矿井提升机恒减速电液控制系统设计研究

发布时间：2020-11-22 05:43

　　 矿井提升机制动系统是提升机系统重要组成部分,在煤矿生产中,辅助参与提升机的开车和停车制动,提供安全生产的条件。随着工业技术的快速发展和安全意识的提高,对矿井提升机制动系统的制动性能要求越来越高,新规程新标准都对安全制动系统提出了高的要求,恒减速安全制动作为制动系统的重要功能和现存的问题受到学者和专家广泛的关注。针对目前恒减速液控系统设计的不足和存在功能切换的缺陷,深入分析总结经验,结合新规定新标准设计了安全转换恒减速液压站。在系统工作的任一时刻液控系统只能执行一种制动方式,降低了制动失效的风险,比现有的液控系统更安全更可靠。在电控方面,选择以PLC为控制器的电控方案并对软件进行了设计。为了提高恒减速制动的性能,利用RBF整定PID的算法对提升机滚筒速度进行自适应跟踪控制,通过现场的测试数据建立了RBF模型,利用Matlab仿真的方式对比分析验证了控制算法能较好地提高恒减速制动性能。为了解决实验带来的风险问题,采用虚拟仿真技术,搭建了以simulink为主的矿井提升机恒减速制动系统联合仿真实验台,模拟了提升机安全制动过程。着重对比分析了恒减速制动失效后切二级恒力矩制动后,伺服阀故障对二级恒力矩制动造成的影响。验证了具有安全切换功能的恒减速液压站能有效避免因恒减速失效后带来的安全制动失效问题,设计的恒减速制动液压回路更安全可靠。该论文有图70幅,表17个,参考文献78篇。
【学位单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2020
【中图分类】：TD633
【部分图文】：

硕士学位论文2提升机制动系统是提升机运行到安全停止的制动系统，直接影响提升机的正常工作与安全制动，它主要有机械部分（制动闸组）、液压部分（液压站）和电气部分（电控柜）等组成，如图1-3所示。图1-3提升机制动系统Figure1-3Hoistbrakesystem目前，提升机制动的控制方式有工作制动和安全制动。工作制动是提升机在每次正常提升结束时需要进行停车执行的制动方式，是提升机主要的制动方式；安全制动是提升机在运行过程中，如果发生意外，如提升容器超速，为了保护人员、设备等安全，执行的一种安全制动方式，安全制动一般不会发生，是煤矿安全生产的一种保障；除此之外，制动系统也辅助提升机正常开车。安全制动系统的制动方式大体分为三种：恒力矩一级安全制动、恒力矩二级安全制动、恒减速安全制动。在控制系统来看，恒力矩制动系统是开环控制系统，恒减速制动系统是闭环控制系统。恒力矩制动系统的制动方式是始终以恒定的制动力矩执行制动，当提升容器经过减速点后位于井口的时候，如果发生紧急情况，应当执行一级恒力矩制动，一级制动是制动闸组一次性施加全部的制动力矩于滚筒；当提升容器位于井中的时候，如果发生紧急情况，应当执行二级恒力矩制动，二级制动是制动闸组先施加部分的制动力矩于滚筒，一段时间后，又施加全部的制动力矩于滚筒。恒力矩制动方式的制动力矩是按提升系统全载下放的工况来确定的，数值一旦确定后基本上不会发生改变，对于不同的工况，所需的制动力也是不一样的。因此，采取这种制动方式不同的工况会产生不同的制动减速度，导致钢丝绳张力变化过快会产生较大的机械冲击、降低设备的使用寿命。恒减速制动系统是通过闭环反馈的方式实时控制提升机制动，电控系统检测滚筒的速度，实时通过液压站控制盘式

度进行制动，使制动过程更平稳、安全[37]。剖析现有的恒减速液压制动系统，总结存在的不足以及隐患，并结合新的规程新的标准以安全可靠为主要目的对恒减速液压制动系统回路进行详细设计并详述其工作原理。本章设计的提升机制动系统为切换式恒减速制动系统。2.1液控系统的组成（CompositionofHydraulicControlSystem）矿井提升机恒减速电液控制系统是集机械、电气（子）、液压为一体的复杂控制系统，是提升系统启停控制的有效手段，同时也是安全生产的一道保障。控制系统主要有三个部分组成：电控柜、液压站、制动器。如图2-1所示。图2-1控制系统的组成Figure2-1Componentsofthecontrolsystem电控柜是整个控制系统核心，对整个系统起控制、协调的作用；液压站是受控于电控系统，用来调节制动油压大小；制动器是产生制动力的执行机构。恒减速控制系统一般为闭环控制系统，控制大致过程为：系统实时监测采集液站压运行的状态，滚筒的运行状况，当发生意外情况时，如滚筒超速运行，电控柜发出控制信号，控制液压站相应的电磁阀执行动作，然后受控的液压站输出相应的控制油压力，制动闸组受油压力的调节后输出相应的制动力，制动力的大小控制滚筒的速度，调控后的速度实时反馈到电控柜，经过快速的反馈调节控制，最后直至提升滚筒速度减到为零，可靠闸住提升滚筒，完成制动功能。图2-2为信号滚筒制动信号能量的传递图。

潜；すぷ魅嗽钡?生命健康。该功能是制动系统至关重要的功能。因此，矿井提升机制动系统保障着煤矿的安全生产，无论是否发生紧急情况，系统都应该做到可靠的制动，研究制动系统的组成和工作机理对提高系统的安全性有重要意义。2.1.1液压站液压站是由各种液压元件集成在一起构成的液压装置，按照工作任务的要求，通过对控制元件的设计来实现对来自动力元件产生的压力油进行调节，控制执行元件把能量传递到机械上，来完成各种规定的动作来从事生产活动。从能量上来说，液压系统就是将能量从一种形式变成另一种形式[38]。图2-3为液压站实物图。图2-3液压站实物图Figure2-3Physicaldrawingofhydraulicstation液压动力元件是将机械能（如电机产生的动能）转换为液压能的元件，主要为液压泵；执行元件的功能与动力元件相反，将液压能转化成其他形式的机械能如液压马达、液压缸等；控制元件是液压系统中最复杂的元件，同时是设计液压站的最难最关键的部分，主要对油液的流向、流量、压力进行调节，如单向阀、节流阀、稳压阀等；辅助元件是液压系统的辅助性元件，如油箱、蓄能器、油管等；液压油的种类较多，主要各种物质调节成粘温特性好、化学性质稳定的油液，
【参考文献】

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本文编号：2894219