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[摘 要]本文分析介绍KJ型提升机系统的主要特点、改造的内容与方法，以及改造后的主参数核算。
[关键词]煤矿提升机；KJ型；系统优化改造；技术
中图分类号：TD534 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）45-0011-01
引言：对于煤矿KJ型提升机，它是我国仿制前苏联生产的一种老式提升机，至今为止，仍有相当一部分老矿井在使用该型提升机。由于系统工作效率低，故障率高，加上配件少，性能低下等问题，迫切需要对其进行改造。根据《煤矿安全规程》中对矿井提升机的性能参数的明确要求，KJ型提升机必须进行系统的改造，以便提高提升机的各项性能参数，保证能处于良好的运行状态之下。
1 KJ型提升机系统的主要特点
KJ型提升机是单绳缠绕式的布局，在结构上主要有以下特点：该提升机制动器为角移式制动系统，是油压操纵的；减速器为渐开线人字型齿轮；电控系统属于KKX系统，使用串电阻调速方式。它存在的缺陷主要有：主轴装置中主卷筒各处的刚度不够均匀，而在支轮、支环处筒壳承受较大的局部弯曲应力。其筒壳较薄，也容易产生局部开裂，并造成疲劳破坏；制动系统中径向角移式油压重锤制动系统工作原理复杂，机械传动系统庞大，工作效率低，故障率高。在工作制动时，制动力矩也难以控制，全凭绞车司机的经验和手感操作，从而使制动力矩不准确，有一定的冲击，又产生一定的动载荷，存在严重的事故隐患。而在安全制动时只有紧急制动，无二级制动。在电控系统中，它是转子回路配金属电阻的继电器、接触器系统，而继电器、接触器多，接线复杂，参数误差又大，调整也不准确，备件少，系统故障率特别高。整个电控系统的调速性能较差，调速时大量的能量消耗在电阻之上，且调速精度低，安全保护和监测环节又不完善。由于异步电机在低速运行时特性曲线较软，在次同步状态下无法产生有效制动力，因此也难以准确地控制提升机的停车位置。
2 KJ型提升机系统改造的内容与方法
在对该类提升机进行改造时，需要考虑的诸多因素，比如矿井年产量、其生产状况、服役年限、费用以及工期等。由于KJ型提升机一般都服役了多年，改造后除要满足使用要求外，还要尽可能地提高产量。在改造时，先要进行性能参数的测定。①运动学参数的检测，主要是测量实际提升速度图中的参数（加速度、减速度、等速段最大速度、提升时间、爬行速度、爬行距离等），即测出提升速度图；②电控系统参数检测，即各电压继电器的吸合电压和释放电压，电流继电器的吸合、释放电流，时间继电器的动作时间，每个提升周期拖动电机的功率和电流的变化等；③制动系统参数检测，即制动系统制动盘的偏摆度、制动时间和制动力矩等。检测后可了解到的参数为：①提升机实际速度图中重要数据（最大加速度、最大减速度、等速点和减速点等），与设计速度图数据对比，可确定电控系统是否需要调整；②制动系统的工作状况是否满足要求等。经实测速度图的分析验算，可了解和研究实际提升能力，并检验起动电阻和电控系统的合理性。③对改造后的提升机装置进行必要的验算，要使装置在允许的情况下提高速度和载荷，并符合现行的《煤矿安全规程》的要求等。
1）主轴装置的改造。提升机的主轴装置是主要工作和承載部件。它主要由卷筒、主轴和主轴轴承等组成。对主轴装置仍然完好的，可不更换。但要根据改造后达到的提升能力进行主轴强度和刚度的校核。该内容包括提升机力学模型的简化、受力计算、主轴最大变形计算和主轴的弯曲扭转应力计算等。假如需要更换滚筒，设计结构时要尽量取消支环，以克服原滚筒易开裂的缺陷问题。
2）电控系统的改造。第一，由于现今电控系统都普遍采用了PLC控制，经过改造后的系统要具有更加完善的软硬件保护环节；第二，提升操作系统要能够实现调绳检修、手动、半自动运行；第三，具备一些常规保护，还要有深度指示器断轴、减速点后备、错向、给定方向记忆、二级制动解除、减速段超速、自动换向等保护功能；第四，安全回路可由PLC内部和外部AC回路串联来实现冗余；第五，动力制动电源装置要能实现脚踏动力制动、速度及电流闭环，并满足各种载荷所需的制动力矩；第六，系统要能实现提升机启动、加速、等速运行、减速、停车、制动全过程自动监控，还要对运行过程中的参数和可能危及提升机正常运行的设备进行监测，并具有故障显示、报警功能；第七，要具有和上位机通讯的接口，并实现远程诊断和数据采集等功能。
3）制动系统改造。对于制动装置而言，它是煤矿提升机重要组成部件，主要用来控制提升机的正常停车、工作制动和安全制动。制动系统改造方法也很多，以前主要是在高速轴上附加小抱闸，以实现双线制动和改造液压站实现二级制动等方式。但它没有改变制动力大小及不可调节的缺陷存在。但是，盘式制动器是目前提升机应用较多的一种机械制动装置，它有正常减速停车和在各种提升故障情况下实施紧急制动停车的手段，也是保证提升机安全运行的重要安全装置。图l所示就是一种利用盘型闸制动的原理图，它将原有的油压重锤式手动大抱闸系统改为液压控制碟形弹簧径向推力大抱闸系统，从而实现制动的目的。该制动系统主要由制动器、弹簧动力装置、基础件和液压站等几部分组成。改造后实现的主要功能和特点为：①可缩短空行程时间；②闸瓦材料使用耐磨石棉橡胶，摩擦系数大，比压大，经久耐用；③闸瓦的围包角减小，这更有利于闸瓦与闸轮的贴合，且闸瓦与闸轮间隙要求同盘形制动器一样；④制动力矩增大，使得制动更加平稳可靠；⑤操纵更加轻便、灵活，且维护更加简单。改造后的制动器要对制动力矩进行检测，并确保符合《煤矿安全规程》等规定要求。
3 KJ型提升机系统改造后的主参数核算
提升机系统改造后，要利用光线示波器拍摄速度曲线，待速度标定后，对速度图各阶段进行分析验算。同时，为充分发挥设备的应有能力，并消除事故隐患，应对加减速度验算。通过实测主加速度a1和主减速度a3验算，以此获得最佳值。根据理论分析，对主加减速度计算方法如下：主加速度a1，应按减速器允许的传动扭矩验算，即：a1≤ ，式中：[Mmax]为减速器的允许最大扭矩；D为滚筒的实际缠绕直径；m为提升系统变位质量；FJC为作用于提升机滚筒上的最大静张力差，FJC=2MJ/D。对主减速度的验算：a3=[KQ-ΔW（H-2h3）+0.3Q]/Σm，式中：Q为提升载荷；△W为尾绳重量差；h3为减速度段运行距离；K为矿井阻力系数，取k=1.15-1.2；Σm为提升系统总的变位质量。如此经过对提升机的主加减速度验算，直至合格后方能保障提升制动系统的安全可靠性。
结束语
综上分析，对KJ型提升机的改造存在的问题，不能只考虑局部的缺陷，更多的是要关注整体性能，如此才能取得较好的持续效果。在改造时，要做综合测试和整体评估，方案要系统性。只有通过对系统改造技术和具体位置改造方案的全面分析，才能提出具体的切实可行的方法，这样经改造后的KJ提升机系统各项技术性能才得以优化和提高，其运行效果才会持续稳定。
参考文献
[1]王晓晨，孙凤香.采用异步机矢量控制的矿井提升机开机特性的分析及改进[J].煤炭学报，2007，3：331-336.
[关键词]煤矿提升机；KJ型；系统优化改造；技术
中图分类号：TD534 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）45-0011-01
引言：对于煤矿KJ型提升机，它是我国仿制前苏联生产的一种老式提升机，至今为止，仍有相当一部分老矿井在使用该型提升机。由于系统工作效率低，故障率高，加上配件少，性能低下等问题，迫切需要对其进行改造。根据《煤矿安全规程》中对矿井提升机的性能参数的明确要求，KJ型提升机必须进行系统的改造，以便提高提升机的各项性能参数，保证能处于良好的运行状态之下。
1 KJ型提升机系统的主要特点
KJ型提升机是单绳缠绕式的布局，在结构上主要有以下特点：该提升机制动器为角移式制动系统，是油压操纵的；减速器为渐开线人字型齿轮；电控系统属于KKX系统，使用串电阻调速方式。它存在的缺陷主要有：主轴装置中主卷筒各处的刚度不够均匀，而在支轮、支环处筒壳承受较大的局部弯曲应力。其筒壳较薄，也容易产生局部开裂，并造成疲劳破坏；制动系统中径向角移式油压重锤制动系统工作原理复杂，机械传动系统庞大，工作效率低，故障率高。在工作制动时，制动力矩也难以控制，全凭绞车司机的经验和手感操作，从而使制动力矩不准确，有一定的冲击，又产生一定的动载荷，存在严重的事故隐患。而在安全制动时只有紧急制动，无二级制动。在电控系统中，它是转子回路配金属电阻的继电器、接触器系统，而继电器、接触器多，接线复杂，参数误差又大，调整也不准确，备件少，系统故障率特别高。整个电控系统的调速性能较差，调速时大量的能量消耗在电阻之上，且调速精度低，安全保护和监测环节又不完善。由于异步电机在低速运行时特性曲线较软，在次同步状态下无法产生有效制动力，因此也难以准确地控制提升机的停车位置。
2 KJ型提升机系统改造的内容与方法
在对该类提升机进行改造时，需要考虑的诸多因素，比如矿井年产量、其生产状况、服役年限、费用以及工期等。由于KJ型提升机一般都服役了多年，改造后除要满足使用要求外，还要尽可能地提高产量。在改造时，先要进行性能参数的测定。①运动学参数的检测，主要是测量实际提升速度图中的参数（加速度、减速度、等速段最大速度、提升时间、爬行速度、爬行距离等），即测出提升速度图；②电控系统参数检测，即各电压继电器的吸合电压和释放电压，电流继电器的吸合、释放电流，时间继电器的动作时间，每个提升周期拖动电机的功率和电流的变化等；③制动系统参数检测，即制动系统制动盘的偏摆度、制动时间和制动力矩等。检测后可了解到的参数为：①提升机实际速度图中重要数据（最大加速度、最大减速度、等速点和减速点等），与设计速度图数据对比，可确定电控系统是否需要调整；②制动系统的工作状况是否满足要求等。经实测速度图的分析验算，可了解和研究实际提升能力，并检验起动电阻和电控系统的合理性。③对改造后的提升机装置进行必要的验算，要使装置在允许的情况下提高速度和载荷，并符合现行的《煤矿安全规程》的要求等。
1）主轴装置的改造。提升机的主轴装置是主要工作和承載部件。它主要由卷筒、主轴和主轴轴承等组成。对主轴装置仍然完好的，可不更换。但要根据改造后达到的提升能力进行主轴强度和刚度的校核。该内容包括提升机力学模型的简化、受力计算、主轴最大变形计算和主轴的弯曲扭转应力计算等。假如需要更换滚筒，设计结构时要尽量取消支环，以克服原滚筒易开裂的缺陷问题。
2）电控系统的改造。第一，由于现今电控系统都普遍采用了PLC控制，经过改造后的系统要具有更加完善的软硬件保护环节；第二，提升操作系统要能够实现调绳检修、手动、半自动运行；第三，具备一些常规保护，还要有深度指示器断轴、减速点后备、错向、给定方向记忆、二级制动解除、减速段超速、自动换向等保护功能；第四，安全回路可由PLC内部和外部AC回路串联来实现冗余；第五，动力制动电源装置要能实现脚踏动力制动、速度及电流闭环，并满足各种载荷所需的制动力矩；第六，系统要能实现提升机启动、加速、等速运行、减速、停车、制动全过程自动监控，还要对运行过程中的参数和可能危及提升机正常运行的设备进行监测，并具有故障显示、报警功能；第七，要具有和上位机通讯的接口，并实现远程诊断和数据采集等功能。
3）制动系统改造。对于制动装置而言，它是煤矿提升机重要组成部件，主要用来控制提升机的正常停车、工作制动和安全制动。制动系统改造方法也很多，以前主要是在高速轴上附加小抱闸，以实现双线制动和改造液压站实现二级制动等方式。但它没有改变制动力大小及不可调节的缺陷存在。但是，盘式制动器是目前提升机应用较多的一种机械制动装置，它有正常减速停车和在各种提升故障情况下实施紧急制动停车的手段，也是保证提升机安全运行的重要安全装置。图l所示就是一种利用盘型闸制动的原理图，它将原有的油压重锤式手动大抱闸系统改为液压控制碟形弹簧径向推力大抱闸系统，从而实现制动的目的。该制动系统主要由制动器、弹簧动力装置、基础件和液压站等几部分组成。改造后实现的主要功能和特点为：①可缩短空行程时间；②闸瓦材料使用耐磨石棉橡胶，摩擦系数大，比压大，经久耐用；③闸瓦的围包角减小，这更有利于闸瓦与闸轮的贴合，且闸瓦与闸轮间隙要求同盘形制动器一样；④制动力矩增大，使得制动更加平稳可靠；⑤操纵更加轻便、灵活，且维护更加简单。改造后的制动器要对制动力矩进行检测，并确保符合《煤矿安全规程》等规定要求。
3 KJ型提升机系统改造后的主参数核算
提升机系统改造后，要利用光线示波器拍摄速度曲线，待速度标定后，对速度图各阶段进行分析验算。同时，为充分发挥设备的应有能力，并消除事故隐患，应对加减速度验算。通过实测主加速度a1和主减速度a3验算，以此获得最佳值。根据理论分析，对主加减速度计算方法如下：主加速度a1，应按减速器允许的传动扭矩验算，即：a1≤ ，式中：[Mmax]为减速器的允许最大扭矩；D为滚筒的实际缠绕直径；m为提升系统变位质量；FJC为作用于提升机滚筒上的最大静张力差，FJC=2MJ/D。对主减速度的验算：a3=[KQ-ΔW（H-2h3）+0.3Q]/Σm，式中：Q为提升载荷；△W为尾绳重量差；h3为减速度段运行距离；K为矿井阻力系数，取k=1.15-1.2；Σm为提升系统总的变位质量。如此经过对提升机的主加减速度验算，直至合格后方能保障提升制动系统的安全可靠性。
结束语
综上分析，对KJ型提升机的改造存在的问题，不能只考虑局部的缺陷，更多的是要关注整体性能，如此才能取得较好的持续效果。在改造时，要做综合测试和整体评估，方案要系统性。只有通过对系统改造技术和具体位置改造方案的全面分析，才能提出具体的切实可行的方法，这样经改造后的KJ提升机系统各项技术性能才得以优化和提高，其运行效果才会持续稳定。
参考文献
[1]王晓晨，孙凤香.采用异步机矢量控制的矿井提升机开机特性的分析及改进[J].煤炭学报，2007，3：331-336.