[01212654]矿井提升系统安全运行关键技术及装备研究

本课题通过分析国内外摩擦提升机安全运行的现状,提出矿用提升机安全运行关键技术及装备研究。 建立钢丝绳动态力学模型与驱动装置机电传动模型,研究不同工况下提升装置的力矩变化,钢丝绳的动应力、应变、位移、速度和加速度等物理量的动态变化,可对提升系统进行优化设计,减小和限制系统的振动和冲击,提高提升设备的安全性和可靠性。 由高性能盘形制动器、恒减速液压站、恒减速电控柜、测速装置和闸检测系统共同组成的机电液一体化、闭环控制的液压制动系统,实现制动过程的恒减速特性,多回路热备制动单元,进一步保障了各种停车过程的安全运行。 采用大功率晶闸管作为功率变换器件的全数字中压交直交变频控制系统基于先进的直接转矩控制（Direct Torque Control）理论,转矩响应时间比传统的磁通向量控制或脉冲宽度调制的控制方式快10倍,具有精确的静态速度和转矩控制;低谐波、低电压降、低损耗、尤其适用质量差的电网,以及无需滤波器来校正功率因数和谐波抑制,无需熔断器,变压器数目减少,变压器功率减小;既相对独立,又相互关联监管的控制系统、监测系统、保护系统,进一步提高了提升系统安全运行的可靠性。 智能恒减速电液制动系统采用速度闭环和压力闭环结合的双闭环电气控制方案,在安全制动时,可以在各种载荷、各种速度、各种工况下,使提升系统按照给定的恒定减速度进行制动;带阀芯位置监控和自诊断功能使系统具有了安全保护功能;采用高性能电液比例阀控制方案,控制精度高,响应速度快,纠偏能力强;采用恒压变量供油,遥控阀调节卸荷方式,实现了 “按需供油”,减少了能量损失和系统发热。 多绳摩擦提升机首绳快速更换装置彻底释放了新绳附加内力。可实现 4绳同时收放,其下放过程运行动力基本不变,仅是对应提升高度的首绳自重,不但节能,而且明显减少发热。同时提高了换绳的效率和安全性。 多绳摩擦提升机起吊与调节装置采用楔形自锁机理达到稳定可靠的提升力。采用无损绳锁绳技术,保证在调绳时不损坏首绳。运用交叉闭锁控制模式,避免由于误操作;采用同步回路实现各提升缸同步承载,受力均匀。可实现首绳的快速、安全调节,传统方法需要8小时以上完成的作业现在只需2个小时左右,并弥补了传统方法无法完成的60吨以上载荷的提升。还可用于各提升系统部件更换或维护的辅助设备,提高其作业效率。 采用K25高性能材料和最佳衬垫D/d比例对摩擦衬垫进行结构设计,并考虑比压、滑动速度、表面状态和摩擦副接触形式等影响因素,利用先进数控机床加工,得到了摩擦系数高、耐磨性能好,并且车削性好的高性能摩擦衬垫。 研究了提升系统过行程运行工况,开发了用于过卷（过放）工况的液压钢带式过卷缓冲装置。 同时研究开发了可在现场加工绳槽的自动车削装备和新型钢丝绳除油仪器,大大提高了功效,缩短了使用时间。 成果的创造性、先进性 1、建立提升系统连续弹性体动力学模型,研究钢丝绳的动应力、应变、位移、速度和加速度等物理量的动态变化,减小和限制系统的振动和冲击,为提升机系统运行参数优化设计和起停控制提供了重要的理论基础。 2、建立基于冲击限制机理的加减速控制模型。首次用大容量交直交中压变频直接力矩控制传动系统配套国产低速同步电机,在提升机行业实现了国产大容量低速同步电机配套大容量交直交中压变频直接力矩控制传动装置的零突破。 3、研究了提升系统各种停车工况,研发了智能恒减速电液制动系统,进一步提高了提升系统的安全可靠运行。 4、研发了多绳摩擦提升机首绳快速更换装置,彻底释放旧绳内力,新绳无载进入提升系统,解决了人工更换首绳过程中极易产生有害附加扭转载荷问题,提高了首绳更换的效率和安全性。 5、研发了多绳摩擦提升机起吊与调节装置,采用无损绳锁绳技术,保证在调绳时不损坏首绳,一次调节范围大,解决了深井首绳调节的难题。 6、研制了数控绳槽车削机床改变了原有绳槽加工设备的工作模式,采用车铣复合加工方式,彻底解决了传统衬垫绳槽加工设备加工质量差的问题。 7、研制了利用钢带的塑性变形吸能缓冲的钢带式过卷缓冲装置,将防撞梁、托罐装置、缓冲装置、辅助罐道的功能集于一身。