礦井提升機(jī)制動(dòng)機(jī)構(gòu)存在的問題及改進(jìn)措施

高 鑫

（山西宏廈第一建設(shè)有限責(zé)任公司， 山西 陽泉 045000）

引言

我國的礦井提升機(jī)主要分為兩大類：斜井和立井，通過卷筒帶動(dòng)鋼絲繩為提升機(jī)提供動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)井上與井下之間運(yùn)輸?shù)哪康摹Ｓ捎谖覈I(yè)技術(shù)發(fā)展比較遲，與西方發(fā)達(dá)國家相比，我國開采井類型較小，提升機(jī)提升高度低，加上井下作業(yè)安全系數(shù)要求高，故對提升機(jī)的設(shè)置必須要引起高度重視，并使其滿足安全生產(chǎn)的需求[1]。

1 礦井提升機(jī)制動(dòng)裝置

制動(dòng)裝置是礦井提升機(jī)的重要組成部分之一，制動(dòng)裝置的作用就是減速、停車，對礦井提升機(jī)的安全運(yùn)行具有非常重要的作用。傳統(tǒng)提升機(jī)制動(dòng)主要是通過操作者按下停止按鈕，利用控制器切斷卷筒電機(jī)的電源，停止卷筒電機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)液壓系統(tǒng)對卷筒進(jìn)行機(jī)械摩擦，從而實(shí)現(xiàn)制動(dòng)的目的。

1.1 制動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用

傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)是制動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要組成部分，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要用于控制和調(diào)節(jié)制動(dòng)力矩，而執(zhí)行機(jī)構(gòu)則是直接作用在制動(dòng)盤上或者是制動(dòng)輪上產(chǎn)生制動(dòng)力矩。

在礦山作業(yè)中，提升機(jī)的作業(yè)內(nèi)容主要是運(yùn)送人員、設(shè)備、材料和煤炭等等，在傳統(tǒng)提升機(jī)制動(dòng)上整個(gè)運(yùn)輸過程不會主動(dòng)制動(dòng)而需要人工通過腳踩制動(dòng)開關(guān)閥操作。制動(dòng)機(jī)構(gòu)只有在減速或者是停機(jī)的時(shí)候才會工作，減速時(shí)制動(dòng)機(jī)構(gòu)工作，提升機(jī)減速，當(dāng)提升機(jī)需要停車時(shí)，閘住提升機(jī)的摩擦輪或滾筒，從而實(shí)現(xiàn)提升機(jī)停車的目的[1]。在提升機(jī)減速、正常停車的過程中，需要一定的時(shí)間，由于摩擦力的大小和操作者的經(jīng)驗(yàn)決定了停車的時(shí)間，且對操作者經(jīng)驗(yàn)要求較高。當(dāng)操作者經(jīng)驗(yàn)不足時(shí)，會導(dǎo)致實(shí)際停車位置與理論位置存在較大的差異。另外在提升機(jī)更換調(diào)繩、鋼絲繩和檢修時(shí)，也會使用到制動(dòng)機(jī)構(gòu)。

聯(lián)軸器和減速器的組合就是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過降低直流電動(dòng)機(jī)的電流外，還需要使用減速器，而減速器設(shè)定在主軸和電動(dòng)機(jī)之間，其作用就是減速和傳動(dòng)動(dòng)力。聯(lián)軸器則是用于提升，為提升機(jī)提供動(dòng)力。隨著技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，為了實(shí)現(xiàn)更好的制動(dòng)效果，大部分提升機(jī)都是使用液壓盤形閘制動(dòng)器，該類型的制動(dòng)器具有良好的制動(dòng)效果，可通過閘的副數(shù)實(shí)現(xiàn)力矩的大小調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)簡單，安全系數(shù)高。

1.2 制動(dòng)裝置的分類及組成

礦井提升制動(dòng)裝置分為電氣制動(dòng)和機(jī)械制動(dòng)。電氣制動(dòng)又分為動(dòng)力制動(dòng)和發(fā)電制動(dòng)。動(dòng)力制動(dòng)主要依靠控制裝置和制動(dòng)電源實(shí)現(xiàn)制動(dòng)的目的，由于具有足夠大的制動(dòng)力矩，整個(gè)制動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡單，控制作用良好，故得到廣泛的應(yīng)用。而發(fā)電制動(dòng)主要依靠低頻發(fā)電實(shí)現(xiàn)制動(dòng)且制動(dòng)效果不佳，故很少應(yīng)用。

機(jī)械制動(dòng)裝置包括制傳動(dòng)系統(tǒng)和制動(dòng)閘，傳動(dòng)系統(tǒng)的作用主要是控制、調(diào)節(jié)制動(dòng)力矩的機(jī)構(gòu)，根據(jù)動(dòng)力源分為氣壓系統(tǒng)和油壓系統(tǒng)。制動(dòng)閘直接作用制動(dòng)盤和制動(dòng)輪上產(chǎn)生制動(dòng)力矩的機(jī)構(gòu)，根據(jù)結(jié)構(gòu)分為盤式制動(dòng)閘和輪式制動(dòng)盤。

2 礦井提升機(jī)制動(dòng)機(jī)構(gòu)失效的原因

盤形制動(dòng)器、液壓管路和液壓站是礦井提升機(jī)的主要制動(dòng)機(jī)構(gòu)，導(dǎo)致提升機(jī)制動(dòng)機(jī)構(gòu)失效與各個(gè)裝置有關(guān)。

2.1 液壓站壓力過高

液壓系統(tǒng)的壓力對液壓站來說至關(guān)重要，主要是通過調(diào)節(jié)溢流閥實(shí)現(xiàn)控制的目的，當(dāng)液壓系統(tǒng)的壓力過高且不能調(diào)節(jié)壓力時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)控制的目的，必須要確認(rèn)溢流閥是否正常，一般情況下溢流閥內(nèi)部會存在堵塞以及其他問題[2]。

2.2 液壓管路堵塞

在礦井提升機(jī)制動(dòng)失效中，常見的液壓管路問題是回油管堵塞，導(dǎo)致回油管堵塞的原因是回油濾芯堵塞，另外還存在回油管線的閥門開啟過小以及閥門損壞。如果回油管有順序閥門或者是平衡閥門，當(dāng)這些閥調(diào)節(jié)過高時(shí)，導(dǎo)致液壓管路內(nèi)的壓力過高，從而導(dǎo)致提升機(jī)失效，如果是回油節(jié)流閥的流量閥調(diào)節(jié)過小，導(dǎo)致液壓管路的壓力過小，也會出現(xiàn)制動(dòng)失效。

2.3 盤形制動(dòng)器失效

常見的盤形制動(dòng)器失效的原因有很多種，對制動(dòng)器失效的判定主要是制動(dòng)器不能按照規(guī)定完成制動(dòng)任務(wù)，或者制動(dòng)效果較差[3]。導(dǎo)致提升機(jī)失效的原因主要分為松閘失效和制動(dòng)失效。

2.3.1 松閘失效

導(dǎo)致制動(dòng)器松閘失效的原因有兩種：液壓缸配合過緊或卡缸，導(dǎo)致活塞運(yùn)動(dòng)阻力增大，制動(dòng)器壓力無法完全克服活塞運(yùn)動(dòng)阻力，最終導(dǎo)致盤形制動(dòng)器敞不開閘；液壓站油壓不足時(shí)，也會導(dǎo)致活塞運(yùn)動(dòng)阻力和彈簧力無法克服。

2.3.2 制動(dòng)失效

盤形制動(dòng)器制動(dòng)失效原因是制動(dòng)力矩不足，當(dāng)制動(dòng)器輸出的正壓力不足時(shí)，就會導(dǎo)致制動(dòng)失效。正壓力不足的原因有活塞的大螺栓和聯(lián)接襯板筒體出現(xiàn)松動(dòng)；油路堵塞或油質(zhì)污染導(dǎo)致制動(dòng)系統(tǒng)殘壓過大；液壓油污染、活塞密封圈老化導(dǎo)致活塞運(yùn)動(dòng)阻力增大；閘瓦過度磨損或制動(dòng)盤偏擺過大導(dǎo)致兩組之間的間隙過大；碟簧出現(xiàn)疲勞或斷裂導(dǎo)致剛度不足[4]。當(dāng)制動(dòng)盤和閘瓦之間的摩擦因素降低，也會導(dǎo)致盤形制動(dòng)器出現(xiàn)失效，其原因與物體的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，閘瓦接觸面發(fā)生變形，閘瓦表明有油污污染或者是制動(dòng)盤表面被污染。

3 礦井提升制動(dòng)機(jī)構(gòu)的改進(jìn)措施

3.1 盤形制動(dòng)器失效的改進(jìn)措施

根據(jù)《金屬非金屬礦石安全規(guī)程》的相關(guān)要求，定期對礦井提升機(jī)制動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行安全制動(dòng)性能和工作制動(dòng)性能檢測，并計(jì)算制動(dòng)機(jī)構(gòu)制動(dòng)力矩，測量安全制動(dòng)的速度。制動(dòng)盤被污染是導(dǎo)致盤形制動(dòng)器失效的主要原因之一，故在每日作業(yè)中必須要檢查一次，確保制動(dòng)盤表面無污染，以防制動(dòng)盤和閘瓦之間摩擦因數(shù)增大。如果在正常作業(yè)中，出現(xiàn)漏油現(xiàn)象必須要及時(shí)更換密封圈。在礦井提升機(jī)下拉重物時(shí)，必須要采取雙效制動(dòng)，否則依靠制動(dòng)盤制動(dòng)，會導(dǎo)致閘瓦發(fā)熱，導(dǎo)致盤形制動(dòng)器失效[5]。液壓油更換周期半年一次，為確保液壓油質(zhì)純正，在更換前必須要對液壓站進(jìn)行徹底清洗，在開班前必須要確認(rèn)液壓油量是否正常。碟形彈簧使用次數(shù)不能超過50 萬次，否則會影響到制動(dòng)效果。定期檢測制動(dòng)器的空動(dòng)時(shí)間，如果空動(dòng)時(shí)間超過0.3 s 必須要對其進(jìn)行檢測，檢測周期半年一次，同時(shí)檢查表面是否有變形和裂紋現(xiàn)象，清理部件表面銹跡，檢查液壓缸是否磨損，一旦發(fā)現(xiàn)磨損嚴(yán)重必須立即更換。

3.2 基于PLC+變頻器設(shè)計(jì)控制制動(dòng)系統(tǒng)

PLC 具有抗干擾性、擴(kuò)展性、程序可移植性、穩(wěn)定性、可靠性等優(yōu)勢，在工業(yè)環(huán)境中得到廣泛的應(yīng)用?；赑LC+變頻器設(shè)計(jì)控制制動(dòng)系統(tǒng)有四個(gè)組成部分：顯示單元、控制單元、制動(dòng)單元和輔助單元[6]。顯示單元主要是顯示轉(zhuǎn)速值、深度值、電壓和電流值等等。控制單元包括變頻器和PLC 控制系統(tǒng)（見圖1），通過PLC 發(fā)出控制指令實(shí)現(xiàn)對電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制，需要在原有的基礎(chǔ)上增加變頻和加工轉(zhuǎn)換功能。制動(dòng)單元包括能耗制動(dòng)單元和回饋制動(dòng)單元，能耗制動(dòng)單元可以單獨(dú)使用，也可以配合回饋單元使用；回饋制動(dòng)利用變頻器將再生能量回饋給電網(wǎng)。輔助單元主要是一些輔助設(shè)備，包括打印機(jī)、DCS 系統(tǒng)和上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)（見圖2）。

圖1 基于PLC 的礦井提升變頻調(diào)速控制系統(tǒng)圖

圖2 控制系統(tǒng)框圖

4 結(jié)語

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，提升機(jī)存在各種各樣的問題，必須要根據(jù)實(shí)際情況全面分析，找出原因，并針對性提出具體有效的改進(jìn)策略，才能確保提升機(jī)運(yùn)行位置的準(zhǔn)確性，提高生產(chǎn)安全系數(shù)，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。