提升機安全性能檢測儀在提升系統總變位質量測試中的應用

郝慧學HAO Hui-xue；王曉莉WANG Xiao-li

（山西煤炭運銷集團長治分公司，長治 047100）

（Changzhi Branch of Shanxi Coal Transportation and Marketing Group，Changzhi 047100，China）

在礦井提升系統中，變位質量是核算電動機容量和提升機性能測試的一個重要參數，但一些礦井由于各種原因資料丟失無法采用常規的計算方法來確定其變位質量，造成無法對提升機進行電動機容量核算和性能檢測，但是對于提升機來說這兩個項目是必須進行的，針對此情況我公司積極引進了TC-3C 提升機安全性能檢測儀來對煤礦提升系統及其變位質量進行檢測。

在提升機主電動機、天輪（導向輪）、容器、鋼絲繩等技術數據齊全時，可根據公式∑m=（Q+2Qz+n1pLp+n2qLq+2Gt+Gj+Gd）/g 通過計算確定提升系統總變位質量。式中：Lp為每根提升主繩實際全長，單位m；單繩纏繞式提升：Lp=Hc+Lx+3πD+LB+LS其中：LB為圍抱天輪部分鋼絲繩長度，單位m；LB≈1/2πDt；LS為鋼絲繩試驗長度，單位m，一般取20～30m；Gd為電動機轉子的變位重力，單位N，公式為：

其中：ID2為電動機轉子的轉動慣量，單位kg·m2。

在提升系統參數指標發生變化或缺少技術資料，因而無法通過計算確定其變位質量時，可以通過現場實際測試來確定。由動力方程式根據力的平衡可以得到測定提升系統的變位質量的計算式：Σm=（kQ+Δ·H-2Δ·hx）/a3式中：a3為自由滑行減速度，單位m/s2，a3=vm/t3；vm為提升系統等速階段運行速度（單位m/s。

其中：D 為滾筒或驅動輪直徑，單位m；n 為實測電動機轉速，單位r/min；i 為減速機速比。

我們在利用TC-3C 型提升機安全性能檢測儀對礦井提升系統變位質量進行測試時，儀器要求測試必須在測試速度的基礎上進行，儀器通過采集一個提升過程中提升系統的速度信號、主電機的斷電信號（110-220）V，測出系統總變位質量。

首先要檢查被測提升機設備是否完好并且在停止狀態。當提升機容器在井口停車位置時，將轉速信號線（或測速發電機速度信號線）、電流信號線、電壓信號線、給定信號線的一端通過儀器面板相應接口接入儀器。如圖1 接線。

圖1

其中：轉速信號線是連接轉速探頭，轉速探頭通過磨擦輪與軸或輪相摩擦接觸；若用測速電機信號測速度圖時，則必須用測速發電機速度信號線連接該信號。信號范圍為直流±250V，不需區分正負極；對于電流信號線，在測交流電機時，將交流電流信號線（鉗型電流表）卡在司機臺上AC0～5A 的主電流線上，通過所測得的電流的變化，繪制出負荷電流圖；測直流電機時，首先將開關信號短接，直流電流信號線同DC-75mV～+75mV 的電流表并聯。（如果現場直流電流表的電壓不在DC-75mV～+75mV 范圍內，該信號不可以直接接入，但不影響其它項目的正常測試；給定信號線要接速度給定回路的直流輸出端，紅色夾子接正端，綠色夾子接負端。此信號為直流50V 的電壓信號，如找不到該信號點，可以不接，不影響其它項目的正常測試，但給定速度圖無法測出；電壓信號線要接電流繼電器的常開或常閉觸點（若接入常開觸點影響開車，則改接常閉觸點；反之亦然）。若現場不接此線，不會影響其它項目的正常測試。

確定正確接線后，開啟儀器進入速度圖測試。經開車加速、等速運行、減速爬行、至一次提升完畢，測量結束。

然后做好測變位質量的接線（與測速度圖時取速度信號相同）。其中，連接轉速信號線時必須將探頭安裝在同測速度時同一位置；連接測速電機信號線時（與轉速信號二者取其一），接法同速度測試電壓信號線：接主電機斷電信號（即主電機斷電而電壓信號線給出220V 電壓信號）作為測試起點。

經檢查上述各項工作合格后，開機，輸入參數，包括井深H、電流互感器變比CT、等效力參數Fdx、阻力系數k、載荷Q 等各參數。其中：電流互感器變比CT，對交流電動機，取主電機電流互感器的變比；對直流電動機，變比系數CT=75/Vm×80×Im/4000（Vm、Im取接入電流表顯示范圍最大值）。等效力參數Fdx=ηU1cosφ。式中:η 為減速器效率，多繩摩擦式η=0.9；單纏繞式一級減速時η=0.92，二級減速時η=0.85。

進行變位質量測試前需要使容器一個重載，一個空載。進行測試時，載重容器由井底向上，通過啟動、加速、等速運行一段時間后，至交鋒位置，同時將提升機主令控制器手柄迅速扳到零位，切斷主電機，重載容器向上，提升系統開始自由滑動減速,待提升機將要停止時施閘停車，信號采集完畢，根據輸入的相關參數計算出系統變位質量Σm和減速度的值。

上述測試計算方法,對準備工作要求較少，基本不用停車，而且計算方法簡單，對生產沒有影響。但是，在測定過程中，由于提升載荷Q 值不準確，以及受到阻力系數等因素的影響，導致誤差偏大。

兩容器不等重和載荷重量不準確。設自由滑行減速度a3＝0.2m/s2，如果載荷重量誤差100kg，即981N，則變位質量誤差為4905kg。因此，測試時最好使用荷重傳感器精確稱重。

礦井阻力的影響。礦井阻力在容器運行中是變化的，因此，許多因素對礦井阻力系數“K”值造成影響。通過不同的載荷分別進行測試，進而在一定程度上減小礦井阻力對變位質量的影響。

最大繩速Vm不準確。通過前面公式可知，自由滑行減速度a3與Vm成正比。Vm的測試誤差在一定程度上對變位質量的計算產生影響。設a3誤差0.02m/s2，將會造成變位質量誤差約3874kg。為準確測定Vm，可以用光電數字式轉速表測電動機轉速的方法，或者通過電渦流傳感器與光線示波器相互配合的方式對滾筒轉速進行測定，進而確定Vm，后者方法相對準確一些。

準確地記錄減速的起始時間,了解測定過程中電機是否出力，制動系統是否施加了制動力，需要對主電機定子電流信號和制動系統的信號進行測定。比如我公司古韓永豐煤業提升系統采用直流拖動電力控制系統，由于沒有相應控制系統的人員配合，無法完全消除電動機的拖動力，因此自由滑行減速度的值必然偏小，最終不能正確計算出系統的變位質量。

提升系統變位質量是進行動力學計算和驗算電動機容量的重要參數，是礦井提升機性能測試的一個主要項目。為了提高計算精確度，應設法降低變位質量的測量誤差。

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