摩擦提升機制動技術的探討

王　琨，韓景春（中天合創能源有限責任公司，內蒙古　鄂爾多斯　017000）

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摩擦提升機制動技術的探討

王琨，韓景春
（中天合創能源有限責任公司，內蒙古鄂爾多斯017000）

摘要：本文依據西瑪格和ABB廠家的兩種常見煤礦立井液壓控制系統，詳細介紹比較了其動力、機械、液、電、控制、軟件及技術服務等特征，對今后選擇立井液壓控制系統具有一定的借鑒意義。

關鍵詞：盤型制動器；液壓制動；緊密關聯；輔助功能

1　引言

我國礦山開采隨開采的深度的增加，立井提升的行程也隨之增加，礦井提升機的技術也隨之發展。提升系統的安全性及重要性也隨之發展，設備也隨之更新。近幾年國際先進設備的應用提高了我國的采礦提升系統的安全新和可靠性；許多創新的輔助冗余功能的對提高提升機的安全性增色不少。液壓制動系統的發展也隨著提升機系統的發展，安全性能與技術性能也隨之配套全面發展。從開始的單獨的電液部件發展成具有獨立控制核心的系統，功能也同步發展延伸；系統可靠性提高，故障率下降，有效的配合提升機的提升作業及保護作用。

2　技術分析

當前我國內多家大型煤礦立井提升機多配用西瑪格及ABB的液壓系統，它們多采用高可靠、高精度的元件及冗余功能，配合高可靠數字化器件控制、開關電傳高速驅動、精密比例電液閥應用、數字化人機界面，及嚴格的加工制作工藝標準，極大提高了提升機液壓系統可靠性，安全性、靈敏性。以下即從這兩種液壓控制系統中動力、機械、液、電、控制、軟件及技術服務等幾個特點進行探討：

（1）動力部分分兩大塊：控制單元及液壓動力著兩部分。這兩家設備的液壓系統的每一控制單元全部采用獨立的電池供電，電池的充電及保護配有專門的UPS 模塊及相應保護模塊；確保外部電源斷電時，液壓的控制系統有足夠的電力和時間對提升機進行制動控制。液壓動力部分：西瑪格的ST-3液壓站的液壓動力部分有液壓泵及蓄能器部分。液壓泵首先保證蓄能器的能量和壓力穩定，再根據工作要求進行工作制動和恒減速、恒力矩動作。在提升電源系統斷電時，利用蓄能器保證提升機系統電源斷電時對絞車實行安全制動。ABB制動系統的液壓部分有蓄能器及大容量電池，同樣起到斷電時實施安全制動作用。

（2）液壓系統選用的液壓元器件全部采用高可靠設計及嚴格制造工藝，嚴格的安裝調試規定；確保液壓元器件的長壽、高效、低故障率。液壓元件具有基本小型化，免維護特點，工作可靠。壽命長。特別是西瑪格液壓站的液壓元件中壓力保護元件都有鑰匙鎖，可以防止誤調節。液壓站管路全部采用精密無縫鍍鋅鋼管，配合高精密膨脹管接頭，精細化管路安裝施工，運行2年基本無明顯滲漏油現象。液壓軟連接管的連接從未發生爆管現象。

（3）進口制動系統的機械部件的質量可靠，都經過了嚴格的設計、驗證；具有相當長的工作壽命及過載荷能力。例如：機械部件西瑪格的BE100制動單元內采用的蝶形彈簧的測量檢驗壽命為2000萬次，保證10年不用更換，蝶形簧的工作特性嚴格配對，工作一致性偏差非常小（小于1%）。閘摩擦襯塊的材料經過專門設計制造，有較好的工作摩擦力一致性；寬溫度范圍工作的穩定性。滾筒閘盤經過機械加工后經熱處理消除內應力，確保了閘盤的偏擺量。嚴格的框架運輸設計，確保長期運送過程中不會變形，到位安裝質量保證。

（4）這兩家設備的制動系統的電控部分全部采用獨立的控制系統，而且全部為高可靠、快速性設計制造。西瑪格液壓站采用西門子300PLC為控制核心，采用雙PLC獨立回路冗余控制，其專門設計的程序互相比較、互相監護；任一系統的核心發生故障都可以有效工作機保護；確保本系統的工作有效可靠；并且由于采用專用獨立測速發動機，確保閘控系統在安全制動和工作制動時有效的對絞車制動速度進行配合控制。所有開關量的信號輸入均采用高可靠繼電器進行隔離，模擬信號用高隔離線性光耦隔離輸入，有效杜絕干擾信號的輸入。所有電磁閥的開關位置均有電子位置感應開關，將各類閥組的動作狀況反饋給系統控制器；對于系統主要部件比例溢流閥回路，特別采用雙比例閥串聯控制，確保調壓動作的可靠性：特別對于比例閥的驅動；配備獨立的高速開關驅動模塊驅動線圈，并采用專用比例閥閥芯位置傳感器、獨立液壓壓力傳感器，配合專用閘控制板進行比例控制，保證比例閥快速開啟、保證液壓壓力的輸出特性及穩定性，有效保護系統在正常開停車時制動系統的制動工作和敞閘可靠。ABB的液壓控制系統采用獨立ACM800數字控制模塊，內配高速CPU及高隔離輸入輸出模塊，高速處理各種絞車速度、閘液壓壓力、開閘間隙等數據，利用高速處理器的速度優勢快速驅動專用比比例閥的驅動模塊；保證液壓系統響應及時。

（5）兩家制動系統人機界面全部是數字化設計，其有良好的人機界面，具備工況信息顯示、參數調整、工作狀態信息及記憶、統計等功能。信息化的控制界面簡化了維修調試工作，減少了維護量及維修時間，多重的參數配合功能可從多方面配合提升機的控制機傳動系統高效工作，良好的人機界面提高了維修和故障查找的便捷性；系統內更具有數據庫，對系統運行重要參數定時記錄、計算，為系統的參數調整提供了可靠地依據。

（6）液壓系統對提升機工作狀態的配合功能也有發展。安全制動的二級恒減速保證提升機在井筒的不同位置有不同的減速度，確保減速時不會出現滾筒襯墊與鋼絲繩打滑現象。例如減速時制動閘的貼閘運行，保證輔助減速功能的有效；保證提升機快速停車、精確位置停車；超速百分之5以上的貼閘運行，能減少安全制動時的空動時間及制動距離；與提升機電動機力矩配合負載力矩計算，進行開閘力矩預制功能，有效減少重物上提的倒轉現象；與電動機零速度配合的停車抱閘功能，有效減少了開車及停車時產生的無效沖擊力矩，降低了傳動系統的無效損耗，減少了制動閘盤的磨損，減少了隊絞車基礎的沖擊李和噪音，提高了提升機機械運行壽命。更有先進廠家的液壓站具備雙機共用或熱備用功能，保證在提升機運行中液壓部件之一部分系統發生故障時，及時在線投入備用部件，切除故障部件切換，保證提升機的不間斷安全運行；保證提升機系統有效的連續性、高效性。

（7）制動系統與提升機電控系統的一體化設計、信息流的共享機制，快速可靠地通訊模式，與提升機電控系統參數快速配合。制動系統的制作廠家與提升機電控廠家合作的緊密程度，從一定程度上也反映出來。同一個廠家的制造的兩各系統無論從功能的實現程度上、功能的多樣性及實現的可靠程度等幾個方面度超過兩家合作的提升機控制系統。主要是不同廠家的系統在信息的通訊模式協議、控制信號接口等結合處有太多的限制，在保證制動系統安全性能的前提下，不得不降低了制動系統的反應速度，從而限制了制動系統的多數輔助功能的發揮。同一個廠家的系統由于司機制造的優勢，其整體表現較為優越，能保證系統的工作制動及安全制動的有效可靠，同時能減少了制動設備的磨損，降低制動時沖擊，降低制動時沖擊力對絞車提升系統機械部分的傷害，延長提升機系統機械部件的壽命，提高了提升機系統的安全性。

（8）先進廠家的對設備有良好的后期服務。不但有詳細的技術圖紙易損備件清單等資料，還有優秀的技術服務隊伍及備件支持。其技術資料中對設備的操作規范、設備維護規定有詳細的規定，有效的提高了現場維修人員對設備的維護的有效性；廠家設有有各個用戶的備件庫明細及重點地區設立重點備件庫，保證少數重點備件的及時調用。保證了用戶設備維修的及時性。常用備件清單可有效提高現場用戶的維修保養的及時有效，降低備件庫存及用戶的資金消耗。服務工程師隊現場維護工人的培訓有嚴格獨立教學程序，保證現場維護人員的維護技能；隊系統的疑難故障的搶修有高效的響應；不但可以電話聯系、依靠網絡通訊的遠程診斷等方法提高故障排除效率；重點地區設立長期服務站；遠地方的航空響應。以上的優勢的的基本保證了國內地區24小時的故障排除。有效提保障提升機制動系統的安全穩定、保證提升系統運行的安全性、高效性。

我國國內的提升機廠家在國際先進廠家的后面也積極追趕。許多大型提升機制造公司專門組建了技術研發部門在學習國外產品特點的基礎上研發自己的新一代制動系統，減少了與國際先進廠家的技術差距，但系統功能的可靠性上有差距，主要是機械制造工藝的差別較大，滲漏油較為明顯，輸出制動特性的性能有差距；要達到國外的產品的性能質量還任重道遠。

3　結語

當今科技技術的發展，3D制造技術、智能技術等應用對機電制造業的發展有巨大的影響；機、電、液、通訊一體化的發展趨勢不可改變；將來的制動系統設備將具有智能性、容錯性、冗余性、精密一體化設計制造等特性，更好的與提升系統融合，保證提升機的高效安全運行。我國國內的制造廠家不要一味模仿國家的產品設備，如此永遠不能超越國外的廠家；一定要有高的起點，長期投入，制造出更先進的制動設備，在世界擁有自己的席位。

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.11.032

作者簡介：王琨（1972-），男，內蒙古敖漢旗人，本科，工程師。