第二章: 概 述
第一节:平煤天安十矿简介
平顶山煤业（集团）有限责任公司十矿，位于平顶山市区东部，煤田面积22.5平方公里。东与十二矿相邻，西与一矿接壤，南临程平路，北靠平顶山，地势平坦，位置优越，靠近市区，交通便利。现有职工6399人， 固定资产1.08亿元，年产原煤超过200万吨。
十矿是一座大型现代化矿井。1958年8月兴建，1964年2月投产，原设计年生产能力120万吨，采用一对立井开拓。1986年12月完成改扩建后，形成一二水平、南北两翼同时开采的生产格局，矿井年生产能力达到180万吨。1988年以来，该矿实际年生产能力已达到220万吨。 目前，十矿同时开采丁、戊、己组煤，煤种齐全，煤质优良，所产焦精煤具有“低灰、低硫、低磷、高热值”的特点，深受用户欢迎。
十矿主井提升机主轴装置采用剖分式弹性结构卷筒，卷筒受力均匀，强度大，便于运输安装；盘式制动器为先进的油缸后置式，动作灵活，不油污制动盘，安全可靠；具有液压延时二级制动性能并在井口时可自动解除；双筒提升机设有径向齿块式液压调绳离合器；器系统采用隔爆型电性能并在井口时可自动解除；双筒提升机设有径向齿块式液压调绳离合器；器系统采用隔爆型电性能并在井口时可自动解除；双筒提升机设有径向齿块式液压调绳离合器；器系统采用隔爆型电机和BSJ1成套防爆电控装置，设有各种联锁保护装置，防爆性能安全可靠可根据要求提供动力制动。电机功率为200KW，选用26-6X7光面钢丝绳,采用固定天轮,10T箕斗,自重5.3T,导轨采用38KG钢轨,井筒有效深度264.5m。
技术参数： 型 号 最大静张力（KN） 最大静张力差（KN） 减 速 比 卷 筒 个 数 直 径（m） 宽 度（m） 45 45 20 1 2.0 1.5 1044 24.5 3.88 6
JKB-2.0 50 60 50 60 30 1 2.0 1.5 1044 24.5 3.46 2.59 容 绳 量（m） 钢 直 径（mm） 速度（m/s）
绳 电 型 号 JBR0450S－8 机 功率（KW） 185 7.15×外形尺寸（m） 6.58×2.82 主机重量（Kg）
第二节：提升绞车运行速度图
23629 JBR0400L－6 JBR0450S－8 185 7.15×6.58×2.82 23629
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第三章：总体设计方安确定
第一节：设计要求
提升绞车综合后备保护装置技术方案
一 适用范围：本标准适用于煤矿竖井提升机综合后备保护装置（以下简称后备保护装置）。 二 技术要求
综合后备保护装置应具备的基本功能：
（1）提升容器的位置显示值应与提升容器的实际位置一致，位置测量精度不大于0.1m，位置显示分辨率不大于0.1m.
（2）提升容器速度显示值与提升容器实际速度一致，显示分辨率为0.1m/s；当采用频率法原理测速时，速度显示值滞后实际速度的时间应不大于0.33s。 （3）按设定的提升高度自动发送减速信号，控制提升机减速运行，应有灯光信号显示。
（4）提升容器在等速段的运行速度超过最大提升速度15%时，实现安全制动，并有声光报警信号。
（5）当原速度限制器不能有效的限制速度时实现安全制动，并有声光报警信号，保证容器在接近终端停车位置时速度小于2m/s。
（6）提升容器超过正常停车位置过卷0.5m应能安全制动，并有声光报警信号。 （7）当深度指示器不能正常指示容器实际位置时，发出声光报警，报警点死区不大于3m，容器运行到接近终端停车位置时，速度不大于2m/s时实现安全制动。 （8）主井箕斗被卡阻不能顺利退出卸载曲轨位置时，应能实现安全制动，发出声光报警信号。
第二节：系统总体设计方案确定
提升绞车综合后备保护器设计方案
一 各项功能的实现方法 1.提升容器的位置显示：
在电机轴上安装适量的磁钢，在距磁钢2~3mm处安装霍尔探头，当电机轴转动时带动磁钢旋转，霍尔探头受到感应产生一系列电平脉冲信号。微机设置为查询方式，适时查询电平脉冲个数。根据查询到的电平脉冲信号，记算出提升容器的实际位置，在每次开车时都利用软件方式把计数器设置为加数器或减数器。根据现场数据按设计精度要求，计算确定的 磁钢数目如下：
滚筒半径：r=2米 直径：D=4米 可求周长: C1=2∏r=12.56
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当把磁钢贴在滚筒时，按显示分辨率0.1m考虑，需贴磁钢数为：12.56/0.1=125.6≈126个
由于电机与滚筒传动比为11.5﹕1，所以电机轴上应贴磁钢数目：126/11.5≈10.96=11个
电机轴周长为C2=940mm,故两个磁钢的间距为：940/11≈85.5mm用计数器记下脉冲个数n，可求出提升容器的实际深度H：H=ndC1/KC2
n:脉冲个数 d:磁钢间距 C1：滚筒周长 K：电机与滚筒传动比。 2.深度指示器失效检测：
在深度指示器丝杠上安装适当的磁钢，在距磁钢2~3mm处安装霍尔探头，
当丝杠转动时带动磁钢旋转，霍尔探头感应产生一系列电平脉冲信号。微机通过查询方式一直检测丝杠处霍尔探头送来的电平脉冲信号。根据电机转动与丝杠转动的传动关系，依据现场实际数据计算得出：电机轴上磁钢与丝杠上磁钢的传动比例关系为19：1，利用此传动比例关系可用来检测深度指示器是否失效。当电机轴霍尔探头检测到19个电平脉冲时，丝杠霍尔探头应检测到一个电平脉冲信号，若此信号未到，则微机就判断为深度指示器失效。微机发出声光报警，并发出安全回路继电器动作指令，后备保护器完成深度指示器失效保护功能。
依据实际现场数据确定磁钢数目如下： 井深h=264.5m 丝杠周长C1=130mm
提升绞车从提升到停车（或下放到停车）丝杠转动28.5圈，故丝杠每转动一周提升容器位移为264.5/28.5=9.28m
利用套筒把丝杠周长扩大为175mm。按贴5个磁钢计算，得两磁钢间距为：175/5=35mm（满足两磁钢间距≥30mm要求），每个磁钢的动作行程距离为9.28/5=1.856m(满足最大行程死区≤3m)。 3.速度显示：
利用单片机和其内部计数器完成速度显示功能，单片机控制其内部计数器在单位时间内（单位时间为1秒）对电机轴的电平脉冲个数进行计数，并在计数完毕后读取计数值，根据记下的脉冲个数值，按照一定的控制算法，换算出提升容器的速度值。
井深h=264.5m 滚筒周长C1=12.56m 电机与滚筒的传动比K=11.5:1 电机轴上的磁钢数为11个
按以下公式可算出提升容器整个行程的脉冲个数： n=11hk/C1=11×264.5×11.5/12.56=2657个
每米需脉冲个数：2654/264.5≈10个，故每个脉冲的分辨率为0.1m,（满足0.1m/s的设计要求）。
按如下公式可算出提升容器瞬时速度:v=C1×N/11K
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C1:滚筒周长
N: 单位时间内测得的脉冲个数 K:传动比
常数11：电机上的磁钢个数 4 减速点的控制
在井深230米（或35米）两点，提升绞车进入减速运行阶段，为完成综
合后备保护减速功能，在深度指示器相应位置安装霍耳传感器，当提升容器运行到减速点时，霍耳传感器就发出电平脉冲给微机，微机接收到信号后发出指令，控制提升机减速运行，后备保护器完成自动减速保护功能。 5过速保护
按照提升容器在等速段运行时的速度的115%，减速段运行速度的110%，整定出提升容器运行包络线，并把此包络线装入微机，当提升容器在此包络线以内运行时，是安全运行速度，当运行速度值超出此运行速度包络线时，视为超速危险运行，此时微机发出指令，使安全回路动作，并声光报警，后备保护器完成过速保护功能。 6 防过卷保护
在提升容器正常停车位置过0.5米处安装限位开关，当提升容器过0.5米时，限位开关动作，发出一个电平脉冲给微机，微机接收到此电平脉冲时发出指令使安全回路动作，并声光报警，后备保护器完成过卷保护功能。 7卡箕斗保护
在提升容器正常停车位置过4.5米处安装限位开关，箕斗上提或下放时第一次经过同步开关到停车时的工作状况以被微机记忆存储，当箕斗再次下放或上提，若位置量过4.5米仍没有接受到同步开关发出的电平信号，说明箕斗被卡，微机发出指令使安全回路动作，并发出声光报警，后备保护器完成卡箕斗保护功能。
8 防松绳保护
在钢丝缆绳下安装两位置开关，两位置开关的传动杆用细钢丝绳拉紧，当钢丝缆绳松弛时，钢丝缆绳会下坠到细钢丝绳上，此时两位置开关由常闭到常开，发出电平脉冲信号给微机，微机接收到此信号时发出指令，使安全回路动作，并声光报警，后备保护器完成松绳保护功能。
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