ST3-D型液壓制動裝置安全在線監(jiān)測系統(tǒng)在東龐礦的應(yīng)用

摘要：詳細(xì)介紹了ST3-D型液壓制動裝置安全在線監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)內(nèi)容、技術(shù)創(chuàng)新和水平，與當(dāng)前國內(nèi)外同類系統(tǒng)的技術(shù)主要參數(shù)、效益、市場競爭力的分析和比較，以及系統(tǒng)創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和推廣應(yīng)用情況。ST3-D型液壓制動系統(tǒng)在線監(jiān)測裝置在東龐礦的自安裝投運以來，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，可較好的滿足煤礦提升系統(tǒng)安全制動的要求。

Abstract： This paper introduces in detail the technical content， technical innovation and level of ST3-D hydraulic braking device safety online monitoring system， analyzes and compares the main technical parameters， benefits and market competitiveness of the similar systems at home and abroad， as well as the economic benefits， social benefits and popularization and application of the system. ST3-D hydraulic brake system online monitoring device has been installed and put into operation in Dongpang coal mine. The system runs stably and the monitoring data is accurate， which can better meet the requirements of coal mine hoisting system safety braking.

關(guān)鍵詞：ST3-D;安全在線監(jiān)測;效益;安全

Key words： ST3-D;online monitoring;security benefits;security

中圖分類號：TD76 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）30-0196-02

0 ?引言

提升機(jī)液壓制動器由作為驅(qū)動機(jī)構(gòu)的液壓站和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的盤式制動閘組成，作用對象是被制動的閘盤，由蝶簧產(chǎn)生制動力，靠油壓松閘合閘，液壓站、制動閘、閘盤之間是串聯(lián)關(guān)系，任意一個出故障都會導(dǎo)致制動失靈，它是各種保護(hù)的最終執(zhí)行者，它的故障會導(dǎo)致機(jī)毀人亡的重大事故發(fā)生。先前主井提升機(jī)液壓制動系統(tǒng)主要由恒力矩液壓制動系統(tǒng)。恒力矩液壓制動系統(tǒng)在緊急制動情況下采用二級制動，為了進(jìn)一步提高主副井提升機(jī)液壓制動系統(tǒng)的安全可靠性、縮短檢修時間，減少液壓制動系統(tǒng)故障判斷時間，對在用主井提升機(jī)增裝ST3-D型液壓制動裝置安全在線監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)在緊急制動情況下根據(jù)提升機(jī)運行情況采用恒減速度的制動方式進(jìn)行制動。系統(tǒng)的PLC系統(tǒng)選用的是SIMATIC S7-300 PLC，已達(dá)到國際先進(jìn)水平，不需要大量的活動元件和連線電子元件，它的連線大大減少。與此同時，系統(tǒng)的維修簡單，維修時間短。PlC采用了一系列可靠性設(shè)計的方法進(jìn)行設(shè)計。例如：冗余的設(shè)計。斷電保護(hù)，故障診斷和信息保護(hù)及恢復(fù)。它具有比通用計算機(jī)控制更簡單的編程語言和更可靠的硬件，采用了精簡化的編程語言，編程出錯率大大降低。恒減速液壓制動系統(tǒng)是國內(nèi)外行業(yè)先進(jìn)的提升機(jī)液壓制動系統(tǒng)，因其具有良好的制動性能、先進(jìn)的電氣控制，恒減速液壓制動系統(tǒng)成為國內(nèi)外大型礦井提升機(jī)首選液壓制動系統(tǒng)。

1 ?系統(tǒng)科學(xué)技術(shù)內(nèi)容

主井提升機(jī)液壓制動系統(tǒng)采用德國SIEMAG公司的ST3-D型恒減速液壓制動系統(tǒng)對我礦現(xiàn)ST-1型恒力矩液壓制動系統(tǒng)進(jìn)行升級改造，將電氣控制與液壓原理有機(jī)地結(jié)合在一起，實現(xiàn)了閘開合狀態(tài)、閘間隙、關(guān)鍵閥件動作情況、蓄能器壓力、過濾器堵塞、液壓站壓力、油位和溫度等參數(shù)的在線監(jiān)視和保護(hù)，使得液壓制動系統(tǒng)偏于維護(hù)與查找故障，通過西門子觸摸屏可實現(xiàn)調(diào)工作制動壓力、貼閘壓力、恒減速制動減速度等參數(shù)在線快速調(diào)整，使得我礦提升機(jī)液壓制動系統(tǒng)工作安全可靠。

主井提升機(jī)液壓制動系統(tǒng)具有如下主要功能和技術(shù)指標(biāo)：①為確保液壓站回油制動可靠，在盤形閘閘柱位置安裝緊急手動回油閥，亦可用于液壓制動系統(tǒng)排氣。②每個盤形閘閘頭上安裝接觸電阻式位移傳感器，用于檢測閘間隙，同時用于判斷閘瓦磨損與彈簧斷裂。③閘盤部位安裝紅外線溫度傳感器，實時監(jiān)測閘盤溫度，防止閘盤超溫變形影響制動。④關(guān)鍵閥件安裝傳感器，監(jiān)視關(guān)鍵閥件動作情況，便于故障閥件查找;安裝壓力傳感器用于檢測蓄能器壓力，防止超壓或壓力過低影響緊急制動。在過濾器位置安裝壓力傳感器，通過過濾器兩端壓力差，判斷過濾器是否堵塞，監(jiān)測油液品質(zhì)和過濾器工作情況。⑤安裝獨立的測速發(fā)電機(jī)，實時檢測提升機(jī)運行速度，從而用于恒減速制動時制動力大小反饋，通過調(diào)整閥件控制油壓，從而控制制動力及恒減速制動速度。⑥安裝壓力傳感器，實時監(jiān)測敞閘壓力、殘壓、貼閘壓力，保證系統(tǒng)壓力穩(wěn)定正常。⑦觸摸屏顯示監(jiān)測畫面，監(jiān)視閘盤溫度、閘間隙、油壓數(shù)值、閥件誤動作情況等液壓制動系統(tǒng)參數(shù)，具有實時數(shù)據(jù)瀏覽、數(shù)據(jù)曲線繪制及歷史數(shù)據(jù)查詢等功能。出現(xiàn)故障后報警、閉鎖提升機(jī)或緊急安全制動。

ST3-D型恒減速液壓制動系統(tǒng)安裝該盤式制動器在線監(jiān)測系統(tǒng)，符合煤礦安全規(guī)程，實現(xiàn)了制動力矩和閘間隙、閘偏擺量、閘開合狀態(tài)、液壓站壓力等參數(shù)的在線監(jiān)視和保護(hù)。

2 ?系統(tǒng)技術(shù)水平

ST3-D型液壓制動裝置安全在線監(jiān)測系統(tǒng)，是當(dāng)今世界最為先進(jìn)的提升機(jī)液壓制動系統(tǒng)。該型號液壓制動系統(tǒng)緊急狀態(tài)下采用恒減速制動，較國內(nèi)外傳統(tǒng)的恒力矩液壓制動系統(tǒng)，制動性能安全平穩(wěn)。ST3-D型液壓制動系統(tǒng)相對于國內(nèi)外液壓制動系統(tǒng)具有制動曲線平滑制動穩(wěn)定、油泵功率大敞閘速度快、采用雙雙PLC冗余相互監(jiān)控、油箱體積大散熱性能良好、加工工藝先進(jìn)等優(yōu)點。

ST3-D型液壓制動裝置安全在線監(jiān)測系統(tǒng)是追求閥件在功能上的專一性，利用幾個閥件的串聯(lián)或并聯(lián)來完成一個功能，用回路的可靠性來確保系統(tǒng)的可靠性，并通過對重要閥件的動作檢測來增加系統(tǒng)的可靠性，同時實現(xiàn)了閘開合狀態(tài)、閘間隙、蓄能器壓力、過濾器堵塞、液壓站壓力和溫度等參數(shù)的在線監(jiān)視和保護(hù)，使得液壓制動系統(tǒng)便于維護(hù)與查找故障，同時該液壓制動系統(tǒng)可實現(xiàn)液壓站其以功能為目標(biāo)，控制回路清晰明了。該型液壓制動系統(tǒng)在國內(nèi)已應(yīng)用56套，售后技術(shù)及備件服務(wù)響應(yīng)時間較短，其雙通道恒減速方案較好的解決了我礦主井提升系統(tǒng)較輕的問題，在發(fā)生緊急制動時，液壓制動系統(tǒng)自帶測速發(fā)電機(jī)，實時對絞車運行速度進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)速度變化不同，通過調(diào)整系統(tǒng)壓力，從而調(diào)整制動力矩，實現(xiàn)恒減速制動安全平穩(wěn)抱閘。

3 ?經(jīng)濟(jì)效益和社會效益分析

3.1 經(jīng)濟(jì)效益分析

按每次液壓制動系統(tǒng)故障分析查找時間為0.5小時進(jìn)行計算，使用液壓制動系統(tǒng)檢測系統(tǒng)后，可馬上發(fā)現(xiàn)故障原因，可節(jié)省故障分析查找時間0.5小時，0.5小時可提原煤272噸，每噸原煤按300元進(jìn)行計算，每年按10次故障進(jìn)行計算，使用液壓制動系統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)后，可降低經(jīng)濟(jì)損失300*272*10=81.6萬元。

3.2 社會效益分析

使用ST3-D型液壓制動裝置安全在線監(jiān)測系統(tǒng)后，為檢修人員大大節(jié)約了時間，縮短了因維修提升機(jī)停車時間，增加提煤量和提物提人量，縮短了閘間隙測量等檢修項目所需時間，每天可以節(jié)約檢修時間約20～30分鐘，且發(fā)生故障時，可迅速發(fā)現(xiàn)故障閥件及故障原因，實現(xiàn)故障快速查找處理，大大縮短了故障分析處理時間，將由于液壓制動系統(tǒng)故障造成的影響時間降到最低。

4 ?應(yīng)用情況與推廣

東龐礦提升機(jī)液壓制動裝置安全在線監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)場應(yīng)用，此次在東龐礦主井提升機(jī)安裝了液壓制動裝置安全在線監(jiān)測系統(tǒng)，采用的國際先進(jìn)的在線監(jiān)測控制方式，選用國際領(lǐng)先的元器件，所有閘盤全部為德國西馬格公司進(jìn)口閘盤（圖1所示），系統(tǒng)整體已達(dá)到了國內(nèi)領(lǐng)先，國際先進(jìn)的水平。適用于股份公司所屬各礦井提升機(jī)液壓制動系統(tǒng)，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景：①項目成果將指導(dǎo)東龐礦液壓制動系統(tǒng)的升級，維護(hù)工作;對冀中能源股份有限公司所屬各礦井立井提升機(jī)液壓制動系統(tǒng)維護(hù)、升級具有直接指導(dǎo)作用;對全國立井提升機(jī)液壓制動系統(tǒng)再現(xiàn)檢測系統(tǒng)的安裝、使用、維護(hù)具有指導(dǎo)作用。②此次提升機(jī)液壓制動系統(tǒng)在線監(jiān)測系統(tǒng)改造可實現(xiàn)提高總體技術(shù)水平、提高總體安全可靠性和工作可靠性和總體技術(shù)水平、提高系統(tǒng)可維護(hù)性等目標(biāo)，并將推動立井提升機(jī)液壓制動系統(tǒng)及電控系統(tǒng)技術(shù)研究邁上新的臺階，為下一步煤礦挖掘提升系統(tǒng)潛能積累了寶貴的經(jīng)驗。

5 ?結(jié)語

ST3-D型液壓制動裝置安全在線監(jiān)測系統(tǒng)采用國際最先進(jìn)的液壓制動裝置（圖2所示），在東龐礦的自安裝投運以來，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。ST3-D型液壓制動裝置安全在線監(jiān)測系統(tǒng)的成功應(yīng)用，使得我們對于液壓制動系統(tǒng)各個運行參數(shù)直觀地掌握，極大地縮短了閘間隙測量等檢修項目所需的檢修時間，大大降低了工人勞動強(qiáng)度，便于故障查找，縮短了故障判斷查找時間，極大的保證了東龐礦主副井提升系統(tǒng)的安全正常運行。

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作者簡介：楊軍坤（1986-），男，河北內(nèi)丘人，畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)（北京），碩士研究生，現(xiàn)為冀中能源股份有限公司東龐礦動力科副科長，電氣工程師，從事礦井提升系統(tǒng)技術(shù)管理和維護(hù)工作。