斜巷提升制動減速度的控制探討

摘? 要：對煤礦提升系統制動減速度的規定以及不同制動性能的液壓站原理進行闡述分析，通過對比和實例，說明可變力矩液壓站對斜巷提升制動減速度的控制效果。

關鍵詞：斜巷提升;制動減速度;液壓站

0? ? 引言

礦山提升方式主要有立井和斜井兩種，其中斜井提升占有相當的比例，它的主要任務是承載礦井提升人員、設備及物料。斜井提升設備均采用纏繞式提升機，多為盤型閘制動，而煤礦斜井提升事故多與斜巷提升制動不合理有關。

1? ? 提升機制動性能的相關規定

提升機的安全運行有兩大方面起決定性作用：調速和制動。調速與電控系統關系密切，制動性能則由制動系統來決定。制動液壓站及其電控系統，為提升機滾筒上的盤形制動器提供可以調節的壓力油，使提升機正常地開閘運行、減速制動、抱閘停車及在緊急狀況下安全停車。提升機制動性能也有兩大要素：制動力和制動減速度。對制動力，《煤礦安全規程》規定：提升機發生機械制動時，它的制動閘形成的力矩與提升最大靜荷重時旋轉力矩之比K值要大于或等于3。同時，提升絞車安全制動時，全部機械的減速度必須符合表1要求。

Ac=g（sin θ+fcos θ）

式中：Ac為自然減速度（m/s2）;g為重力加速度（m/s2）;θ為井巷傾角（°）;f為繩端載荷的運行阻力系數。

以上說明，提升制動系統不但要確保可靠地制動，也要保證在一定制動力下有合理的制動減速度。過大或過小，都會給提升機的安全運行帶來隱患。制動力過大，制動減速度大于提升系統的自然減速度，會出現松繩現象，將造成沖擊斷繩跑車事故;制動力矩過小，不能及時使絞車停止運行，將會造成過卷過放事故。

2? ? 提升制動的實現方式

決定制動系統性能的關鍵在于液壓站，目前，液壓站的制動方式主要有恒力矩和恒減速。

恒力矩液壓站：恒力矩液壓站屬于開環控制系統，產生的制動力矩在提升機提升和下降過程中都是恒定不變的，但由于上提及下方工況不同，容易造成在重載上提過程中制動減速度大，而在重載下放過程中制動減速度小，導致制動過程不平穩，降低設備的安全性能。

恒減速液壓站：能自動調節制動力矩，使提升機按照預先設定的減速度進行制動減速，在緊急制動時，制動減速度不隨工況、負載的變化而變化，能始終按預設恒定的減速度值進行減速制動，大大提高了設備的運行安全性。

恒減速液壓站具有良好的性能，但由于其造價昂貴，除在大型、特大型礦井有較多應用外，在中小型礦井應用較多的仍為恒力矩液壓站。

3? ? 斜巷提升的特殊性

從表1可看出，斜巷制動減速度的取值較小。在斜巷提升中使用恒力矩液壓站，提升機的制動減速度往往達不到要求。如在《煤礦安全規程解讀》中有某斜井提升案例：“按提升重載計算的最大制動力矩為270.5 kNm，按下放重載制動減速度0.75 m/s2計算的最小制動力矩為300 kNm，顯然，最大制動力矩小于規程要求的最小制動力矩。如滿足下放重載制動減速度的要求，則在上提重載緊急制動時必然出現松繩事故;如滿足上提重載自然減速度的要求，則在下放重載緊急制動時制動減速度小于0.75 m/s2，而產生矛盾?！?/p>

為了較好地解決上述問題，除采用前面提到的恒減速液壓站外，在中小型礦井中也較多應用可變力矩液壓站來實現理想的效果。

4? ? 可變力矩液壓站性能及應用

近年來，兼顧恒力矩和恒減速液壓站部分優越性能的可變力矩液壓站技術開始在煤礦應用，其因性價比和實用性較高在中小型礦井受到歡迎。可變力矩制動方式能彌補恒力矩制動的不足，通過對工況的具體計算，可事先設定制動力矩，使斜巷絞車上提重載和下放重載兩種不同工況可以施加不同的制動力矩，即提升重載時采用較小的制動力矩，下放重載時采用較大的制動力矩，從而使絞車在不同工況下獲得理想的制動減速度，保證制動減速過程平穩、可靠，很好地解決了斜巷提升機運行中緊急制動減速度不合理對提升設備造成沖擊的問題。

可變力矩液壓站采用二級制動形式，如圖1所示：通過比例溢流閥8設定系統壓力，同時可通過調節比例溢流閥控制電壓的大小來實現油壓的變化，從而達到調節制動力矩的目的，實現工作制動。同時，通過比例溢流閥10不同的設定值，可實現安全緊急制動力可調。調定二級制動的第一級制動油壓值：根據實際工況計算值，將上提和下放工況分別給定合適的電壓值至比例溢流閥，對應兩種油壓值。兩個值分別調定后，通過控制程序將上提和下放工況的二級制動設定值與提升機的上提和下放工況對應起來。這樣，在提升機緊急停車時，通過不同的給定值可以使盤形制動器的油壓值迅速降低到預先調定的某一值，由于設定值不同，上提和下放產生不同的一級制動力，獲得的減速度也不同;經延時后，盤形制動器的全部油壓值迅速回零，使系統處于全制動狀態。

某礦井副斜井，斜井長350 m，坡度28°，提升機型號JK-

2.5*2.0/20，原液壓站型號B101H，最大提升速度5 m/s，實測上提重載制動減速度5.1 m/s2，已超過自然減速度4.83 m/s2。2018年，經過調研比對，液壓站更換為E6163U型，通過對系統工況進行計算，將上提和下放壓力分別預設為3 MPa和2.5 MPa，通過實測和驗算，上提和下放過程的制動減速度分別為4.17 m/s2和2.78 m/s2，滿足要求。設備投運以來運行可靠，說明可變力矩液壓站能滿足斜巷提升不同工況制動減速帶控制的需要，提高了斜巷提升安全可靠性。

5? ? 結語

恒減速液壓站和可變力矩液壓站均能實現對不同工況下提升制動減速度的控制，而可變力矩液壓站可以通過不同的預設值，在上提和下放不同工況條件下對提升機施加不同的制動力，得到合理的制動減速度，性價比較高，已在中小型煤礦得到大量成功應用。

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[3] 劉同欣.斜井提升系統安全制動力矩分析[J].礦山機械，2015，43（2）：48-49.

收稿日期：2020-06-23

作者簡介：金建國（1970—），男，河南信陽人，工程師，從事煤礦機電運輸技術管理工作。