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1、龙源期刊网 http:/矿井提升机液压制动装置安装技术研究作者：石爱军 郝为恒 张亚琳来源：中小企业管理与科技上旬刊2014 年第 10 期摘要：针对煤矿主井提升系统所采用的液压制动器经更新改进液压制动装置，从液压站、制动器、摩擦系数三个方面入手，通过在线监测闸间隙、闸偏摆量、闸的开合状态等，并通过监测的制动正压力得出闸瓦和闸盘之间的摩擦系数，实现制动力矩在线监测，达到液压制动安全可靠。关键词：矿井提升机液压制动 在线监测 安全 运行 1 概况陶二煤矿主井提升系统所采用的液压制动器，是由驱动机构的液压站和执行机构的盘式制动闸组成，作用对象是被制动的闸盘，由碟簧产生制动力，靠油压松闸、合闸，液压
2、站、制动闸、闸盘之间串联完成制动，任一个点出现故障都会导致制动失灵，它是各种保护的最终执行者，制动失效轻则损毁设备，重则坠落箕斗酿成重大事故。根据煤矿安全规程规定，盘式制动闸空动时间不得超过0.3秒，闸间隙必须小于2mm；当闸间隙超过规定值，能自动报警或自动断电；提升绞车的常用闸和保险闸制动时，所产生的力矩和实际提升静荷重旋转力矩之比K值不得小于 3；测试盘型闸的贴闸油压与制动闸活塞承压面积的乘积是碟簧施加的制动正压力。主井改造前有闸间隙在线监测和液压站油压监测，综合制动性能在线监测还没有实现，远远不能满足煤矿安全规程的量化要求。主提升机运转时间长，开停机周期短，更需要对其制动性能加以改善，对
3、矿井提升机液压制动装置的安装改造，保证人员和设备的提升安全。 2 实施过程 2.1 采用的技术原理 2.1.1 该矿井提升机液压制动装置从液压站、制动器、摩擦系数三个方面入手，通过专门设计的闸间隙传感器、油压传感器、制动正压力传感器、渐开线型制动力矩测量仪器实现对液压制动特性参数的监测，通过专用的监测分析软件对采集的信息进行分析，及时发现设备异常故障，科学地反映设备的运转状况及其发展趋势，具备实时数据曲线的绘制、历史数据浏览等功能。 2.1.2 液压站通过监测安全制动回油时间会自动诊断油路通畅和堵塞情况、安装紧急手动回油阀，保证制动闸可靠回油制动；制动器达到直接在线监测碟簧制动正压力并诊断碟簧
4、疲劳龙源期刊网 http:/及断裂、油缸卡阻，在线监测闸间隙、闸偏摆量、闸的开合状态等；直接测量制动力矩，并通过监测的制动正压力得出闸瓦和闸盘之间的摩擦系数，实现制动力矩在线监测。 2.2 监测内容 2.2.1 液压站油压监测液压站是制动器的驱动机构，为各制动闸提供压力油，以达到开闸和制动。若闸松不开而导致提升机不能运行只是故障不属于安全事故，若提升机正在运行制动时却不能回油制动，将导致所有制动闸不能制动的重大安全事故，因此液压站的可靠性决定了提升机的安全运行。在液压站上安装油压传感器和安全制动回油时间监测板，监测安全制动时间从而诊断油路的畅通和堵塞情况，安装紧急手动回油阀，确保制动闸回油制动
5、可靠。 2.2.2 闸间隙监测非接触式闸间隙传感器是安装在每个闸瓦上，以闸盘为基准，实现对闸间隙的监测，因为传感器不接触制动盘故使用寿命长，又因为闸间隙传感器测量精度高，能满足煤矿安全规程规定的闸盘两侧的一对闸间隙应调整相等偏差不超过0.1mm、闸间隙的最大值超过 2mm时能及时报警。在闸腿上安装一个非接触式闸间隙传感器，以闸盘为基准，在线监测闸盘的偏摆量。在线监测空行程时间，记录从接收安全紧急制动信号到制动闸瓦刚贴闸即闸间隙刚为零的时间为空行程时间。 2.2.3 制动正压力监测制动正压力是由碟簧产生，靠油压松闸，碟簧在变化的作用下往复运动，碟簧易疲劳和断裂。碟簧疲劳会导致制动正压力减小，碟簧
6、断裂会导致制动闸卡阻故障，因此，碟簧是制动器中最关键的零件之一。煤炭安全规程第四百三十五条第七项规定要测试盘型闸的贴闸油压。贴闸油压乘上承压面积就是制动正压力，因为制动状态时油压为零，用贴闸油压的测量方法绘制动正压力误差很大，而且在线监测贴闸油压不可能实现。直接监测制动正压力可代替贴闸油压，能判断碟簧的疲劳和断裂，为在线监测制动力矩奠定基础。使现用制动器实现直接监测制动正压力的功能，而不改变原制动器性能和其它零件的结构，只能适应现用制动器的结构比较困难。制动器和提升机的寿命一样长，能使现用制动器直接监测制动正压力，更具有广泛的实用性。 2.2.4 制动力矩测量龙源期刊网 http:/根据煤矿安
7、全规程提升机制动器完全制动时，总制动力矩要大于3倍最大静负荷力矩。现场中，制动器的闸间隙调整、蝶形簧的更换都会引起制动力矩变化，按规定制动力矩需要一年进行一次技术测定，技术测定时常用的方法是用手动葫芦或天车拉动提升机滚筒来测量制动力矩，一对闸的测量过程是将滚筒转到与钢丝绳垂直位置，逐渐拉紧倒链直至滚筒开始转动，记录滚筒开始转动瞬间时刻拉力传感器数值，拉力乘上测量半径等于制动力矩。测量时钢丝绳拉动滚筒转过了一定角度，使得钢丝绳与原来滚筒半径所处位置的角度发生变化，该方法从原理上存在误差。采用了渐开线形制动力矩测量装置，可以方便测量制动力矩，其关键是利用了渐开线性质，得到制动力矩为常数。将千斤顶放
8、置在制动盘边缘处，然后取制动盘轴心到千斤顶轴线之间的距离作为渐开线齿轮上的渐开线基圆半径，千斤顶的推力方向一直保持不变并与渐开线基圆相切从而计算出制动力矩。 2.2.5 制动力矩在线监测提升机制动器制动的效果是由制动力矩的大小决定，在线监测制动力矩是保证制动器制动性能的最有效的办法。根据监测的制动器制动正压力，来实现制动力矩的在线监测。 3 技术关键 3.1 安装紧急手动回油阀。 3.2 安装油压传感器和回油时间计时板，监测紧急安全制动回油时间，诊断回油路的畅通和堵塞情况。 3.3 配置渐开线制动力矩测量装置，直接测量制动力矩。 3.4 根据所测量的制动力矩和监测的制动正压力，计算摩擦系数，在
9、线监测总制动力矩，若小于 3倍的最大静负荷力矩语音报警或闭锁提升机。 3.5 立体动画形式的监测画面，实现了制动闸动作、压力油流向与实际设备动作同步，形象反映设备运行情况，出现故障后语音报警或闭锁提升机。 3.6 可进行预想事故评定，根据系统中可扰动制动系统正常运行的干扰因素，考虑各种可能的故障状态，来分析系统安全性和抗干扰性，在现有基础上改进提升的安全可靠性。 4 实施效果本项目于 2012年拟定，联合徐州大恒监控技术有限公司的有关科研人员，组织勘察现场、模拟实验、收集有关资料，制定相关技术方案，安装矿井提升机液压制动装置安全在线监龙源期刊网 http:/测系统，于 2013年 8月底施工完
10、成。本项目完成后，至今未发生因液压站工作影响主井提升事故。 4.1 摸清了本矿提升系统的第一手资料，为主提升管理工作指明了方向，对技术改造提供了可靠的技术资料，以及主提升系统的维护工作提供原始资料。 4.2 更新矿井提升机液压制动装置安全在线监测系统工作，机理明确，保护动作精度高、速度快，工作可靠，当闸间隙超过规定的2mm，油路堵塞、碟簧疲劳等故障时，保护装置能及时检测并动作，动作的保护装置能显示故障类别，并防止了故障的扩大与蔓延，提高了矿井提升安全性。 4.3 矿井提升机液压制动装置安全在线监测系统，采用先进的微机保护与测量。彻底免除了因动作灵敏度差造成的保护误动现象。 4.4 液压制动在线
11、监控系统软件具有精确的事件顺序记录和故障录波功能，能方便的进行故障分析，可准确判断故障原因，及时采取处理和预防措施。 4.5 实现在硬件和软件方面全面提高提升能力，将安全问题和事故隐患解决在萌芽状态。 5 结语本项目从系统整体角度分析研究主提升的安全可靠性，经过对矿井提升系统的整体优化后可以最大限度的保证矿井的安全经济生产，达到了提高开机率，减少液压事故，降低生产成本，实现煤矿企业的经济效益。参考文献： 1王庆水.提升机制动力矩监测方法分析J.矿山机械，2005（12）. 2蒋玉强，金宇街，郭磊.提升机制动力矩测试方法的比较分析J.矿山机械，2003（03）. 3戴福水.矿井提升机液压站安全运行分析及改进A.中国职业安全健康协会2007年学术年会论文集C.2007.作者简介：石爱军（1964-），男，河北武安人，毕业于郑州大学电气工程及其自动化专业，现任邯郸矿业集团陶二煤矿机电助理工程师。