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第六章 矿井提升系统3 课时第一节 提升容器提升容器按其结构可分类如下：我国煤矿竖井提升，主井普遍采用底卸式箕斗，副井普遍采用普通罐笼，斜井提升采用后壁卸载式箕斗、矿车和人车。1箕斗及其装载设备 一、竖井箕斗 (一)箕斗我国煤矿立井广泛采用固定斗箱底卸式箕斗，其形式有很多种，过去一些矿井普遍采用扇形闸门底卸式箕斗，现在新建矿井多采用平板闸门底卸式箕斗，这种底卸式箕斗如图1-1所示。箕斗由斗箱4、框架2、连接装置12及闸门5等组成。箕斗的导向装置可以采用钢丝绳罐道，也可以采用钢轨或组合罐道。采用钢丝绳罐道时，除应考虑箕斗本身平衡外，还要考虑装煤后仍维持平衡，所以在斗箱上部装载口处安设了可调节的溜煤板3，以便调节煤堆顶部中心的位置。 我国使用的立井单绳箕斗为JL或JLY型；多绳箕斗为JDS、JDSY和JDG型。 (二)箕斗装载设备 我国过去广泛采用鼓形箕斗装载设备。这种装载设备的最大缺点是洒煤量很大，一般达到提煤量的10，有的竟高达40，且在装载时不能保证箕斗的装载量。因此新的箕斗装载设备采用预先定量的装载方式，其洒煤量可以大大降低，一般仅为提煤量的1，最大不超过3。定量装载方式还能保证提升工作的正常化，有利于实现提升自动化。目前在新建和改建矿井的设计中已普遍采用定量装载设备。目前国内外广泛采用的定量装载设备有定量斗箱式和定量输送机式两种。图所示为立井箕斗定量斗箱装载设备。图所示为定量输送机装载设备示意图。图 1-l 单绳立井箕斗1楔形绳环；2 框架；3 可调节溜煤板；4斗箱；5闸门；6连杆；7卸载滚轮；8套管罐耳(用于绳罐道)；9钢轨罐道罐耳；10扭转弹簧；11罩子；12连接装置图12 立井箕斗定量斗箱装载设备1一斗箱；2一控制缸；3一拉杆；4一闸门；5一溜槽；6一压磁测重装置；7一箕斗图定量输送机装载设备示意图煤仓；输送机；活动过度溜槽；箕斗；中间溜槽；负荷传感器；煤仓闸门二、斜井箕斗斜井箕斗有后壁卸载式(简称后卸式)及翻转式两种形式。煤矿斜井提升主要采用后卸式箕斗。后卸式箕斗构造示意图如图1-4所示。图斜井后卸式箕斗示意图斗箱；主框；扇形闸门；前轮；后轮；卸载滚轮 2罐笼及其承接装置 一、普通罐笼 图1-5所示为单绳单层普通罐笼结构示意图。罐笼罐体是由横梁7及立柱8组成的金属框架结构，两侧包有钢板。罐体的节点采用铆焊结合的形式。罐体的四角为切角形式，这样既有利于井筒布置，制作又方便。罐笼顶部设有半圆弧形的淋水棚6和可打开的罐盖14，以供运送长材料。罐笼两端装有帘式罐门10。为了将矿车推进罐笼，罐笼底部铺设有轨道11。为了防止提升过程中矿车在罐笼内移动，罐笼底部还装有阻车器及自动开闭装置12。在罐笼上装有罐耳15及橡胶滚轮罐耳5，以使罐笼沿装设在井筒内的罐道运行。在罐笼上部装有动作可靠的防坠器4，以保证生产及升降人员的安全。罐笼通过主拉杆3和双面夹紧楔形环2与提升钢丝绳l相连。为保证矿车能顺利地进出罐笼，在井上及井下装卸载位置设承接装置。 标准单绳普通罐笼按固定车箱式矿车名义载重确定为l t、1.5t、3t三种形式，每种又有单层和双层之分。多绳标准单绳普通罐笼与标准单绳普通罐笼结构稍有不同，其不同点为：罐笼自重较大，罐笼中留有添加配重的空间，不装设防坠器；连接装置增设钢丝绳张力平衡装置，用来自动调节各绳张力。图15单绳普通罐笼结构图1提升钢丝绳；2楔形环；3主拉杆；4防坠器；5橡胶滚轮罐耳；6淋水棚；7横梁；8立柱；9钢板；l0罐门；11轨道；12阻车器；13稳罐罐耳；14罐盖；15套管罐耳(用于绳罐道)二、防坠器防坠器是罐笼上的一个重要组成部分，为了保证升降人员的安全。煤矿安全规程第332条规定；“升降人员或升降人员和物料的单绳提升罐笼(包括带乘人间的箕斗)，必须装置可靠的防坠器。”防坠器的作用是，当提升钢丝绳或连接装置断裂时，可以使罐笼平稳地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。由于防坠器担负的任务重要，在井筒中运转条件较差，而且经常处于备用状态，一旦发生断绳事故又要求其动作灵活可靠，因此设计制造出良好的防坠器、正确地维护和检查以保证防坠器的可靠性是一项十分重要的工作。对于立井防坠器的要求是：(1)保证在任何条件下，无论提升速度和终端载荷多大，都能平稳可靠地制动住下坠的罐笼；(2)在制动下坠的罐笼时，为了保证人身和设备的安全，在最小终端载荷时(空罐只乘1人)制动减速度不应大于50 ms2，延续时间不超过0.20.5 s，在最大终端载荷时(矸石罐)制动减速度不应小于10 ms2；(3)结构简单，动作灵活，便于检查和维护，不误动作，重力要轻；(4)防坠器的空行程时间，即从断绳到防坠器发生作用的时间不大于0.25 s；(5)防坠器每天要有专人检查，每半年进行一次不脱钩检查性试验，每年进行一次脱钩性试验，对大修后的防坠器或新安装的防坠器必须进行脱钩试验，合格后方可使用。 立井用防坠器一般由以下四个部分组成：开动机构、传动机构、抓捕机构和缓冲机构。其工作过程是，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。一般开动机构和传动机构连在一起，抓捕和缓冲有的联合作用，有的设有专门缓冲机构以限制制动力的大小。 根据防坠器的使用条件和工作原理，防坠器可以分为木罐道切割式防坠器、钢轨罐道摩擦式防坠器和制动绳摩擦式防坠器。前两种罐道既是罐笼运行的导向装置，又是断绳时防坠的支承物。由于这两种防坠器的制动力不易控制，除在老矿有应用外，已不再推广使用。目前我国新设计的均为制动绳防坠器，因为它设有专用的制动钢丝绳，所以可以用于任何形式罐道。实践证明，这种防坠器性能良好，将作为标准防坠器(BF)加以推广。 图1-6所示是BF-152型制动绳防坠器系统布置图， 图1-7所示是防坠器抓捕机构示意图，图1-8所示是缓冲器示意图。图 BF-152型制动绳防坠系统布置图锥形杯；导向套；圆木；缓冲绳；缓冲器；连接器；制动绳；抓捕器；罐笼；10拉紧装置图 BF-152型防坠器抓捕机构示意图弹簧；滑楔；主拉杆；横梁；连板；拨杆；制动绳导向套；图缓冲器螺杆；螺母；缓冲器；小轴；滑块；外壳BF-152型防坠器是标准防坠器的一种，配合l.5 t矿车双层双车单绳罐笼作用。在缓冲器中，制动绳7的上端通过连接器6与缓冲绳4相连，缓冲绳通过装于天轮平台上的缓冲器5，再绕过圆木3而在井架的另一边自由悬垂，绳端用合金浇铸成锥形杯1，以防缓冲绳从缓冲器中全部拔出。制动绳的另一端穿过罐笼9上的抓捕器8伸到井底，用拉紧装置l0固定在井底水窝的梁上。抓捕器的开动机构为弹簧1，正常提升时，提升钢丝绳拉起主拉杆3，通过传动横梁4和连板5，使两个拔杆6的外伸端处于最低位置，滑楔2则在最下端位置，发生断绳时，主拉杆3下降。在弹簧l的作用下，拔杆6的外伸端抬起，使滑楔2与制动绳7接触，并挤压制动绳实现定点抓捕，把下坠的罐笼支承到制动绳上；制动绳在罐笼动能作用下拉动缓冲绳，靠缓冲绳在缓冲器中的弯曲变形和摩擦阻力产生制动力，吸收罐笼下坠的能量，迫使罐笼停住。每个罐笼有两根制动绳，视制动力大小每根制动绳可以与一根或两根缓冲绳相连接，通过调节缓冲绳在缓冲器中的弯曲程度来改变制动力的大小。 三、承接装置及稳罐设备(一)承接装置 为了便于矿车出入罐笼，必须使用罐笼承接装置，罐笼的承接装置有承接梁、罐座及摇台三种形式。承接梁是最简单的承接装置，只用于井底车场，且易发生蹴罐事故。 罐座是利用托爪将罐笼托住，故可使罐笼的停车位置准确 。 过去设计的矿车，一般井口用罐座，井底用承接梁，中间水平用摇台。但在新设计的矿井中不采用罐座和承接梁，而采用摇台。 摇台是由能绕转轴转动的两个钢臂组成，如图1-9所示。它安装在通向罐笼进出口处。当罐笼停于卸载位置时，动力缸3中的压缩空气排出，装有轨道的钢臂1靠自重绕轴5转动，下落并搭在罐笼底座上，将罐笼内轨道与车场的轨道连接起来。固定在轴5上的摆杆6用销子与活套在轴5上的摆杆套9相连，摆杆套9前部装有滚子10。矿车进入罐笼后，压缩空气进人动力缸3，推动滑车8。滑车8推动摆杆套9前的滚子10，致使轴5转动而使钢臂抬起。当动力缸发生故障或因其他原因不能动作时，也可以临时用手把2进行人工操作。此时要将销子7去掉，并使配重部分4的重力大于钢臂部分的重力。这时钢臂1的下落靠手把2转动轴5，抬起靠配重4实现 。图19摇台钢臂；2手把；3动力缸；4配重；5轴；6摆杆；7销子；8滑车；9摆杆套；10滚子摇台的应用范围广，井底、井口及中间水平都可使用，特别是多绳摩擦提升必须使用摇台。由于摇台的调节受摇臂长度的限制，因此对停罐准确性要求较高，这是摇台的不足之处。 (二)稳罐设备 使用钢丝绳罐道的罐笼，用摇台作承接装最时，为防止罐笼由于进出时的冲击摆动过大，在井口和井底专设一段刚性罐道，利用罐笼上的稳罐罐耳进行稳罐。在中间水平因不能安设刚性罐道，必须设置中间水平的稳罐装置。稳罐装置可采用气动或液动专门设备，当罐笼停于中间水平时，稳罐装置可自动伸出凸块将罐笼抱稳。3容器的导向装置提升容器在井筒内运行需设导向装置，提升容器的导向装置(罐道)可分为刚性和挠性两种。挠性罐道采用钢丝绳，刚性罐道一般用钢轨、各种型钢和方木。刚性罐道固定在型钢罐道梁上。以前的提人罐道多用木罐道，木罐道具有变形大、磨损快、易腐烂和提升不平稳等缺点，因此逐渐被钢罐道和钢丝绳罐道所代替。钢罐道的形式有钢轨罐道和用型钢焊接而成的矩形组合罐遭。钢轨罐道的主要缺点是侧向刚度小，易造成容器横向摆动，刚性罐耳磨损太大，所以钢轨罐道一般用于提升速度和终端载荷都不大的提升容器。 一、刚性组合罐道 刚性组合罐道的截面是空心矩形，一般由槽钢焊接而成。国外也有采用整体轧制型钢的。其主要优点是侧向弯曲和扭转强度大，罐道刚性强，可配合使用摩擦系数小的橡胶滚动罐耳(由一个端面橡胶滚轮和两个侧面橡胶滚轮组成一组橡胶滚轮罐耳)。这种罐遭使容器运行平稳，罐道与罐耳磨损小，因此服务年限长。近年来国内外使用这种罐道的矿井逐渐增多，尤其是在终端负荷和提升速度都很大时，使用这种罐道更为合适。 二、钢丝绳罐道钢丝绳罐道与刚性罐道相比具有安装工作量小、建设时间短、维护简便、高速运行平稳、无罐道梁可适当减小井壁厚度、通风阻力小等优点。但使用钢丝绳罐道时，容器之间及容器与井壁之间的间隙要求较大，因此就必须增大井筒净断面积，且使井塔或井架的荷重增大，这些都限制了钢丝绳罐道的使用。特别是当地压较大，井筒垂直中心线发生错动甚至井筒发生弯曲时，不能采用钢丝绳罐道，此时应采用刚性罐道。第二节 提升钢丝绳1提升钢丝绳的结构、分类和选择使用一、提升钢丝绳的结构矿用提升钢丝绳都是丝股绳结构，即先由钢丝捻成绳股，再由绳股捻成绳，提升钢丝绳各部分名称如图2-1所示。 制造提升钢丝绳的钢丝是由优质碳素结构圆钢冷拔而成的 . 在由钢丝捻成股时有一个股芯，在由股捻成绳时有一个绳芯。股芯一般为钢丝，绳芯有金属绳芯和纤维绳芯两种，前者由钢丝组成，后者可用剑麻、黄麻或有机纤维制成。绳芯的作用是支持绳股，使绳富于弹性，并可贮存润滑油，防止内部钢丝腐蚀生锈。图2-1 提升钢丝绳结构图图提升钢丝绳结构图二、提升钢丝绳的分类提升钢丝绳有很多种，结构不同,性能也不相同。 根据不同的特点有不同的分类方法，实际上都是从不同的角度来说明钢丝绳的结构特点，了解这些特点，对于认识不同钢丝绳的性能，正确选择和合理使用钢丝绳都是有益的。图2-2所示为各种不同类型的钢丝绳。(1)依绳股在绳中的捻向来分，有：左捻钢丝绳,即股在绳中以左螺旋方向捻绕；右捻钢丝绳，即股在绳中以右螺旋方向捻绕。(2)依钢丝在股中和股在绳中捻向的关系分，有：同向捻(顺捻)钢丝绳，即股和绳的捻制方向相同；交叉捻(逆捻)钢丝绳，即股和绳的捻制方向相反。同向捻钢丝绳比较柔软，表面比较光滑，弯曲应力较小，因而寿命较长，但有较大的恢复力，容易旋转打结；交叉捻钢丝绳则与上述情况相反。习惯上又把以上两种分类方法结合起来，分为右同向捻、左同向捻、右交叉捻、左交叉捻四种。 (3)依钢丝在股中的接触情况分，钢丝在绳股中的接触形式有点接触、线接触和面接触三种。点接触式钢丝绳，股中内外层钢丝以等捻角不等捻距(跨越捻)来捻制，一般以相同直径的钢丝来制造，钢丝间呈点接触状态，如图23(a)所示。线接触式钢丝绳，股中内外层钢丝以等捻距不等捻角(等距离)来捻制，一般以不同直径的钢丝来制造，线间呈线接触状态，如图23(b)所示。两种绳相比，线接触绳比较柔软，无压力集中现象，寿命较长。为了改善丝间的接触状态，将线接触式钢丝绳的绳股经特殊碾压加工，使钢丝产生塑性变形，形成钢丝间呈面接触状态，然后再捻制成绳，称为面接触式钢丝绳，所有线接触钢丝绳均可制成面接触式钢丝绳。面接触式钢丝绳结构紧密，表面光滑，抗磨损和抗腐蚀性能好，寿命较长。 （4）依绳股断面形状分。（5）特种钢丝绳。图22不同类型的提升钢丝绳图23绳股中钢丝接触情况第三节 矿井提升机一概述根据矿井提升机工作原理和结构的不同，可分为如下类型：单绳缠绕式提升机是较早出现的一种，它工作可靠，结构简单，但仅适用于浅井及中等深度的矿井，且终端载荷不能太大。对于深井且终端载荷较大时，提升钢丝绳和提升机卷筒的直径很大，从而造成体积庞大，重力猛增，使得提升钢丝绳和提升机在制造、运输和使用上都有诸多不便。因此在一定程度上限制了单绳缠绕式提升机在深井条件下的使用。 摩擦提升机的出现及其发展，在一定程度上解决了单绳缠绕式提升机在深井条件下所出现的问题。但是，事物总是一分为二的,摩擦提升一般均采用尾绳平衡，以减小两端张力差，提高运行的可靠性。因此,在容器与提升钢丝绳连接处的钢丝绳断面上，静应力将随容器的位置变化而变化。当容器位于井口卸载位置时，尾绳的全部重力及容器的重力均作用在该断面上；当容器抵达井底装载位置前，该断面仅承受容器的重力。也就是说，在整个提升过程中，与容器连接处的提升钢丝绳断面中要承受一个幅值为的静应力变化 。式中：q为尾绳每米重力，N/m；H为提升高度，m；为提升钢丝绳横截面积，一些国家的使用经验证明：为了保证提升钢丝绳的必要使用寿命，在提升钢丝绳任意断面处的应力波动值一般不应大于165 Nmm2，否则会影响其使用寿命。 由此可知，矿井越深，静应力的波动值越大，其许用极限值为j=165 Nmm2，因此，摩擦提升在深井的使用亦受到一定的限制。 而缠绕式提升机一般不设平衡尾绳，故在提升钢丝绳与容器连接处断面的应力波动值要比摩擦提升小，为此，Robert Blair设计了一种多绳缠绕式提升机，称为布雷尔式提升机。多绳缠绕式提升机的工作原理与单绳缠绕式相同，不同的是几根提升钢丝绳同时缠绕在一个分段的卷筒上，它属于多绳多层缠绕式，主要用于深井和超深井中，其工作原理如图3-1所示。 图3-1 双绳布雷尔式提升机工作原理图二、提升机制动装置制动装置由制动器(也称闸)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。按传动能源分为油压、气压或弹簧制动装置。JK系列提升机采用油压盘闸制动系统，旧型KJ系列采用油压和气压块闸系统。 (一)制动器的作用和对制动装置的要求制动器的作用有四个： (1)在提升机正常操作中，参与提升机的速度控制，在提升终了时可靠地闸住提升机，即通常所说的工作制动。 (2)当发生紧急事故时，能迅速地按要求减速，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、更换水平及换钢丝绳时，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(或锁住不动)。 制动装置不仅是一个工作机构，同时也是重要的安全机构，为了确保提升工作安全顺利地进行，煤矿安全规程对它提出了一系列要求，归纳起来主要有两点：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、迅速和可靠地实现。 恰当的制动力矩包括三方面含义： (1)制动力矩应足够大。例如，对于竖井和倾角30度以上的斜井，工作制动和安全制动的制动力矩不得小于提升系统最大静负荷力矩的三倍。即： (3-17)式中：为制动力矩；为提升系统最大静负荷力矩。 (2)双卷筒提升机打开离合器调绳时，制动装置在各卷筒上产生的制动力矩不得小于该卷筒所悬挂提升容器和钢丝绳重力造成的静力矩的1.2倍，即： (3-18)式中： 为调绳时的静力矩。 (3)制动力矩的数值必须保证安全制动减速度在一定范围内，过大的减速度会对提升设备产生较大动负荷，对设备及运载人员健康不利;过小的减速度则不能及时制止事故的发生或扩大。 对于上提货载，如图3-7(a)所示，由力的平衡方程式： 图3-7安全制动时的力矩(a)上提贷载； (b)下放货载 (3-19)式中：为上提货载安全制动动力矩；m为系统的变位质量；为静阻力矩；为制动力矩。依规定a5ms2，由此得出： (3-20)同理，对于下放货载根据平衡方程式： (3-21)式中：为下放货载安全制动动力矩。依规定a15m/s2，所以： (3-22)由式(320)，(322)可以看出，提升系统在同一制动力矩作用下，上提货载时的减速度比下放货载时的减速度大，这是因为前者的静阻力矩与制动力矩方向一致，有利于制动，而后者则相反。在确定提升机制动力矩时，要同时兼顾以上(1)，(2)，(3)三方面对制动力矩的要求，若不能同时满足，安全制动可用二级制动。对于摩擦提升机，工作制动或安全制动所产生的减速度，还要受到防滑条件的限制。 目前，我国生产的矿井提升机采用盘闸制动系统，它与块闸制动系统相比较，其主要优点是重量小，结构紧凑，动作灵敏，安全性好。 盘闸制动系统包括两部分，即盘闸制动器和液压站。(二)盘闸制动器盘闸制动器的制动力矩是闸瓦沿轴向压制动盘时产生的摩擦力矩。为了使制动盘不产生附加变形，主轴不承受附加轴向力，盘闸都成对使用，每一对叫做一副制动器。依所要求的制动力矩大小不同，每一台提升机上可以同时布置不同副数的制动器。 图3-8所示为只动油缸的简图。(三)液压站 制动器的液压控制系统是同提升机的拖动类型、自动化程度相配合的。在直流拖动自动化程度较高的系统中，由于调速性能好，机械闸一般只是在提升终了时起定车作用。在交流拖动系统中，机械闸还要参与提升机的速度控制，因此，要求制动力能在较宽的范围内进行调节。图3-9所示是2JK型提升机液压站液压系统图，该液压站主要用于交流拖动系统中，其具体作用有三： (1)按实际提升操作的需要，产生不同的工作油压，调节、控制盘闸的制动力矩，从而实现工作制动； (2)安全制动时能迅速自动回油，并实现二级制动；(3)根据多水平提升换水平的需要以及钢丝绳伸长后调绳的需要，控制双筒提升机活卷筒的调绳离合器，同时闸住活卷筒。图3-8制动油缸结构图1垫板；2支座；3油缸；4碟形弹簧；5调整螺栓；7螺钉；8盖；9筒体；10密封圈；11柱塞；12销子；13村板；14闸瓦；15放气螺钉；16回复弹簧；17螺栓；18垫；19螺母；20塞头；21垫 图39 2JK型提升机液压站液压系统图1油箱；2电接触压力温度计；3网式滤油器；4电动机；5叶片泵；6电液调压装置；7溢流阀；8纸质滤油器；9手动换向阀；10压力表；11二级制动安全阀；12压力继电器；13五通阀；14四通阀第四节 提升机拖动与控制原理1拖动装置提升机的拖动装置共有两种：交流拖动装置和直流拖动装置。目前我国广泛采用的是交流拖动装置。为了能够利用外接电阻调速，必须使用交流绕线型感应电动机。调速时，将产生附加电能损失。由于交流电动机外接电阻运转时，电动机的人工特性曲线过陡(见本章图82)，低速运转时稳定性较差。目前由于换向器容量的影响,交流单机拖动装置的容量限制在1000 kW以下。矿井提升机所需功率超过1000 kW时，若仍想采用交流拖动装置，可以使用双机拖动。交流拖动装置也有不少优点：系统比较简单、设备价格较低和使用经验比较成熟等。 由于采用了安全可靠的电气动力制动、低频拖动制动以及微机拖动等措施，交流拖动装置控制系统的安全性及自动化程度均有大幅度的提高。 在直流拖动装置中，采用它激直流电动机拖动提升机。调速时，应改变它激直流电动机的电枢电压。由于矿井都采用交流电源，所以要增设变流设备，或者采用价格昂贵的变流机组，或者采用可控硅整流设备。若采用变流机组，需要增设两个和电动机容量相仿的大型电机。采用可控硅整流的直流拖动提升设备是有发展前途的。 直流拖动装置与交流拖动装置相比较的主要优点是：调速时无附加电能损失，低速调速性能好，易于实现自动化。若提升机所需拖动装置的容量超过1000 kW，应尽量采用直流拖动装置。 2交流感应电动机的控制为了得到设计的速度(也称给定速度)和拖动力，必须对提升机进行必要的控制。为了保护提升机安全运转，还必须设置一系列的保护装置。提升机采用了大量的电气保护和控制元件，相应的电气控制线路，若与矿井其他固定设备相比较，要复杂得多。目前我国生产的提升机电控制设备均已标准化。 一绕线型感应电动机各阶段的控制原理以罐笼为例，分析各阶段电动机的控制原理。(一)加速阶段加速阶段电动机的控制原理可用图83所示的方框图来说明。图8-3 加速阶段控制过程方框图电动机加速前，转子内串接全部附加电阻。若欲使提升机正转，司机可将电动机操纵手柄自中性位置迅速推向前方极端位置，这时主令控制器的全部触头均闭合。利用已按给定速度图、力图整定好的一系列继电器，配合接触器共同控制着附加电阻。当附加电阻逐段适时地被切除时，电动机转速逐渐上升。经加速时间t1后，附加电阻全部被切除，电动机获得了额定转速。若罐笼用于副井提升其他设备时，因速度图、力图不尽相同，这时可采用手动控制。司机应根据具体情况适时前推操纵手柄。主令控制器触头的闭合情况亦即切除电阻的时机，它全决定于司机的控制。这种控制方式常称为手动参与，如图83所示。 为了更为清楚地说明正常情况下的加速控制过程，可以利用电动机的特性曲线来进行分析。图84给出了交流绕线感应电动机转子附加五段电阻时的特性曲线。 图84中的横轴代表电动机力矩M，而M与卷筒圆周拖动力F成正比，纵轴代表电动机转数n，而n与卷筒圆周速度v成正比。 电动机的自然特性曲线如图84所示，特性曲线有稳定部分和不稳定部分。为了能够在稳定部分运转，加速时，转子可串接附加电阻。串接电阻愈大时，特性曲线愈软。 提升开始后，由于五段附加电阻全部串接在转子回路内，电动机形成人工特性曲线R1。由于R1曲线所形成的拖动力矩尚小于提升至开始时的静阻力矩Mj,故提升机无法加速。切除一段电阻后，电动机转入第二条特性曲线R2上运转。这时的拖动力矩M11Mj，电动机开始加速。随着n的升高，M逐渐减小。为了产生给定的加速度a1,必须在M=M12时继续切除一段电阻，电动机将沿特性曲线R3运转。如此重复，直至切除全部电阻，电动机转入自然特性曲线Rz运转为止。这个自动加速过程如图84中折线abcdefghijkl所示。图中1点的转速，近似等于电机转速nc。(二)等速阶段 等速阶段在电动机的自然特性曲线m点运转，相应的转速为ne,由于Rz特性曲线硬， 图8-4 感应电动机的特性曲线近于水平线,即或静阻力矩Mj 稍有变化，转速也仍十分接近ne。等速阶段无需任何控制。 (三)减速阶段减速阶段的控制方法与采用的减速方式有关。 （1）电动机减速方式 与加速阶段控制方法相仿，司机适时地将电动机操纵手柄逐渐移回至中性位置，各段附加电阻逐级串入。工作过程如图8-4中的nopqrstuv折线所示。（2）机械制动减速方式 与采用自由滑行减速方式的控制方法有些相同。减速开始后，应迅速将电动机操纵手柄移至中性位置。为了防止意外事故，另外有减速开关。若司机未能及时移动手柄，减速开关可自动将电动机自电网断开。 与采用自由滑行减速方式的不同点，在于电动机断电后应及时对提升机施以适当的制动力矩。 采用机械制动的制动过程如图85所示。 图8-5 机械制动控制原理方框图（3）动力制动减速方式 首先简单介绍有关动力制动的物理概念。交流电动机与电源断开后，将其中两相改接直流电。这时，电动机的定子不再产生旋转磁场而是形成一个静止的磁场，磁场方向如图86所示。减速阶段，由于惯性力的作用，电动机转子以顺时针方向在上述磁场内旋转，从图86所示的情况可以看出，这时转子导体内必有感应电流。电流方向如图所示，转子电流与磁场相互作用的结果，必然形成制动力矩Mz，其制动力以Fz表示。正因为制动力矩的方向与转子旋转方向相反。因此，提升电动机将逐渐减速直至停止。 电动机处于动力制动状态运行时，经理论研究证明，特性曲线应处于M一n曲线图中的第二象限，如图84所示。减速阶段开始后附加电阻全部接人，然后利用整定好的继电器，再将附加电阻逐级切除，其工作过程如图84中的12345等线段所示。目前标准电控设备均采用带反馈的动力制动闭环控制系统，制动力矩的大小决定于实际速度和给定速度的偏差值。 采用动力制动减速方式时，附加电阻将增大，增大电能损失。故常称动力制动为能耗制动。 我国生产的可控硅整流动力制动设备性能良 图8-6 感应电动机动力制动示意图好，目前正在各矿推广使用。 (四)爬行阶段 图84中的n4是与爬行速度v4相对应的电动机转速。一般来说，爬行阶段的拖动力矩M4都不很大。但是，专为验绳设计的第一条人工特性曲线，其n4点相应的拖动力矩很小，往往小于M4,而特性曲线上与n4相对应的拖动力矩往往又大于Mh ，为此，只能轮流交替使用R1 ， R2两条特性曲线，时而减速，时而加速，使其平均力矩与M4相当，平均速度与v4相当。我们称这种控制方式为脉动控制。当然，脉动控制是很不理想的，不仅增加了电能损失，而且使控制复杂化。但采用脉动控制时，无需增添任何设备。效果良好且控制简便的方案是采用微机拖动，其工作原理如图87所示。图8-7微机拖动工作原理示意图1提升机的卷筒；2主减速器；3提升电动机；4气囊离台器；5微拖减速器；6微拖电动机爬行阶段开始后，提升电动机3自电网断开。连接气囊离合器4，并起动微拖电动机6。正确选用微拖减速器5的速比和微拖电动机的额定转速，可以在提升机卷筒1的圆周处获得近于0.5ms的速率。由于工作在微拖电动机的自然特性曲线上，爬行速度十分稳定。微拖电动机容量不大，约为提升电动机容量的5。 二、提升机的保护 为了防止提升机发生过速、过卷等意外事故，采用了不少保护设备。将保护设备有机地联系在一起，形成了电控装置中的重要控制回路：安全回路。 现以多绳摩擦提升机采用安全回路为例，分析安全回路的保护作用。安全回路如图88所示。 安全回路中串有很多保护设备的触头，提升机工作不正常时，相应触头断开，安全接触器线圈AC失电。这时，将发生下列情况： (1)电动机正反转回路中的AC常开触头断开(见图88)，电动机正向(或反向)接触器ZC(或FC)先电，电动机自电网断开(图8-8)；(2)由图88可以看出，由于AC触头断开，安全制动电磁铁回路中的电磁铁3G失电，因而产生安全制动。图8-8 有关提升安全保护电路示意图