煤矿提升机制动系统的优化秘成良

煤矿提升机制动系统的优化秘成良

秘成良

(兖州煤业股份有限公司南屯煤矿运转工区山东省邹城市273515)

摘要：矿井提升机在井筒中被用来提升罐笼、矿车等，属于一种大型矿井运输设备，是机械液压电气一体化设备。矿井提升机不仅有一个复杂的机电系统还有多元复杂的机械部件，机械部分是一个靠弹性元件相互作用的多质量、多自由度的力学体系。提升机不同的工作状态对应着不同的力学形态。矿井提升机作为沟通矿井与地面的纽带，使用比较频繁，负载重量变化较大，这就需要其制动装置性能良好。

关键词：煤矿；提升机；制动系统；分析

引言：矿井提升机在井筒中利用钢丝绳来提升罐笼、矿车等，属于一种大型矿井运输设备，是机械液压电气一体化设备。矿井提升机作为沟通矿井与地面的纽带，其作用是向井下运送材料、向地面运输矿石、运送设备以及人员，使用比较频繁，负载重量变化比较大，这就需要其制动装置性能良好。

1.制动系统概述

矿井提升机有多部分装置组成，制动系统作为其重要的部件直接影响提升机的提升效率。制动系统有三部分组成，分别为制动装置、液压装置以及电控装置，其中制动传动机构以及制动器这两部分组成制动装置。制动装置的作用是控制提升机的安全制动、工作制动以及提升机的运行。制动器和卷筒轮边缘之间相互摩擦而产生力矩，要求制动器动作灵敏并且可调。传动机构用来产生和调节制动力；重力、机械力、液压或气压共同作用产生制动力。制动装置的性能直接影响提升机的提升效率，从统计的矿井提升机发生事故来看，制动造成的事故占提升机事故的大多数。主要有以下两方面的原因：一是在提升机提升终端，提升机不能及时停止；二是紧急状况发生时，提升机安全制动无法及时发挥作用。

2.确定制动装置关键参数

对制动系统的制动力矩以及相关参数进行确定，来增强提升机的可靠性以及提升效率。具体来说，分析制动系统制动过程中所受的力以及计算出制动系统最大的制动力矩。

2.1制动装置的制动力矩必须满足的要求

一是制动力矩应该大于升降重物产生的最大力矩的3倍。二是为避免产生的减速度过大，安全制动力矩应该与工作制动力矩分开。三是制动装置提升重物时安全制动的加速度应不大于5m/s2，下放货物时的加速度应不小于1.5m/s2。四是盘式闸制动系统的间隙不能超过2mm，一般为1～1.5mm。安全制动过程中空转的时间应该小于0.3s。

2.2制动力矩的确定

提升机的参数有很多，其中制动力矩作为重要的参数，必须设计合理。过大的制动力矩会导致紧急制动加速度过大，使得提升机承受很大的作用力，会减小设备的寿命；过小的制动力矩在紧急状况下会使提升机不能及时停车。一般基于井筒倾角，获取提升机制动力矩和最大静力矩的比值，计算出提升机制动力矩以及制动加速度。在提升机的工作过程中，有如下要求：保险闸、工作闸的制动力矩应大于其静止状态下最大负载力矩的3倍；单滚筒上承载的制动力矩应大于该滚筒悬吊时承载力矩的1.2倍；提升负载时，安全制动的减速度应不大于5m/s2，下放负载时，安全制动的减速度应不大于1.5m/s2。

3.液压制动系统故障分析

矿井提升机的运行状态比较多，存在加速、减速、匀速、启动以及停车等不同运行状态。提升机由多部分装置组成，制动系统作为其重要的部件直接影响提升机的提升效率。制动系统有三部分组成，分别为制动装置、液压装置以及电控装置，其中制动传动机构以及制动器这两部分组成制动装置。液压装置的作用是控制提升机的安全制动、工作制动以及提升机的运行。液压装置控制制动器和卷筒轮边缘之间相互摩擦产生力矩，要求液压装置动作灵敏并且可调。传动机构用来产生和调节制动力;重力、机械力、液压或气压共同作用产生制动力。液压系统的性能直接影响提升机的提升效率。造成提升机制动事故主要有以下两方面的原因：在提升机提升终端，提升机不能及时停止；当发生紧急状况时，提升机安全制动无法及时发挥作用。使得其一旦发生故障，必然会影响矿井的生产效率，严重时甚至会造成人员伤亡。某矿的主提升机时常出现制动故障，通过对提升机液压制动系统进行检修发现造成事故的具体故障为：其一，提升机制动系统的液压油站的制动力设置不合理导致制动时间过长；其二，液压站的电液调压装置故障导致工作制动不稳定；其三，液压油中含有杂质或管路流通不畅导致在进行紧急制动时，管路中的液压油供应不足；其四，由于制动系统中的残压过高，导致盘形制动器的内部蝶簧无法展开或部分展开，造成制动力不足；其五，电磁阀出现卡阀故障，导致液压油供应不足。其六制动闸失效：因制动阀不能动作而降低自身的制动能力。制动阀的失效会造成制动力矩的缺乏，制动力矩不足会严重影响提升机的运行状况，带来巨大的安全隐患。制动阀失效的原因有很多，其中主要有活塞卡死、弹簧损坏或者制动阀内部阻力过大。其七闸瓦间隙大：过大的闸瓦间隙会延长制动器空动时间，会导致制动力矩变小，闸瓦间隙过大是常见的制动系统故障，因此列入提升机日常检查项目。

4.改进措施

一是用电液比例溢流阀调压装置替换掉原先落后的十字弹簧式电液调压装置。电液比例溢流阀主要有三部分组成，分别为：压力先导阀、安全阀和电磁铁。电液比例溢流阀相比于十字弹簧式电液调压装置有很多优点，比如：跟随性强、调压比较稳定、小体积、调压线性度好。电液比例溢流阀调压装置的跟随性比十字弹簧式电液调压装置的跟随性提高了20%，这大大提高了制动系统的可靠性。二是PLC代替部分液压系统的电控系统。通过PLC的程式化设置来检测提升机制动系统的参数变化，相比于以前的电控系统，其后期维护比较方便。三是在提升机制动系统中安装压力表或者压力继电器，当制动系统中的残压高于规定值时，要求制动系统自动进行制动。四是在提升机制动系统中配备非接触电磁阀阀芯监测传感器以及电磁阀故障监控系统。当制动系统中的电磁阀无法正常使用时，监测传感器就会报警，并且能够精准定位发生故障的地点，还能通过监控设备清楚地看到故障的电磁阀，大大减少了后期维护的时间，提高了工作效率。五是阀门泄露会造成空气进入系统内部，因此要及时更换和维修损坏的阀门，防止空气通过液压系统进入系统。六是通过监测液压装置和制动器，来及早发现制动器存在的问题。比如：安装PBM监测装置，通过PBM监测装置可以获取制动力矩大小，并且能够监测弹簧是否断裂、闸瓦的磨损情况、残存压力的大小以及油路是否通畅等；安装盘型制动器，当制动力矩不足时，盘型制动器可以辅助增压设备，增加制动力以及制动力矩，减少制动器故障发生率。七是加强日常维护。

总结：制动系统作为提升机的重要部件，在提升过程中发挥着至关重要的作用，其制动装置性能的优劣直接影响提升机的提升能力与安全性，因此应从制动系统存在的问题出发，对其进行优化改进，以增强提升机的安全性，提高提升机的工作效率。

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