煤礦提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)化

劉遠(yuǎn)亮

（山西西山煤電股份有限公司西曲礦， 山西 古交 030200）

引言

礦井提升機(jī)在井筒中利用鋼絲繩來(lái)提升罐籠、礦車(chē)等，屬于一種大型礦井運(yùn)輸設(shè)備，是機(jī)械液壓電氣一體化設(shè)備[1]。礦井提升機(jī)作為溝通礦井與地面的紐帶，其作用是向井下運(yùn)送材料、向地面運(yùn)輸?shù)V石、運(yùn)送設(shè)備以及人員，使用比較頻繁，負(fù)載重量變化比較大，這就需要其制動(dòng)裝置性能良好[2]。

1 制動(dòng)系統(tǒng)概述

礦井提升機(jī)有多部分裝置組成，制動(dòng)系統(tǒng)作為其重要的部件直接影響提升機(jī)的提升效率。制動(dòng)系統(tǒng)有三部分組成，分別為制動(dòng)裝置、液壓裝置以及電控裝置，其中制動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及制動(dòng)器這兩部分組成制動(dòng)裝置[3]。制動(dòng)裝置的作用是控制提升機(jī)的安全制動(dòng)、工作制動(dòng)以及提升機(jī)的運(yùn)行。制動(dòng)器和卷筒輪邊緣之間相互摩擦而產(chǎn)生力矩，要求制動(dòng)器動(dòng)作靈敏并且可調(diào)。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用來(lái)產(chǎn)生和調(diào)節(jié)制動(dòng)力；重力、機(jī)械力、液壓或氣壓共同作用產(chǎn)生制動(dòng)力。

制動(dòng)裝置的性能直接影響提升機(jī)的提升效率，從統(tǒng)計(jì)的礦井提升機(jī)發(fā)生事故來(lái)看，制動(dòng)造成的事故占提升機(jī)事故的大多數(shù)。主要有以下兩方面的原因：一是在提升機(jī)提升終端，提升機(jī)不能及時(shí)停止；二是緊急狀況發(fā)生時(shí)，提升機(jī)安全制動(dòng)無(wú)法及時(shí)發(fā)揮作用。

2 確定制動(dòng)裝置關(guān)鍵參數(shù)

對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)力矩以及相關(guān)參數(shù)進(jìn)行確定，來(lái)增強(qiáng)提升機(jī)的可靠性以及提升效率。具體來(lái)說(shuō)，分析制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)過(guò)程中所受的力以及計(jì)算出制動(dòng)系統(tǒng)最大的制動(dòng)力矩。

2.1 制動(dòng)裝置的制動(dòng)力矩必須滿(mǎn)足的要求

1）制動(dòng)力矩應(yīng)該大于升降重物產(chǎn)生的最大力矩的3倍。

2）為避免產(chǎn)生的減速度過(guò)大，安全制動(dòng)力矩應(yīng)該與工作制動(dòng)力矩分開(kāi)。

3）制動(dòng)裝置提升重物時(shí)安全制動(dòng)的加速度應(yīng)不大于5 m/s2，下放貨物時(shí)的加速度應(yīng)不小于1.5 m/s2。

4）盤(pán)式閘制動(dòng)系統(tǒng)的間隙不能超過(guò)2mm，一般為1～1.5mm。安全制動(dòng)過(guò)程中空轉(zhuǎn)的時(shí)間應(yīng)該小于0.3 s。

2.2 制動(dòng)力矩的確定

提升機(jī)的的參數(shù)有很多，其中制動(dòng)力矩作為重要的參數(shù)，必須設(shè)計(jì)合理。過(guò)大的制動(dòng)力矩會(huì)導(dǎo)致緊急制動(dòng)加速度過(guò)大，使得提升機(jī)承受很大的作用力，會(huì)減小設(shè)備的壽命；過(guò)小的制動(dòng)力矩在緊急狀況下會(huì)使提升機(jī)不能及時(shí)停車(chē)。一般基于井筒傾角，獲取提升機(jī)制動(dòng)力矩和最大靜力矩的比值，計(jì)算出提升機(jī)制動(dòng)力矩以及制動(dòng)加速度。

在提升機(jī)的工作過(guò)程中，有如下要求：保險(xiǎn)閘、工作閘的制動(dòng)力矩應(yīng)大于其靜止?fàn)顟B(tài)下最大負(fù)載力矩的3倍；單滾筒上承載的制動(dòng)力矩應(yīng)大于該滾筒懸吊時(shí)承載力矩的1.2倍；提升負(fù)載時(shí)，安全制動(dòng)的減速度應(yīng)不大于5 m/s2，下放負(fù)載時(shí)，安全制動(dòng)的減速度應(yīng)不大于1.5 m/s2。

3 制動(dòng)系統(tǒng)問(wèn)題分析

1）制動(dòng)閘失效：因制動(dòng)閥不能動(dòng)作而降低自身的制動(dòng)能力。制動(dòng)閥的失效會(huì)造成制動(dòng)力矩的缺乏，制動(dòng)力矩不足會(huì)嚴(yán)重影響提升機(jī)的運(yùn)行狀況，帶來(lái)巨大的安全隱患。制動(dòng)閥失效的原因有很多，其中主要有活塞卡死、彈簧損壞或者制動(dòng)閥內(nèi)部阻力過(guò)大。

2）閘瓦間隙大：過(guò)大的閘瓦間隙會(huì)延長(zhǎng)制動(dòng)器空動(dòng)時(shí)間，會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)力矩變小，閘瓦間隙過(guò)大是常見(jiàn)的制動(dòng)系統(tǒng)故障，因此列入提升機(jī)日常檢查項(xiàng)目。

3）制動(dòng)盤(pán)偏擺量大：制動(dòng)盤(pán)偏擺量過(guò)大也會(huì)導(dǎo)致許多不良后果，比如閘瓦以及制動(dòng)盤(pán)出現(xiàn)嚴(yán)重磨損，安全制動(dòng)過(guò)程中空動(dòng)時(shí)間變長(zhǎng)等。偏擺量過(guò)大的制動(dòng)盤(pán)要定期進(jìn)行車(chē)削，保證制動(dòng)盤(pán)偏擺量在合理范圍內(nèi)。

4）制動(dòng)盤(pán)及閘瓦油污：被油漬污染的制動(dòng)盤(pán)和閘瓦會(huì)大大降低制動(dòng)力，因油漬污染閘盤(pán)導(dǎo)致提升機(jī)在提升過(guò)程中出現(xiàn)故障的情況很多，在日常檢查過(guò)程中，應(yīng)該引起足夠的重視，加強(qiáng)日常檢查以及后期維護(hù)。

4 改進(jìn)措施

1）用電液比例溢流閥調(diào)壓裝置替換掉原先落后的十字彈簧式電液調(diào)壓裝置。電液比例溢流閥主要有三部分組成，分別為：壓力先導(dǎo)閥、安全閥和電磁鐵。電液比例溢流閥相比于十字彈簧式電液調(diào)壓裝置有很多優(yōu)點(diǎn)，比如：跟隨性強(qiáng)、調(diào)壓比較穩(wěn)定、小體積、調(diào)壓線(xiàn)性度好。電液比例溢流閥調(diào)壓裝置的跟隨性比十字彈簧式電液調(diào)壓裝置的跟隨性提高了20%，這大大提高了制動(dòng)系統(tǒng)的可靠性。

2）PLC代替部分液壓系統(tǒng)的電控系統(tǒng)。通過(guò)PLC的程式化設(shè)置來(lái)檢測(cè)提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)變化，相比于以前的電控系統(tǒng)，其后期維護(hù)比較方便。

3）在提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)中安裝壓力表或者壓力繼電器，當(dāng)制動(dòng)系統(tǒng)中的殘壓高于規(guī)定值時(shí)，要求制動(dòng)系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行制動(dòng)。

4）在提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)中配備非接觸電磁閥閥芯監(jiān)測(cè)傳感器以及電磁閥故障監(jiān)控系統(tǒng)。當(dāng)制動(dòng)系統(tǒng)中的電磁閥無(wú)法正常使用時(shí)，監(jiān)測(cè)傳感器就會(huì)報(bào)警，并且能夠精準(zhǔn)定位發(fā)生故障的地點(diǎn)，還能通過(guò)監(jiān)控設(shè)備清楚地看到故障的電磁閥，大大減少了后期維護(hù)的時(shí)間，提高了工作效率。

5）閥門(mén)泄露會(huì)造成空氣進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)部，因此要及時(shí)更換和維修損壞的閥門(mén)，防止空氣通過(guò)液壓系統(tǒng)進(jìn)入系統(tǒng)。

6）通過(guò)監(jiān)測(cè)液壓裝置和制動(dòng)器，來(lái)及早發(fā)現(xiàn)制動(dòng)器存在的問(wèn)題。比如：安裝PBM監(jiān)測(cè)裝置，通過(guò)PBM監(jiān)測(cè)裝置可以獲取制動(dòng)力矩大小，并且能夠監(jiān)測(cè)彈簧是否斷裂、閘瓦的磨損情況、殘存壓力的大小以及油路是否通暢等；安裝盤(pán)型制動(dòng)器，當(dāng)制動(dòng)力矩不足時(shí)，盤(pán)型制動(dòng)器可以輔助增壓設(shè)備，增加制動(dòng)力以及制動(dòng)力矩，減少制動(dòng)器故障發(fā)生率。

7）加強(qiáng)日常維護(hù)。

5 結(jié)語(yǔ)

制動(dòng)系統(tǒng)作為提升機(jī)的重要部件，在提升過(guò)程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，其制動(dòng)裝置性能的優(yōu)劣直接影響提升機(jī)的提升能力與安全性，因此應(yīng)從制動(dòng)系統(tǒng)存在的問(wèn)題出發(fā)，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，以增強(qiáng)提升機(jī)的安全性，提高提升機(jī)的工作效率。