礦井提升機液壓盤形制動系統(tǒng)可靠性分析及監(jiān)測裝置探討

任軍

摘 要：在礦井提升機部件設(shè)置中，制動器是保障礦井生產(chǎn)經(jīng)營最重要的設(shè)備之一。常見的液壓盤式制動器有盤閘和塊閘兩個部分，它能產(chǎn)生制動力矩直接作用于制動輪、制動盤直接作用于制動輪或制動盤。因此，通過對盤式制動器的可靠性及檢測分析，能夠工業(yè)礦產(chǎn)研究做出一定幫助。

關(guān)鍵詞：盤形制動系統(tǒng);可靠性;檢測分析

中圖分類號：TD534 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）02-0079-02

礦井提升機主要運用在礦井提升系統(tǒng)在對井筒提升礦、矸石、煤炭、設(shè)備的沿提。同樣，它也要兼顧人員升降和設(shè)備、工具材料運輸?shù)墓δ?。作為?lián)系礦井井下和地面主要提升運輸工具，礦井提升機對礦井的生產(chǎn)有著重要的影響。為了保持提升機的安全運營，制動裝置作為礦井提升機重要組成部分關(guān)聯(lián)著設(shè)備運行的安全。為了保護設(shè)備運輸?shù)陌踩院涂煽啃浴⑼晟谱詣踊鞒?、減少設(shè)備運行頻率和維修量、增強提升機使用壽命。制動系統(tǒng)的可靠性的建設(shè)能夠做到隱患排查和風(fēng)險的防微杜漸?？梢姡嵘簤罕P形制動系統(tǒng)的可靠性對礦井生產(chǎn)意義重大。

1 對液壓盤形制動系統(tǒng)可靠性分析

液壓盤形制動系統(tǒng)的可靠性和常見的工業(yè)設(shè)備一樣，具有“固有可靠性”與“使用可靠性”的區(qū)分。

設(shè)備制造的設(shè)計原理和使用材料是影響固有可靠性的因素，受設(shè)計工藝的和材料的影響，這種盤形制動系統(tǒng)從出廠便決定了自身性質(zhì)，不能進行維修，很大程度上只能通過設(shè)備更換的方式達(dá)到使用維護要求。如特制的蝶型彈簧發(fā)生損壞直接對系統(tǒng)的動力矩造成影響，只有更換新的蝶型彈簧才能恢復(fù)制動器原有可靠性。而因為材料質(zhì)量的原因閘瓦與閘盤之間的摩擦系數(shù)發(fā)生變化降低動力矩效益，也只能通過更換才能維持原有狀態(tài)?？梢姡肮逃锌煽啃浴睂τ谝簤罕P形制動系統(tǒng)有著重要的影響。

“使用可靠性”反應(yīng)的是制動器在礦業(yè)工作時無法避免的因素，在日常實際運行中，安裝、維護、操作等方面必然會對設(shè)備造成影響。而常見機械的老化、銹蝕、人為操作不當(dāng)也會影響“可靠性”。通過專業(yè)人員的維修和處理，“使用可靠性”能夠得到恢復(fù)和保障。如在礦井提升機中，經(jīng)過閘瓦的長期磨損后會導(dǎo)致機械之間間隙變大。經(jīng)過人工精細(xì)化調(diào)整即可恢復(fù)原有可靠性。同時，一些液壓零件發(fā)展損耗或故障，人工及時維修和巡檢也能讓自動器的可靠性達(dá)到需求標(biāo)準(zhǔn)。

綜上所述，固有可靠性和使用可靠性都會對制動器造成影響。就生產(chǎn)原理和處理難易程度而言，固有可靠性會受到使用可靠性的限制，因此提升使用可靠性，能最大程度地提升制動器的各項功能，維護設(shè)備的安全運行。只有將制動器的固有可靠性與使用可靠性功能串聯(lián)實現(xiàn)，才能保障制動器工作的可靠性。

2 對提升機液壓盤形制動系統(tǒng)常見故障原理分析

2.1 盤形制動系統(tǒng)故障原理分析

提升機液壓盤形制動系統(tǒng)構(gòu)造復(fù)雜，內(nèi)部制動器還涉及到液壓站、電控系統(tǒng)等系統(tǒng)和設(shè)備，針對常見的針對盤形制動器原理，主要有以下失效分析：

當(dāng)制動器失效時，故障原因可能是操作故障、電氣故障、制動器故障。其中操作故障和電氣故障都能及時排除，制動器故障影響較大，且因素較多。一方面可能是缺乏動力如油壓不足、油量較低所致;另一方面和主要制動力有關(guān)，如閘失效或液壓站出現(xiàn)故障等。常見的影響較大的現(xiàn)象如下：（1）制動力矩的缺失導(dǎo)致了提升機在安全制動或減速時候沒有足夠的動力，從而發(fā)生事故。（2）液壓站自身發(fā)生故障不能實現(xiàn)開閘任務(wù)導(dǎo)致制動失效。以上分析了制動系統(tǒng)發(fā)生原因和頻率，通過可靠性的定量分析，能夠?qū)崿F(xiàn)降低風(fēng)險提升安全質(zhì)量的目的。

2.2 制動器的故障產(chǎn)生模式分析

實際上，盤式制動器的故障并不都會對設(shè)備造成重大損害，常見的故障大多是縮短設(shè)備壽命、妨礙操作流程。只有一些極為危險的故障形式會對設(shè)備和礦井的安全造成影響，演變?yōu)槭鹿??？梢?，對故障產(chǎn)生模式進行分析，能夠?qū)χ苿悠鳟a(chǎn)生的后果或者進項進行正確評估，降低成本，提供運營效率。

制動的系統(tǒng)運行是由①零件、②組件、③功能件三個部分組成。零件指的是無法被細(xì)化拆分的單個部件，不能單獨實現(xiàn)系統(tǒng)運行功能;組件指的是如電液調(diào)壓、電磁閥等由于多個零件構(gòu)成能夠在系統(tǒng)中有特殊功能的各部件;功能件能夠?qū)崿F(xiàn)子系統(tǒng)的功能，是由多個零件組成，是制動器的核心部件，如液壓站、控制臺。

通常情況下，微小的部件影響也會導(dǎo)致提升其制動故障，影響著制動器力矩和提升機速度，對礦井工作造成影響。當(dāng)然，功能件是造成制動力矩最直觀的影響，核心運行設(shè)備出現(xiàn)故障，對提升機的制動能力進行降級或受阻，這導(dǎo)致提升機因制動力矩缺乏在規(guī)定的時間內(nèi)無法啟動，或在預(yù)定時間內(nèi)無法實現(xiàn)制動停車，直接威脅到提升機的安全使用。對此，一定要制動器的故障產(chǎn)生重視，降低速度和力矩失衡帶來的安全風(fēng)險和經(jīng)濟損失。

3 制動器工作可靠性控制分析

3.1 工作可靠性控制

在傳統(tǒng)的提升機液壓盤形制動系統(tǒng)中，僅僅液壓站動力部分存在能儲備關(guān)系、多副盤形閘之間的制動力矩則系統(tǒng)是并聯(lián)關(guān)系，制動系統(tǒng)各個單位都是串聯(lián)關(guān)系。復(fù)雜的關(guān)系加大了制動器控制工作可靠性的難度。對工作可靠性的控制主要分為現(xiàn)場和理論兩種形式。理論是基于計算式控制技術(shù)上對制動器關(guān)鍵部分進行可行性計算分析，不過計算結(jié)果具有一定的抽象性，僅為指導(dǎo)分析作用。對于現(xiàn)場控制而言，現(xiàn)場評定分析了提升機在實際操作中的壽命數(shù)據(jù)，將制動機的制動器的MTBF、λ和壽命分布都進行了參數(shù)估計，可見，現(xiàn)場雖然程序復(fù)雜但是操作簡單，適用范圍廣。

3.2 制動器維護可靠性控制

通過實踐經(jīng)驗可知，通過定期的維護巡檢能夠讓制動器在正常情況下排除隱患為提升機發(fā)揮應(yīng)有的功能。一些經(jīng)久失修不加保養(yǎng)的機器往往藏匿著使用風(fēng)險和故障隱患。對此，為對制動器進行可靠性的維護對礦工也有著重要的影響。

常見的維護控制離不開以下三個方面的維護：①閘盤污染可靠性控制、②設(shè)備簡體調(diào)整如：閘瓦與閘盤之間的間隙調(diào)整;③液壓站的控制。

閘盤污染可靠性是閘盤與閘瓦摩擦制動力矩的一個體現(xiàn)，對殘壓可靠性的控制能夠保障殘壓值不超過規(guī)定范圍，讓其保持提升機正常運作。由于設(shè)備在設(shè)計和制造時對閘盤、閘瓦的污染都給予了高度重視，因此認(rèn)人為導(dǎo)致的污染故障發(fā)生概率較低。同時，閘瓦存在間隙也會造成制動閘不同步、油缸阻力相關(guān)的問題。事實上，這很大程度是由于貼閘油壓的離散程度和同步貼閘造成的，當(dāng)貼閘油壓數(shù)量大且密集，對應(yīng)的可靠性就高;貼閘油壓數(shù)量低且松散，對應(yīng)的可靠性就降低。對于液壓站控制而言，液壓系統(tǒng)的故障和電液閥調(diào)整、液閥彈簧的抗疲勞程度有很大關(guān)聯(lián)?？梢姡l盤污染可靠性、貼閘和閘瓦之間間隙調(diào)整、液壓站控制都會影響制動器的可靠性，以上三個部分嚴(yán)重影響著制動器的穩(wěn)定發(fā)揮。

4 提高液壓盤形制動系統(tǒng)可靠度的方法

礦井提升機液壓盤形制動系統(tǒng)的安全可靠性主要通過兩種方式進行處理。一是進行可靠性設(shè)計，將盤式制動器的各個部件從零件到關(guān)鍵部件都進行自上而下的計算。相關(guān)技術(shù)人員根據(jù)以往運行維修難度經(jīng)驗和數(shù)據(jù)處理分析對當(dāng)前的控制器進行維修和保護?？煽啃栽O(shè)計利用了可靠性分配原則，通過從制動系統(tǒng)中的子系統(tǒng)再到零部件進行精細(xì)化的分析，從元部件的各個結(jié)構(gòu)進行改進升級。實現(xiàn)維護和修理，維護每個系統(tǒng)的可靠性，從而保證制定系統(tǒng)的各個零件和程序都保障最佳狀態(tài)。

從以上兩種方式而言可見，部件和材料是影響制動系統(tǒng)可靠性的重要因素。但是，在保證維護制動器自身質(zhì)量、材料結(jié)構(gòu)、優(yōu)化設(shè)計的同時，要想提高制動系統(tǒng)的安全可靠性，還需要為設(shè)備配置更多的保護裝置：如常見的油壓保護、閘間隙和閘磨損保護、油位保護、油壓保護、卡缸監(jiān)測保護、彈簧疲勞保護、油溫保護等。在實現(xiàn)對制動器保護的同時，通過對這些保護裝置安置傳感器，還能有效預(yù)防制度故障和安全事故的發(fā)展。常見的方式是借助雙PLC電控系統(tǒng)和后備保護裝置。不過，一些微敏感的部件如閘間間隙、彈簧鋼度等還不能實現(xiàn)故障信號的預(yù)警。

同樣，隨著我國工業(yè)科技的發(fā)展，智能安全控制體系的建設(shè)和故障診斷技術(shù)也為制動系統(tǒng)的安全性提供了保障。先進的制動器結(jié)構(gòu)、部件、零件大范圍在制定系統(tǒng)實踐。能夠保障相關(guān)操作人員對制動器進行實時監(jiān)控和故障分析，這也全面提升了盤形制動系的可靠性。

5 提升機液壓盤形制動系統(tǒng)的監(jiān)測

制動器在運行時，液壓產(chǎn)液或污染導(dǎo)致電磁閥卡槽都會影響制動器的正常操作。這種問題往往出現(xiàn)在制動器或者液壓傳動裝置自身，在運行時候都會對提升機使用安全性造成不可測的后果?？梢?，對制動器設(shè)備進行及時檢測，全面控制運行風(fēng)險，對于制動器的可靠性建設(shè)十分重要。

檢測技術(shù)作為進一步提升制動器和液壓傳動裝置二者可靠性的工具。常見的監(jiān)控方式如下：

（1）PBM監(jiān)測方法：這種方法能夠及時是被彈簧的裂斷失效、液壓機產(chǎn)壓值分析、閘瓦磨損程度分析、油缸運行狀態(tài)分析等。通過PBM和液壓站、制動閥的聯(lián)合檢測，能夠?qū)Ξa(chǎn)生的動力矩、間隙、摩擦程度進行同步分析和實時輸出。

（2）補償增壓裝置：這種裝置能夠監(jiān)測時候?qū)崿F(xiàn)補、減力矩和速度的作用，從而實現(xiàn)對制動器工作可靠性的保障。在進行提升機器操作時候，通過該裝置的利用，能夠為自動機補償自動機的動力矩，加強制動力，降低意外風(fēng)險。從而保證提升機安全可靠。

6 結(jié)語

液壓盤形制動系統(tǒng)作為提升機重要的組成部分，其可靠性關(guān)系到礦井的安全生產(chǎn)，對煤礦的經(jīng)濟生產(chǎn)有著重要的影響。因此，建議煤礦企業(yè)加大對液壓盤形制動裝置進行可靠性的研究，進一步提升本煤礦的安全生產(chǎn)。

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