煤礦提升機制動系統的優化

劉遠亮

（山西西山煤電股份有限公司西曲礦， 山西 古交 030200）

引言

礦井提升機在井筒中利用鋼絲繩來提升罐籠、礦車等，屬于一種大型礦井運輸設備，是機械液壓電氣一體化設備[1]。礦井提升機作為溝通礦井與地面的紐帶，其作用是向井下運送材料、向地面運輸礦石、運送設備以及人員，使用比較頻繁，負載重量變化比較大，這就需要其制動裝置性能良好[2]。

1 制動系統概述

礦井提升機有多部分裝置組成，制動系統作為其重要的部件直接影響提升機的提升效率。制動系統有三部分組成，分別為制動裝置、液壓裝置以及電控裝置，其中制動傳動機構以及制動器這兩部分組成制動裝置[3]。制動裝置的作用是控制提升機的安全制動、工作制動以及提升機的運行。制動器和卷筒輪邊緣之間相互摩擦而產生力矩，要求制動器動作靈敏并且可調。傳動機構用來產生和調節制動力；重力、機械力、液壓或氣壓共同作用產生制動力。

制動裝置的性能直接影響提升機的提升效率，從統計的礦井提升機發生事故來看，制動造成的事故占提升機事故的大多數。主要有以下兩方面的原因：一是在提升機提升終端，提升機不能及時停止；二是緊急狀況發生時，提升機安全制動無法及時發揮作用。

2 確定制動裝置關鍵參數

對制動系統的制動力矩以及相關參數進行確定，來增強提升機的可靠性以及提升效率。具體來說，分析制動系統制動過程中所受的力以及計算出制動系統最大的制動力矩。

2.1 制動裝置的制動力矩必須滿足的要求

1）制動力矩應該大于升降重物產生的最大力矩的3倍。

2）為避免產生的減速度過大，安全制動力矩應該與工作制動力矩分開。

3）制動裝置提升重物時安全制動的加速度應不大于5 m/s2，下放貨物時的加速度應不小于1.5 m/s2。

4）盤式閘制動系統的間隙不能超過2mm，一般為1～1.5mm。安全制動過程中空轉的時間應該小于0.3 s。

2.2 制動力矩的確定

提升機的的參數有很多，其中制動力矩作為重要的參數，必須設計合理。過大的制動力矩會導致緊急制動加速度過大，使得提升機承受很大的作用力，會減小設備的壽命；過小的制動力矩在緊急狀況下會使提升機不能及時停車。一般基于井筒傾角，獲取提升機制動力矩和最大靜力矩的比值，計算出提升機制動力矩以及制動加速度。

在提升機的工作過程中，有如下要求：保險閘、工作閘的制動力矩應大于其靜止狀態下最大負載力矩的3倍；單滾筒上承載的制動力矩應大于該滾筒懸吊時承載力矩的1.2倍；提升負載時，安全制動的減速度應不大于5 m/s2，下放負載時，安全制動的減速度應不大于1.5 m/s2。

3 制動系統問題分析

1）制動閘失效：因制動閥不能動作而降低自身的制動能力。制動閥的失效會造成制動力矩的缺乏，制動力矩不足會嚴重影響提升機的運行狀況，帶來巨大的安全隱患。制動閥失效的原因有很多，其中主要有活塞卡死、彈簧損壞或者制動閥內部阻力過大。

2）閘瓦間隙大：過大的閘瓦間隙會延長制動器空動時間，會導致制動力矩變小，閘瓦間隙過大是常見的制動系統故障，因此列入提升機日常檢查項目。

3）制動盤偏擺量大：制動盤偏擺量過大也會導致許多不良后果，比如閘瓦以及制動盤出現嚴重磨損，安全制動過程中空動時間變長等。偏擺量過大的制動盤要定期進行車削，保證制動盤偏擺量在合理范圍內。

4）制動盤及閘瓦油污：被油漬污染的制動盤和閘瓦會大大降低制動力，因油漬污染閘盤導致提升機在提升過程中出現故障的情況很多，在日常檢查過程中，應該引起足夠的重視，加強日常檢查以及后期維護。

4 改進措施

1）用電液比例溢流閥調壓裝置替換掉原先落后的十字彈簧式電液調壓裝置。電液比例溢流閥主要有三部分組成，分別為：壓力先導閥、安全閥和電磁鐵。電液比例溢流閥相比于十字彈簧式電液調壓裝置有很多優點，比如：跟隨性強、調壓比較穩定、小體積、調壓線性度好。電液比例溢流閥調壓裝置的跟隨性比十字彈簧式電液調壓裝置的跟隨性提高了20%，這大大提高了制動系統的可靠性。

2）PLC代替部分液壓系統的電控系統。通過PLC的程式化設置來檢測提升機制動系統的參數變化，相比于以前的電控系統，其后期維護比較方便。

3）在提升機制動系統中安裝壓力表或者壓力繼電器，當制動系統中的殘壓高于規定值時，要求制動系統自動進行制動。

4）在提升機制動系統中配備非接觸電磁閥閥芯監測傳感器以及電磁閥故障監控系統。當制動系統中的電磁閥無法正常使用時，監測傳感器就會報警，并且能夠精準定位發生故障的地點，還能通過監控設備清楚地看到故障的電磁閥，大大減少了后期維護的時間，提高了工作效率。

5）閥門泄露會造成空氣進入系統內部，因此要及時更換和維修損壞的閥門，防止空氣通過液壓系統進入系統。

6）通過監測液壓裝置和制動器，來及早發現制動器存在的問題。比如：安裝PBM監測裝置，通過PBM監測裝置可以獲取制動力矩大小，并且能夠監測彈簧是否斷裂、閘瓦的磨損情況、殘存壓力的大小以及油路是否通暢等；安裝盤型制動器，當制動力矩不足時，盤型制動器可以輔助增壓設備，增加制動力以及制動力矩，減少制動器故障發生率。

7）加強日常維護。

5 結語

制動系統作為提升機的重要部件，在提升過程中發揮著至關重要的作用，其制動裝置性能的優劣直接影響提升機的提升能力與安全性，因此應從制動系統存在的問題出發，對其進行優化改進，以增強提升機的安全性，提高提升機的工作效率。