第二級制動力矩。二級制動力矩特性可以通過調節(jié)安全閥的節(jié)流桿來改變。42綜上所述，調壓過程可歸納為：制動手柄角位移——自整角機電壓變化——動線圈電流變化——擋板位移——G腔及D腔壓力變化——溢流滑閥位移——K腔壓力變化——制動油缸壓力變化。本系統(tǒng)在安全制動時，可以實現(xiàn)二級制動。二級制動的好處是既能快速、平穩(wěn)地閘住提升機，又不致使提升機減速度過大。43第二部分：提升機的安全保護裝置授課內容：礦井提升機的各種保護裝置的類型及作用教學目的：通過講授使學員能熟悉和掌握礦井提升機的安全保護裝置類型、作用、結構特點等44教學重點：礦井提升機制動器的結構，作用原理教學難點：礦井提升機制動器的結構，作用原理授課方法：多媒體課件45《煤礦安全規(guī)程》對安全保護裝置的有關

安全規(guī)定【講解】

為了使提升設備安全運轉，保證提升人員的安全及維持礦井的正常生產，礦井提升設備必須具有靈敏可靠的安全保護裝置。

《煤礦安全規(guī)程》第四百二十七條規(guī)定：提升裝置必須裝有下列保險裝置，并符合要求。461、防止過卷裝置【講解】

當提升容器超過正常終端停止位置（或出車平臺）0.5m時，必須能自動斷電，并能使保險閘發(fā)生制動作用。提升速度大于3m/s的提升系統(tǒng)內，必須設置防撞梁和托罐裝置，防撞梁不得兼作它用47立井提升裝置的過卷高度和過防距離，以符合下表規(guī)定，其中吊桶的提升，其過卷距離不得小于表內距離1/2；在過卷高度和過防距離內，應安設性能可靠的緩沖裝置，吊桶提升不受此線；過防距離內不得積水和堆積雜物。48立井提升裝置的過高度和過防距離提升速度m/s≤3468≥10過卷高度和過防距離m4.04.756.58.2510492、防止過速裝置【講解】

當提升速度超過最大速度15％時，必須能自動斷電，并能使保險閘發(fā)生作用。503、過負荷和欠電壓保護裝置。【講解】

在提升機的配電開關上調配有過負荷和欠電壓保護裝置，在過負茶或欠電壓情況下使配電開關自動跳閘，切斷提升機電動機電源，并使保險閘發(fā)生作用。514、限速裝置【講解】

提升速度超過3m/s的提升絞車必須裝設限速裝置，以保證提升容器（或平衡錘）到達終端位置時的速度不超過2m/s。如果限速裝置為凸輪板，其在1個提升行程內的旋轉角度應不小于270°。525、深度指示器失效保護裝置【講解】

當指示器失效時，能自動斷電并使保險閘發(fā)生作用。536、閘間隙保護裝置【講解】

當閘間隙超過規(guī)定值時，能自動報警或自動斷電。547、松繩保護裝置【講解】

纏繞式提升絞車必須設置松繩保護裝置并接入安全回路和報警回路，在鋼絲繩松弛時能自動斷電并報警。箕斗提升時，松繩保護裝置動作后，嚴禁受煤倉放煤。558、滿倉保護裝置【講解】

箕斗提升的井口煤倉倉滿時能報警和自動斷電。569、減速功能保護裝置【講解】

當提升容器（或平衡錘）到達設計減速位置時，能示警并開始減速。防止過卷裝置、防止過速裝置、限速裝置和減速功能保護裝置應設置為相互獨立的雙線型式。立井、斜井纏繞式提升絞車應加設定車裝置。57二、相關安全保護的原理1、過卷保護的原理【講解】

過卷保護是由過卷開關實現(xiàn)的。過卷開關的作用是：當提升容器超過正常停車位置（或出車平臺）0.5m時，必須能斷開提升機的安全回路，并使保險閘發(fā)生作用。58防過卷裝置的組成：由機械開關或無觸點開關組成。目前主要采用機械限位開關，并將其成對地安裝在井架上距正常卸載位置0.5m處。其接點串入提升機安全回路。為了起雙重過卷保護作用，在深度指示器上也安裝一對過卷開關。該處設置的過卷保護動作值一般為0.3m,比機械過卷開關的動作提前0.2m左右。

59數(shù)控提升機一般不設置機械水平監(jiān)控器，所以，在主控程序中安全回路一節(jié)中增設軟件保護，將軟件過卷保護的動作值設定為0.3m，其原理同深度器上的過卷保護。當提升機過卷時，提升容器便碰擊過卷開關，使安全回路斷路，主電動機斷電，同時使提升機保險閘發(fā)生作用。

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提升過卷以全速過卷破壞性為最大，全速過卷就是提升機在減速段沒有減速，以等速段的最大速度速度碰撞過卷開關后，才投入緊急制動。它會造成短繩、提升容器墜落、毀壞井筒設施、使井架和箕斗等裝載設備受到不同程度的損壞等事故，更為嚴重的是會造成罐內人員的傷亡。造成全速過卷的主要原因有：（1）減速開關失效。61（2）電氣制動系統(tǒng)、可調閘閉環(huán)系統(tǒng)及限速保護系統(tǒng)的裝置不完善，調試不正確。（3）速度給定裝置在減速段不起作用，其原因：①方向繼電器的觸點熔焊，繼電器因剩磁或機械阻力不釋放；②限速凸輪板固定螺栓松動后移位，壓不到自整角機；③深度指示器機械轉動部分出現(xiàn)故障。（4）測速回路沒有電壓或電壓降低，其原因：①測速回路斷線而繼電器沒有動作；②測速發(fā)電機沒有達到規(guī)定的電壓。62防止全速過卷有以下措施：（1）對減速開關加強維修，深度指示器牌坊或限速圓盤上安裝后備減速開關，并在井架或天輪平臺上安裝鋼絲繩感應開關，使減速點實現(xiàn)“三保一”。（2）將電氣制動、可調閘閉環(huán)及減速段限速保護這三個系統(tǒng)分別按要求調試可靠。（3）對深度指示器及速度給定自整角機和控制部分加強維修，并增加減速段2m/s的過卷保護。（4）將測速斷線保護繼電器整定可靠。632、滿倉保護的原理【講解】

（立井）詳見教材p.179.頁。643、松繩保護的原理【講解】

提升機在井筒中運行時，如果提升容器在井筒中被卡住或是箕斗在卸載位置被卡住等現(xiàn)象發(fā)生時，若提升機繼續(xù)運轉，提升鋼絲繩就會松弛，如不及時停止提升機運行，則容易造成容器以自由落體速度下落而拉斷鋼絲繩，導致墜斗事故的發(fā)生。松繩保護裝置的作用是：當上述現(xiàn)象發(fā)生時能及時發(fā)出信號并斷開提升機的安全回路使保險閘發(fā)生作用，消除隱患。65

在現(xiàn)場使用的松繩保護裝置常用的主要有用限位開關動作控制的松繩信號裝置、用感應導體控制的松繩信號裝置、用晶閘管線路控制的松繩信號裝置、專用于卸載位置的松繩保護裝置四種。664、過負荷和欠電壓保護裝置的原理【講解】

過負荷保護的原理主要是利用運行電流的大小來進行比較，當電樞電流大于設定的過負荷電流值時，過負荷繼電器動作，禁止提升機運行。數(shù)控提升機的過負荷設置在驅動程序中，當電樞實際運行電流高于程序設定電流時，輸出高電平，觸發(fā)過負荷保護。67欠電壓保護的原理是利用電壓互感器的實際測量值動態(tài)地與設定保護值進行比較，低于設定的欠電壓保護值，欠電壓保護繼電器動作，禁止提升機運行。685、限速裝置【講解】

數(shù)控提升機的限速保護一般是設置速度包絡線，速度包絡線的數(shù)值高于運行速度圖2m/s。當提升機的實際運行速度高于包絡線運行時，限速保護動作，禁止提升機運行。696、閘間隙保護裝置【講解】

該裝置主要是利用設置在盤型閘上的位置傳感器實際