CN106494961A - 一种深井提升系统过卷保护方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深井提升系统过卷保护方法与装置，该方法包括：在提升容器工作区域上下两个极限位置安装过卷保护装置，过卷保护装置包括电磁缓冲装置和机械缓冲装置；电磁缓冲装置包括激励线圈、外部电源、检测与控制模块；检测与控制模块包括速度检测元件、位置检测元件、控制器；速度检测元件和位置检测元件分别与控制器相连，控制器与外部电源相连，外部电源与激励线圈相连；位置检测元件位于激励线圈的中部；所述速度检测元件位于激励线圈靠近提升容器的一端；机械缓冲装置包括与控制器相连的液压回路、与液压回路相连的双作用液压缸；双作用液压缸位于激励线圈远离提升容器的一端。本发明具有双重防护、制动平稳、无回弹的优点。

Description

一种深井提升系统过卷保护方法与装置

技术领域

本发明属于深井提升系统安全技术领域，具体涉及一种电磁缓冲装置和机械缓冲装置相结合的深井提升系统过卷保护方法与装置。

背景技术

提升机是矿山机械中的重要设备之一，负担着提升煤矿、矸石、下放材料、升降人员及相关设备的重要作用，素有“矿井咽喉”之称。深井提升系统的安全事故在我国乃至世界各地的矿区均有发生，并对矿井生产造成不同程度的影响，事故发生后必须及时停产、处理、维护，若处理不当，则会形成更大的安全隐患，对工作人员的生命安全形成严重威胁。其中，当所有电控系统失效，提升容器到达工作区域上下两个极限位置时，本应停止运动而没有停止，继续向上或向下运动，进入过卷区域，通常认为发生了过卷事故。

针对此类事故，一方面要规范操作、加大管理力度，另一方面应该在系统设计时考虑一旦提升系统出现意外的过卷、过放事故时，为避免事故的进一步扩大，设置相应的安全保护装置，以阻止提升容器继续运动，保护人员安全，减少设备损失。

目前，国内外常用的过卷保护装置有楔形木罐道装置、摩擦型过卷保护装置、钢带式过卷保护装置、液压缓冲装置等。

楔形木罐道装置是国内外普遍采用的传统过卷保护装置，楔形木罐道的材料通常为柞木、红松或水曲柳等。当过卷事故发生时，提升容器进入楔形木罐道区域，木罐道将受到提升容器的挤压力，该力对提升容器形成与提升容器运动方向相反的阻抗力，并且在长度方向上由小逐渐增大，最终实现对提升容器的缓冲和制动。但楔形木罐道装置比较突出的问题是提升容器容易被卡在楔形木罐道上或楔形木罐道被劈开，未能按预期的挤压方式吸收提升容器的动能。而且天然木材的力学性能具有各向异性，不同木纹方向的力学性质差别较大，木材的生长区域、生长年限、致密度、水分等因素对其力学性能的影响也较大，楔形木罐道长期置于井口或井底，长期暴露在空气中，内部水分及组织变化等都影响楔形木罐道所能提供的制动力，最终导致楔形木罐道装置的稳定性和可靠性不足。

摩擦型过卷保护装置的关键部分为摩擦吸能装置，根据不同的结构形式分为摩擦滚筒式缓冲器和多盘式摩擦缓冲装置。

摩擦滚筒式缓冲器也称锥体式缓冲器，是利用圆锥形摩擦面做功实现吸收提升容器的动能。该装置结构简单，安装方便，可重复使用。但该装置采用锥体结构，存在自锁问题，因此缠绕钢丝绳、调节制动力大小极不方便；由于接触面积小、接触比压大，使得锥体上的摩擦材料同滚筒之间易出现粘结现象，造成制动性能不稳定，达不到预期的缓冲效果。

多盘式摩擦缓冲装置采用多盘式摩擦片，增大了摩擦接触面积，降低了摩擦材料的接触比压；采用调力盘与调力螺母相配合，使制动力调整方便、准确；卷筒与轴套之间装有套环，避免卷筒在高速旋转时出现金属咬合现象。

摩擦型过卷保护装置具有结构简单、实用等优点，但摩擦型过卷保护装置由于结构原因，在极短时间内会产生大量热量，在整个缓冲制动过程中摩擦系数不恒定，使实际制动效果偏离预期效果。

钢带式过卷保护装置是集缓冲装置、托罐装置、防撞梁于一身的多功能过卷保护装置。它采用金属材料的塑性变形进行吸能缓冲，通过曲轨实现逐步加载，使制动平缓、可靠、无反弹。该装置普遍适用于煤炭、金属、建材等各类提升系统的过卷保护，具有力学性能稳定、结构简单等优点，但钢带式过卷保护装置的重复使用次数相对较少。

液压缓冲装置最初源于电梯行业，当提升容器撞击液压缓冲器时，活塞杆向上运动，压缩液压缸无杆腔的油液，将提升容器的动能传递给液压油，通过转移提升容器动能的方式实现对提升容器的缓冲制动。由于液压缓冲装置是以能量转移的方式进行缓冲，因此具有无回弹、缓冲平稳等优点。但单独使用液压缓冲器进行过卷保护时，所需的矿井空间长度较长，这将对一部分矿井的空间布置带来较大影响。

目前磁力缓冲器多用于重型卡车的制动系统中，包括永磁缓冲器和电磁缓冲器两种。

永磁缓冲器是利用自身固有的永磁体产生空间磁场，通过改变励磁路径来控制是否产生制动力矩，具有无需供电、不需要配备蓄电池、易实现轻量化等优点。但由于永磁体时刻都有磁场产生，故在无需制动时，要设计合理的机械结构对永磁体进行磁场屏蔽，并在制动瞬间先控制机械结构调整永磁体位置退出磁屏蔽区域，使永磁缓冲器存在结构较为复杂、响应时间较长等问题。

电磁缓冲器是在汽车领域应用较多的一种磁力缓冲器，激励线圈安装在定子上，通过控制激励线圈的电流大小来控制电磁缓冲器的制动力矩大小，具有结构简单、生产成本不高、制动转矩范围广、响应时间快、工作噪音小、制动转矩可调、低故障率、维修方便等优点。

目前磁力缓冲器在交通运输业应用较多，市场上还没有出现电磁缓冲装置与机械缓冲装置相结合的深井提升系统过卷保护装置及方法。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了解决当前实际生产过程中常用的楔形木罐道装置存在的楔形木罐道易劈开、天然木材力学性能不稳定、可靠性不足，摩擦式过卷保护装置摩擦系数不稳定、复杂工况下稳定性不足，钢带式过卷保护装置重复使用次数较少，液压缓冲装置结构尺寸较长等问题，提供一种由机械缓冲装置和电磁缓冲装置相结合的深井提升系统过卷保护方法与装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：一种深井提升系统过卷保护方法，该过卷保护方法包括：

在提升容器工作区域上下两个极限位置安装过卷保护装置，过卷保护装置包括电磁缓冲装置和机械缓冲装置；

所述电磁缓冲装置包括激励线圈、外部电源、检测与控制模块；所述检测与控制模块包括速度检测元件、位置检测元件、控制器；速度检测元件和位置检测元件分别与控制器相连，控制器与外部电源相连，外部电源与激励线圈相连；所述位置检测元件位于激励线圈的中部；所述速度检测元件位于激励线圈靠近提升容器的一端；

所述机械缓冲装置包括与控制器相连的液压回路、与液压回路相连的双作用液压缸；所述液压回路包括油箱、过滤器、液压泵、三位四通电磁换向阀、单向阀、两位两通电磁阀A、减压阀、两位两通电磁阀B；油箱出油口通过过滤器连接液压泵进油口，液压泵出油口连接三位四通电磁换向阀进油口，三位四通电磁换向阀工作油口A连接单向阀进油口，单向阀出油口、两位两通电磁阀A进油口、减压阀进油口均连接双作用液压缸无杆腔，三位四通电磁换向阀工作油口B、两位两通电磁阀B进油口均连接双作用液压缸有杆腔，三位四通电磁换向阀出油口、两位两通电磁阀A出油口、减压阀出油口、两位两通电磁阀B出油口均连接油箱回油口；所述液压泵、三位四通电磁换向阀、两位两通电磁阀A、两位两通电磁阀B分别连接控制器；所述双作用液压缸活塞杆的端部设有挡板；双作用液压缸位于激励线圈远离提升容器的一端，深井提升系统未发生过卷事故即机械缓冲装置处于非工作状态时，双作用液压缸的活塞杆位于伸出位置，双作用液压缸活塞杆端部的挡板处于激励线圈的中部；所述液压回路可实现缓冲、保持、复位三种工作状态；所述的液压回路的三种工作状态由控制器控制三位四通电磁换向阀、两位两通电磁阀A、两位两通电磁阀B的联通位置决定；所述的缓冲状态下，三位四通电磁换向阀进油口连通工作油口B，回油口连通工作油口A，两位两通电磁阀A进油口与出油口断开，两位两通电磁阀B进油口与出油口连通，此时双作用液压缸活塞杆端部的挡板受到提升容器垂直方向的力F，油箱中的液压油由液压泵通过三位四通电磁换向阀向双作用液压缸有杆腔供油，避免发生吸空现象，同时两位两通电磁阀B对液压泵进行卸压，保护液压泵并保证双作用液压缸有杆腔油压为零，双作用液压缸无杆腔油液流经减压阀流回至油箱，缓冲力F的大小由减压阀的输出压力确定；所述的保持状态下，三位四通电磁换向阀进油口连通出油口，两位两通电磁阀A进油口与出油口连通，两位两通电磁阀B进油口与出油口断开，此时已完成对提升容器的缓冲制动，双作用液压缸活塞杆端部的挡板保持不动，液压泵通过三位四通电磁换向阀直接卸压，双作用液压缸有杆腔由三位四通电磁换向阀和两位两通电磁阀B锁死，双作用液压缸无杆腔通过两位两通电磁阀A与油箱相连，实现对双作用液压缸无杆腔卸压并保证双作用液压缸活塞杆端部的挡板不发生回弹；所述的复位状态下，三位四通电磁换向阀进油口连通工作油口A，工作油口B连通回油口，两位两通电磁阀A进油口与出油口断开，两位两通电磁阀B进油口与出油口连通，此时双作用液压缸活塞杆端部的挡板垂直向下运动，油箱中的液压油由液压泵通过三位四通电磁换向阀、单向阀向双作用液压缸无杆腔供油，双作用液压缸有杆腔油液经三位四通电磁换向阀流回至油箱；

当提升容器运行至速度检测元件的安装位置时，速度检测元件对提升容器的运行速度进行监测并向控制器发送速度信号，控制器根据该速度信号对提升容器的运行状态进行预判，当该速度信号超过设定值时则判定提升容器必然会发生过卷事故，控制器控制外部电源给激励线圈供电，激励线圈产生一定的空间磁场，当提升容器做切割磁感线的运动时，产生阻碍提升容器继续运动的力矩，实现对提升容器缓冲作用，及时阻止提升容器发生过卷事故，降低事故率；

当提升容器运行至速度检测元件的安装位置且运行速度未超出设定值时，控制器判定提升容器此时处于正常运行状态，电磁缓冲装置不发生动作；

当提升容器正常通过速度检测元件的安装位置后运行至位置检测元件的安装位置即提升容器工作区域上下两个极限位置未停车而继续运行时，电磁缓冲装置和机械缓冲装置同时发生动作，位置检测元件对提升容器的运行位置进行监测并向控制器发送位置信号，控制器判定提升容器已发生过卷事故，控制器控制外部电源给激励线圈供电，激励线圈产生一定的空间磁场，当提升容器做切割磁感线的运动时，产生阻碍提升容器继续运动的力矩，实现对提升容器缓冲作用；同时，控制器控制液压回路处于缓冲状态，提升容器在极限位置处与双作用液压缸活塞杆端部的挡板发生机械碰撞，双作用液压缸活塞杆受到与提升容器运动方向同向的作用力，双作用液压缸活塞杆回缩并挤压双作用液压缸无杆腔的液压油，将提升容器的动能转化为液压油液压能，以能量转换的方式实现对提升容器的缓冲制动；完成对提升容器的制动后，机械缓冲装置中的液压回路开始进入保持状态，双作用液压缸的活塞杆保持回缩状态不动；对过卷事故处理完毕后，机械缓冲装置中的液压回路开始进入复位状态，双作用液压缸的活塞杆重新伸出，使双作用液压缸活塞杆的挡板处于激励线圈的中部。

一种深井提升系统过卷保护装置，该深井提升系统包括提升轮机构、与提升轮机构相连的钢丝绳机构、与钢丝绳机构相连的提升容器，提升轮机构通过钢丝绳机构带动提升容器在预先设定的工作区域内往复运动，该过卷保护装置包括设置在提升容器工作区域上下两个极限位置的过卷保护装置，所述过卷保护装置包括电磁缓冲装置和机械缓冲装置；

所述电磁缓冲装置包括激励线圈、与激励线圈相连的外部电源、与外部电源相连的检测与控制模块，激励线圈用于产生制动力矩，外部电源用于向激励线圈供电，检测与控制模块包括速度检测元件、位置检测元件、控制器，速度检测元件用于对提升容器的运行速度进行监测并向控制器发送速度信号、位置检测元件用于对提升容器的位置进行监测并向控制器发送位置信号，控制器用于分析处理速度信号和位置信号并控制外部电源给激励线圈供电；所述速度检测元件位于激励线圈靠近提升容器的一端，所述位置检测元件位于激励线圈的中部；

所述机械缓冲装置包括与控制器相连的液压回路、与液压回路相连的双作用液压缸；所述液压回路包括油箱、过滤器、液压泵、三位四通电磁换向阀、单向阀、两位两通电磁阀A、减压阀、两位两通电磁阀B；油箱出油口通过过滤器连接液压泵进油口，液压泵出油口连接三位四通电磁换向阀进油口，三位四通电磁换向阀工作油口A连接单向阀进油口，单向阀出油口、两位两通电磁阀A进油口、减压阀进油口均连接双作用液压缸无杆腔，三位四通电磁换向阀工作油口B、两位两通电磁阀B进油口均连接双作用液压缸有杆腔，三位四通电磁换向阀出油口、两位两通电磁阀A出油口、减压阀出油口、两位两通电磁阀B出油口均连接油箱回油口；所述液压泵、三位四通电磁换向阀、两位两通电磁阀A、两位两通电磁阀B分别连接控制器；所述双作用液压缸活塞杆的端部设有挡板；双作用液压缸位于激励线圈远离提升容器的一端，深井提升系统未发生过卷事故即机械缓冲装置处于非工作状态时，双作用液压缸的活塞杆位于伸出位置，双作用液压缸活塞杆的挡板处于激励线圈的中部；

进一步的，所述单向阀出油口、两位两通电磁阀A进油口、减压阀进油口连接双作用液压缸无杆腔的管路上设有压力表A，三位四通电磁换向阀工作油口B、两位两通电磁阀B进油口连接双作用液压缸有杆腔的管路上设有压力表B。

进一步的，所述激励线圈包括沿提升容器运动方向布置的多组带有铁芯的绕组，相邻两组绕组的绕线方向相反，铁芯为铁氧体磁芯。

有益效果：基于电磁缓冲装置与机械缓冲装置相结合的深井提升系统过卷保护装置，电磁缓冲装置提前预判提升容器是否存在过卷隐患，并及时阻止提升容器发生过卷事故；当提升容器一旦出现意外的过卷事故时，电磁缓冲装置和机械缓冲装置同时动作，共同作用于提升容器，实现对深井提升系统的过卷保护，与现有的各种过卷保护装置相比，本发明具有降低事故率、双重防护、提高制动效率、制动平稳、无回弹等优点，对现代采矿安全系数的提高具有重大意义。

附图说明

图1为本发明卷保护装置应用于落地式深井提升系统的装配位置示意图；

图2为本发明卷保护装置应用于塔式深井提升系统的装配位置示意图；

图3为电磁缓冲装置的结构示意图；

图4为激励线圈的结构示意图。

图5为机械缓冲装置的液压回路结构示意图；

图6为激励线圈与双作用液压缸的装配位置示意图；

图中：1-主导轮，2、上天轮，3、过卷保护装置，4-提升机首绳，5-激励线圈，5-1-线圈，5-2-铁芯，6-提升机尾绳，7-提升容器，8-下天轮，9-导向轮，10-油箱，11-过滤器，12-液压泵，13-三位四通电磁换向阀，14-单向阀，15-两位两通电磁阀A，16-减压阀，17-压力表A，18-双作用液压缸，19-压力表B，20-两位两通电磁阀B，21-速度检测元件，22-位置检测元件，23-挡板。

具体实施方式：

本发明的一种深井提升系统过卷保护方法，该过卷保护方法包括：

如图1和2所示，在提升容器7工作区域上下两个极限位置安装过卷保护装置3，过卷保护装置3包括电磁缓冲装置和机械缓冲装置；

如图3所示，所述电磁缓冲装置包括速度检测元件21、控制器、激励线圈5、外部电源、检测与控制模块；所述检测与控制模块包括速度检测元件21、位置检测元件22、控制器；速度检测元件21和位置检测元件22分别与控制器相连，控制器与外部电源相连，外部电源与激励线圈5相连；如图6所示，所述位置检测元件22位于激励线圈5的中部；所述速度检测元件21位于激励线圈5靠近提升容器7的一端；

如图5和6所示，所述机械缓冲装置包括与控制器相连的液压回路、与液压回路相连的双作用液压缸18；所述液压回路包括油箱10、过滤器11、液压泵12、三位四通电磁换向阀13、单向阀14、两位两通电磁阀A15、减压阀16、两位两通电磁阀B20；油箱10出油口通过过滤器11连接液压泵12进油口，液压泵12出油口连接三位四通电磁换向阀13进油口，三位四通电磁换向阀13工作油口A连接单向阀14进油口，单向阀14出油口、两位两通电磁阀A15进油口、减压阀16进油口均连接双作用液压缸18无杆腔，三位四通电磁换向阀13工作油口B、两位两通电磁阀B20进油口均连接双作用液压缸18有杆腔，三位四通电磁换向阀13出油口、两位两通电磁阀A15出油口、减压阀16出油口、两位两通电磁阀B20出油口均连接油箱10回油口；所述液压泵12、三位四通电磁换向阀13、两位两通电磁阀A15、两位两通电磁阀B20分别连接控制器；所述双作用液压缸18活塞杆的端部设有挡板23；双作用液压缸18位于激励线圈5远离提升容器7的一端，深井提升系统未发生过卷事故即机械缓冲装置处于非工作状态时，双作用液压缸18的活塞杆位于伸出位置，双作用液压缸18活塞杆的挡板处于激励线圈5的中部；所述液压回路可实现缓冲、保持、复位三种工作状态；所述的液压回路的三种工作状态由控制器控制三位四通电磁换向阀13、两位两通电磁阀A15、两位两通电磁阀B20的联通位置决定；所述的缓冲状态下，三位四通电磁换向阀13进油口连通工作油口B，回油口连通工作油口A，两位两通电磁阀A15进油口与出油口断开，两位两通电磁阀B20进油口与出油口连通，此时双作用液压缸18活塞杆端部的挡板23受到提升容器7垂直方向的力F，油箱10中的液压油由液压泵12通过三位四通电磁换向阀13向双作用液压缸18有杆腔供油，避免发生吸空现象，同时两位两通电磁阀B20对液压泵12进行卸压，保护液压泵12并保证双作用液压缸18有杆腔油压为零，双作用液压缸18无杆腔油液流经减压阀16流回至油箱10，缓冲力F的大小由减压阀16的输出压力确定；所述的保持状态下，三位四通电磁换向阀13进油口连通出油口，两位两通电磁阀A15进油口与出油口连通，两位两通电磁阀B20进油口与出油口断开，此时已完成对提升容器7的缓冲制动，双作用液压缸18活塞杆端部的挡板23保持不动，液压泵12通过三位四通电磁换向阀13直接卸压，双作用液压缸18有杆腔由三位四通电磁换向阀13和两位两通电磁阀B20锁死，双作用液压缸18无杆腔通过两位两通电磁阀A15与油箱10相连，实现对双作用液压缸18无杆腔卸压并保证双作用液压缸18活塞杆端部的挡板23不发生回弹；所述的复位状态下，三位四通电磁换向阀13进油口连通工作油口A，工作油口B连通回油口，两位两通电磁阀A15进油口与出油口断开，两位两通电磁阀B20进油口与出油口连通，此时双作用液压缸18活塞杆端部的挡板23垂直向下运动，油箱10中的液压油由液压泵12通过三位四通电磁换向阀13、单向阀14向双作用液压缸18无杆腔供油，双作用液压缸18有杆腔油液经三位四通电磁换向阀13流回至油箱10；

当提升容器7运行至速度检测元件的安装位置时，速度检测元件21对提升容器7的运行速度进行监测并向控制器发送速度信号，控制器根据该速度信号对提升容器7的运行状态进行预判，当该速度信号超过设定值时则判定提升容器7必然会发生过卷事故，控制器控制外部电源给激励线圈5供电，激励线圈5产生一定的空间磁场，当提升容器7做切割磁感线的运动时，产生阻碍提升容器7继续运动的力矩，实现对提升容器7缓冲作用，及时阻止提升容器7发生过卷事故，降低事故率；

当提升容器7运行至速度检测元件21的安装位置且运行速度未超出设定值时，控制器判定提升容器7此时处于正常运行状态，电磁缓冲装置不发生动作；

当提升容器7正常通过速度检测元件21的安装位置后运行至位置检测元件21的安装位置即提升容器7工作区域上下两个极限位置未停车而继续运行时，电磁缓冲装置和机械缓冲装置同时发生动作，位置检测元件22对提升容器7的运行位置进行监测并向控制器发送位置信号，控制器判定提升容器7已发生过卷事故，控制器控制外部电源给激励线圈5供电，激励线圈5产生一定的空间磁场，当提升容器7做切割磁感线的运动时，产生阻碍提升容器7继续运动的力矩，实现对提升容器7缓冲作用；同时，控制器控制液压回路处于缓冲状态，提升容器7在极限位置处与双作用液压缸18活塞杆端部的挡板23发生机械碰撞，双作用液压缸18活塞杆受到与提升容器7运动方向同向的作用力，双作用液压缸18活塞杆回缩并挤压双作用液压缸18无杆腔的液压油，将提升容器的动能转化为液压油液压能，以能量转换的方式实现对提升容器的缓冲制动；完成对提升容器7的制动后，机械缓冲装置中的液压回路开始进入保持状态，双作用液压缸18的活塞杆保持回缩状态不动；对过卷事故处理完毕后，机械缓冲装置中的液压回路开始进入复位状态，双作用液压缸18的活塞杆重新伸出，使双作用液压缸18活塞杆的挡板处于激励线圈5的中部。

如图1和2所示，本发明的一种深井提升系统过卷保护装置，该深井提升系统包括提升轮机构、与提升轮机构相连的钢丝绳机构、与钢丝绳机构相连的提升容器7，提升轮机构通过钢丝绳机构带动提升容器7在预先设定的工作区域内往复运动，图1为本发明卷保护装置应用于落地式深井提升系统的装配位置示意图，落地式深井提升系统的提升轮机构由主导轮1、上天轮2、下天轮8组成，主导轮1为落地式安装结构，钢丝绳机构包括提升机首绳4和提升机尾绳6，提升机首绳4依次绕过上天轮2、主导轮1和下天轮8，两台提升容器7的顶部分别连接提升机首绳4两端，提升容器7的底部分别连接提升机尾绳6的两端。图2为本发明卷保护装置应用于塔式深井提升系统的装配位置示意图，落地式深井提升系统的提升轮机构由主导轮1和导向轮9组成，主导轮1为悬吊式安装结构，钢丝绳机构包括提升机首绳4和提升机尾绳6，提升机首绳4依次绕过主导轮1和导向轮9，两台提升容器7的顶部分别连接提升机首绳4两端，提升容器7的底部分别连接提升机尾绳6的两端。提升轮机构通过钢丝绳机构带动提升容器7在预先设定的工作区域内往复运动。该过卷保护装置包括设置在提升容器7工作区域上下两个极限位置的过卷保护装置3，所述过卷保护装置3包括电磁缓冲装置和机械缓冲装置。

如图3所示，所述电磁缓冲装置包括激励线圈5、与激励线圈5相连的外部电源、与外部电源相连的检测与控制模块，激励线圈5用于产生制动力矩，外部电源用于向激励线圈5供电，检测与控制模块包括速度检测元件21、位置检测元件22、控制器，速度检测元件21用于对提升容器7的运行速度进行监测并向控制器发送速度信号、位置检测元件22用于对提升容器7的位置进行监测并向控制器发送位置信号，控制器用于分析处理速度信号和位置信号并控制外部电源给激励线圈5供电；如图6所示，所述速度检测元件21位于激励线圈5靠近提升容器7的一端，所述位置检测元件22位于激励线圈5的中部。

如图4和6所示，所述激励线圈5包括多个带有铁芯5-2的绕组5-1，相邻绕组5-1的绕线方向相反，铁芯5-2为铁氧体磁芯。

电磁缓冲装置的激励线圈5可以采用以下两种工作方式：

速度检测元件21对提升容器的运行速度进行实时监测，当提升容器的速度超过设定值时，控制器控制外部电源开始给激励线圈供电，使电磁缓冲装置处于工作状态；

位置检测元件22对提升容器的位置进行实时监测，当提升容器的位置超过设定值时，控制器控制外部电源开始给激励线圈供电，使电磁缓冲装置处于工作状态。

如图5和6所示，所述机械缓冲装置包括与控制器相连的液压回路、与液压回路相连的双作用液压缸18；所述液压回路可实现缓冲、保持、复位三种工作状态；所述液压回路包括油箱10、过滤器11、液压泵12、三位四通电磁换向阀13、单向阀14、两位两通电磁阀A15、减压阀16、两位两通电磁阀B20；油箱10出油口通过过滤器11连接液压泵12进油口，液压泵12出油口连接三位四通电磁换向阀13进油口，三位四通电磁换向阀13工作油口A连接单向阀14进油口，单向阀14出油口、两位两通电磁阀A15进油口、减压阀16进油口均连接双作用液压缸18无杆腔，三位四通电磁换向阀13工作油口B、两位两通电磁阀B20进油口均连接双作用液压缸18有杆腔，三位四通电磁换向阀13出油口、两位两通电磁阀A15出油口、减压阀16出油口、两位两通电磁阀B20出油口均连接油箱10回油口；所述液压泵12、三位四通电磁换向阀13、两位两通电磁阀A15、两位两通电磁阀B20分别连接控制器；所述双作用液压缸18活塞杆的端部设有挡板23；双作用液压缸18位于激励线圈5远离提升容器7的一端，深井提升系统未发生过卷事故即机械缓冲装置处于非工作状态时，双作用液压缸18的活塞杆位于伸出位置，双作用液压缸18活塞杆的挡板处于激励线圈5的中部。此外，所述单向阀14出油口、两位两通电磁阀A15进油口、减压阀16进油口连接双作用液压缸18无杆腔的管路上设有压力表A17，三位四通电磁换向阀13工作油口B、两位两通电磁阀B20进油口连接双作用液压缸18有杆腔的管路上设有压力表B19。

当提升容器7运行至工作区域上下两个极限位置时，提升容器7与双作用液压缸18活塞杆的下端挡板发生机械碰撞，液压回路处于缓冲状态，三位四通电磁换向阀13处于右位，其进油口连通工作油口B，回油口连通工作油口A，两位两通电磁阀A15处于下位，其进油口与出油口断开，两位两通电磁阀B20处于左位，其进油口与出油口连通，此时双作用液压缸18的活塞杆受到提升容器7垂直向上的力F，在F的作用下双作用液压缸18的活塞杆向上运动，挤压双作用液压缸18无杆腔油液，当油压达到减压阀16的开通压力后，减压阀16开启，双作用液压缸18无杆腔油液流经减压阀16回到油箱10，实现对提升容器7的平稳缓冲，而液压泵12出油口同时通过两位两通电磁阀B20与油箱10，并且与双作用液压缸18有杆腔相连，这样即卸载了液压泵12的压力，实现对液压泵12的保护，又可以及时给双作用液压缸18有杆腔供油，避免出现吸空现象；

当提升容器经过缓冲过程最终停止时，该液压回路处于保持状态，三位四通电磁换向阀13处于中位，其进油口连通出油口，两位两通电磁阀A15处于上位，其进油口与出油口连通，两位两通电磁阀B20处于右位，其进油口与出油口断开，此时双作用液压缸18无杆腔直接通过两位两通电磁阀A15与10油箱相连，实现对双作用液压缸18无杆腔的卸压，避免发生回弹现象；

当缓冲、保持状态结束，该液压回路处于复位状态，三位四通电磁换向阀13处于左位，其进油口连通工作油口A，工作油口B连通回油口，两位两通电磁阀A15处于下位，其进油口与出油口断开，两位两通电磁阀B20处于右位，其进油口与出油口连通，此时液压泵12通过三位四通电磁换向阀13和单向阀14与双作用液压缸无杆腔18相连，双作用液压缸18有杆腔则通过三位四通电磁换向阀13与油箱10相连形成一个完整的液压回路，实现18双作用液压缸的复位。

如图6所示，安装过卷保护装置3时，速度检测元件21与位置检测元件22的距离可以根据实际工况及电控系统参数需要进行确定。将机械缓冲装置的双作用液压缸18布置在提升容器7工作区域上极限位置的上方和下极限位置的下方，双作用液压缸18活塞杆端部挡板23在非工作状态正好位于提升容器7工作区域的上下极限位置处，且正对提升容器7。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种深井提升系统过卷保护方法，其特征在于，该过卷保护方法包括：

在提升容器(7)工作区域上下两个极限位置安装过卷保护装置(3)，过卷保护装置(3)包括电磁缓冲装置和机械缓冲装置；

所述电磁缓冲装置包括激励线圈(5)、外部电源、检测与控制模块；所述检测与控制模块包括速度检测元件(21)、位置检测元件(22)、控制器；速度检测元件(21)和位置检测元件(22)分别与控制器相连，控制器与外部电源相连，外部电源与激励线圈(5)相连；所述位置检测元件(22)位于激励线圈(5)的中部；所述速度检测元件(21)位于激励线圈(5)靠近提升容器(7)的一端；

所述机械缓冲装置包括与控制器相连的液压回路、与液压回路相连的双作用液压缸(18)；所述液压回路包括油箱(10)、过滤器(11)、液压泵(12)、三位四通电磁换向阀(13)、单向阀(14)、两位两通电磁阀A(15)、减压阀(16)、两位两通电磁阀B(20)；油箱(10)出油口通过过滤器(11)连接液压泵(12)进油口，液压泵(12)出油口连接三位四通电磁换向阀(13)进油口，三位四通电磁换向阀(13)工作油口A连接单向阀(14)进油口，单向阀(14)出油口、两位两通电磁阀A(15)进油口、减压阀(16)进油口均连接双作用液压缸(18)无杆腔，三位四通电磁换向阀(13)工作油口B、两位两通电磁阀B(20)进油口均连接双作用液压缸(18)有杆腔，三位四通电磁换向阀(13)出油口、两位两通电磁阀A(15)出油口、减压阀(16)出油口、两位两通电磁阀B(20)出油口均连接油箱(10)回油口；所述液压泵(12)、三位四通电磁换向阀(13)、两位两通电磁阀A(15)、两位两通电磁阀B(20)分别连接控制器；所述双作用液压缸(18)活塞杆的端部设有挡板(23)；双作用液压缸(18)位于激励线圈(5)远离提升容器(7)的一端，深井提升系统未发生过卷事故即机械缓冲装置处于非工作状态时，双作用液压缸(18)的活塞杆位于伸出位置，双作用液压缸(18)活塞杆端部的挡板(23)处于激励线圈(5)的中部；所述液压回路可实现缓冲、保持、复位三种工作状态；所述的液压回路的三种工作状态由控制器控制三位四通电磁换向阀(13)、两位两通电磁阀A(15)、两位两通电磁阀B(20)的联通位置决定；所述的缓冲状态下，三位四通电磁换向阀(13)进油口连通工作油口B，回油口连通工作油口A，两位两通电磁阀A(15)进油口与出油口断开，两位两通电磁阀B(20)进油口与出油口连通，此时双作用液压缸(18)活塞杆端部的挡板(23)受到提升容器(7)垂直方向的力F，油箱(10)中的液压油由液压泵(12)通过三位四通电磁换向阀(13)向双作用液压缸(18)有杆腔供油，避免发生吸空现象，同时两位两通电磁阀B(20)对液压泵(12)进行卸压，保护液压泵(12)并保证双作用液压缸(18)有杆腔油压为零，双作用液压缸(18)无杆腔油液流经减压阀(16)流回至油箱(10)，缓冲力F的大小由减压阀(16)的输出压力 确定；所述的保持状态下，三位四通电磁换向阀(13)进油口连通出油口，两位两通电磁阀A(15)进油口与出油口连通，两位两通电磁阀B(20)进油口与出油口断开，此时已完成对提升容器(7)的缓冲制动，双作用液压缸(18)活塞杆端部的挡板(23)保持不动，液压泵(12)通过三位四通电磁换向阀(13)直接卸压，双作用液压缸(18)有杆腔由三位四通电磁换向阀(13)和两位两通电磁阀B(20)锁死，双作用液压缸(18)无杆腔通过两位两通电磁阀A(15)与油箱(10)相连，实现对双作用液压缸(18)无杆腔卸压并保证双作用液压缸(18)活塞杆端部的挡板(23)不发生回弹；所述的复位状态下，三位四通电磁换向阀(13)进油口连通工作油口A，工作油口B连通回油口，两位两通电磁阀A(15)进油口与出油口断开，两位两通电磁阀B(20)进油口与出油口连通，此时双作用液压缸(18)活塞杆端部的挡板(23)垂直向下运动，油箱(10)中的液压油由液压泵(12)通过三位四通电磁换向阀(13)、单向阀(14)向双作用液压缸(18)无杆腔供油，双作用液压缸(18)有杆腔油液经三位四通电磁换向阀(13)流回至油箱(10)；

当提升容器(7)运行至速度检测元件的安装位置时，速度检测元件(21)对提升容器(7)的运行速度进行监测并向控制器发送速度信号，控制器根据该速度信号对提升容器(7)的运行状态进行预判，当该速度信号超过设定值时则判定提升容器(7)必然会发生过卷事故，控制器控制外部电源给激励线圈(5)供电，激励线圈(5)产生一定的空间磁场，当提升容器(7)做切割磁感线的运动时，产生阻碍提升容器(7)继续运动的力矩，实现对提升容器(7)缓冲作用，及时阻止提升容器(7)发生过卷事故，降低事故率；

当提升容器(7)运行至速度检测元件(21)的安装位置且运行速度未超出设定值时，控制器判定提升容器(7)此时处于正常运行状态，电磁缓冲装置不发生动作；

当提升容器(7)正常通过速度检测元件(21)的安装位置后运行至位置检测元件(21)的安装位置即提升容器(7)工作区域上下两个极限位置未停车而继续运行时，电磁缓冲装置和机械缓冲装置同时发生动作，位置检测元件(22)对提升容器(7)的运行位置进行监测并向控制器发送位置信号，控制器判定提升容器(7)已发生过卷事故，控制器控制外部电源给激励线圈(5)供电，激励线圈(5)产生一定的空间磁场，当提升容器(7)做切割磁感线的运动时，产生阻碍提升容器(7)继续运动的力矩，实现对提升容器(7)缓冲作用；同时，控制器控制液压回路处于缓冲状态，提升容器(7)在极限位置处与双作用液压缸(18)活塞杆端部的挡板(23)发生机械碰撞，双作用液压缸(18)活塞杆受到与提升容器(7)运动方向同向的作用力，双作用液压缸(18)活塞杆回缩并挤压双作用液压缸(18)无杆腔的液压油，将提升容器的动能转化为液压 油液压能，以能量转换的方式实现对提升容器的缓冲制动；完成对提升容器(7)的制动后，机械缓冲装置中的液压回路开始进入保持状态，双作用液压缸(18)的活塞杆保持回缩状态不动；对过卷事故处理完毕后，机械缓冲装置中的液压回路开始进入复位状态，双作用液压缸(18)的活塞杆重新伸出，使双作用液压缸(18)活塞杆的挡板处于激励线圈(5)的中部。

2.一种深井提升系统过卷保护装置，该深井提升系统包括提升轮机构、与提升轮机构相连的钢丝绳机构、与钢丝绳机构相连的提升容器(7)，提升轮机构通过钢丝绳机构带动提升容器(7)在预先设定的工作区域内往复运动，其特征在于：该过卷保护装置包括设置在提升容器(7)工作区域上下两个极限位置的过卷保护装置(3)，所述过卷保护装置(3)包括电磁缓冲装置和机械缓冲装置；

所述电磁缓冲装置包括激励线圈(5)、与激励线圈(5)相连的外部电源、与外部电源相连的检测与控制模块，激励线圈(5)用于产生制动力矩，外部电源用于向激励线圈(5)供电，检测与控制模块包括速度检测元件(21)、位置检测元件(22)、控制器，速度检测元件(21)用于对提升容器(7)的运行速度进行监测并向控制器发送速度信号、位置检测元件(22)用于对提升容器(7)的位置进行监测并向控制器发送位置信号，控制器用于分析处理速度信号和位置信号并控制外部电源给激励线圈(5)供电；所述速度检测元件(21)位于激励线圈(5)靠近提升容器(7)的一端，所述位置检测元件(22)位于激励线圈(5)的中部；

所述机械缓冲装置包括与控制器相连的液压回路、与液压回路相连的双作用液压缸(18)；所述液压回路包括油箱(10)、过滤器(11)、液压泵(12)、三位四通电磁换向阀(13)、单向阀(14)、两位两通电磁阀A(15)、减压阀(16)、两位两通电磁阀B(20)；油箱(10)出油口通过过滤器(11)连接液压泵(12)进油口，液压泵(12)出油口连接三位四通电磁换向阀(13)进油口，三位四通电磁换向阀(13)工作油口A连接单向阀(14)进油口，单向阀(14)出油口、两位两通电磁阀A(15)进油口、减压阀(16)进油口均连接双作用液压缸(18)无杆腔，三位四通电磁换向阀(13)工作油口B、两位两通电磁阀B(20)进油口均连接双作用液压缸(18)有杆腔，三位四通电磁换向阀(13)出油口、两位两通电磁阀A(15)出油口、减压阀(16)出油口、两位两通电磁阀B(20)出油口均连接油箱(10)回油口；所述液压泵(12)、三位四通电磁换向阀(13)、两位两通电磁阀A(15)、两位两通电磁阀B(20)分别连接控制器；所述双作用液压缸(18)活塞杆的端部设有挡板(23)；双作用液压缸(18)位于激励线圈(5)远离提升容器(7)的一端，深井提升系统未发生过卷事故即机械缓冲装置处于非工作状态时，双作用液压缸(18)的活塞杆位于伸出位置，双作用液压缸(18)活塞杆的挡板处于激 励线圈(5)的中部。

3.根据权利要求2所述的一种深井提升系统过卷保护装置，其特征在于：所述单向阀(14)出油口、两位两通电磁阀A(15)进油口、减压阀(16)进油口连接双作用液压缸(18)无杆腔的管路上设有压力表A(17)，三位四通电磁换向阀(13)工作油口B、两位两通电磁阀B(20)进油口连接双作用液压缸(18)有杆腔的管路上设有压力表B(19)。

4.根据权利要求3所述的一种深井提升系统过卷保护装置，其特征在于：所述激励线圈(5)包括沿提升容器(7)运动方向布置的多组带有铁芯(5-2)的绕组(5-1)，相邻两组绕组(5-1)的绕线方向相反，铁芯(5-2)为铁氧体磁芯。