淺析林西礦四號井提升機制動系統改造方案

摘要：林西礦四號井提升機及其制動系統已服役超過70年，系統嚴重老化，原有的制動系統結構設計與功能已不能完全滿足《煤礦安全規程》的有關規定，不具備安全生產條件，為此對四號井提升機制動系統進行了改造。經過多次論證和方案比較，徑向杠桿液壓彈簧閘改造方案較為適合四號井提升機制動系統改造。系統改造完成后，提高了提升機制動系統的安全可靠性、制動效能和操縱性能，減少了設備維護量，滿足煤礦的安全生產需要。

關鍵詞：提升機制動系統;改造;彈簧閘;二級制動

0 引言

礦井提升機是煤礦生產中的重要設備，是確保整個礦井安全生產的“咽喉”，而制動系統是礦井提升機必不可少的關鍵組成部分，也是保障礦井提升機安全可靠運行的重要部件之一。

1 提升機制動系統現狀

四號井為我公司副井，擔負著該區域人員及物料的提升工作，提升機型號為單圓柱雙圓錐型，滾筒最大直徑7 m、最小直徑4.5 m，寬3.2 m，提升電動機型號為MPC108/200，功率2 200 kW，由英國制造。提升機電控系統后期改造為采用中礦生產的ASCS數字化控制系統。提升機制動系統的現有結構形式為角移式液壓制動閘，由閘體、連桿、重錘、安全缸、三通、四通、蓄油缸、制動油泵、油箱等組成。該制動系統操控杠桿傳動的系統比較復雜，環節多，導致出現故障的概率較大，且該制動系統投用年限長，形式老舊，制動系統配件難以購置，與改造后的電控系統難以對接。現有制動系統的結構設計與功能不能實現二級制動，無法滿足《煤礦安全規程》的相關規定，給四號井的安全運轉帶來很多隱患。因此，對四號井提升機制動系統的改造勢在必行。

2 制動系統改造原則

（1）改造后的提升機制動系統，其制動空動時間、閘間隙、制動力矩、制動減速度等參數必須滿足我公司四號井使用要求，且符合《煤礦安全規程》相關規定;（2）四號井提升機使用年限較長，具有一定的煤礦歷史文化價值，在滿足安全使用的前提下，應最大限度地保護其完整性;（3）改造后的制動系統能與改造后的電控系統對接，實現自動操作，且性能可靠;（4）新加設備設施占地面積小，不能影響其他設備設施的日常檢修檢驗;（5）采用較低的經濟投入、較短的施工周期、較少的人工完成此次改造。

3 改造方案的選擇

目前國內技術先進且應用較成熟的制動系統主要為液壓彈簧閘，有3種常用的結構形式：（1）軸向制動的液壓彈簧閘，俗稱盤形閘;（2）徑向直推液壓彈簧閘;（3）徑向杠桿液壓彈簧閘。以上3種液壓彈簧閘中，盤形閘因具有其他兩種制動形式所不具備的優點而得到了廣泛應用。我公司四號井提升機如果采用盤形閘改造方案，需要拆除原有制動杠桿和閘扇等部件，改變滾筒結構，將原來的制動輪改變為制動盤，重新拼裝基座。提升機制動系統的制動性能及安全性雖然得到了保障，但其改造成本偏高、施工停運周期長，不符合改造原則。

我公司四號井提升機如果采用徑向直推液壓彈簧閘改造方案，雖然制動性能及安全性同樣得到了保障，改造成本偏低、施工停運周期有所縮短，但仍需要拆除原有制動閘系，重新拼裝，對現有設備設施改動仍較大，不是最佳選擇。

我公司四號井提升機如果采用徑向杠桿液壓彈簧閘改造方案，在保障制動性能和安全性的同時，還能夠保留原絞車的滾筒及制動輪，保留原制動系統的閘系結構，僅在布局上有一定改動，改造成本最低、施工停運周期最短，為最佳改造方案。

4 徑向杠桿液壓彈簧閘具體改造方案

將現有油壓連桿制動改造為液壓-彈簧式制動，由液壓站控制彈簧驅動器取代制動油泵、油箱、重錘、三通、四通、蓄油缸、閘拉桿等部件。將現有提升機的老式角移結構改變為新式角移結構，液壓-彈簧驅動器具有結構緊湊、互換性強、動作靈活、制動可靠等諸多優點，采用比例閥調壓方式，其重復精度、響應速度等得到大幅提高，從而使制動系統的穩定性、可靠性更強。改造后的制動系統在克服老式角移閘缺點的同時，可以最大限度地保留現有設備的原貌，提升機司機操作變化不大，易熟練掌握。同時，采用兩套中高壓、大流量、完全獨立的供油系統和控制系統，液壓站具有電氣延時功能，保證在緊急制動時，可實現二級制動，最大限度地保證安全生產，并滿足《煤礦安全規程》的相關規定。液壓站占地面積小，改造后原有制動系統的大部分部件雖然脫離了提升機，但仍可以保留不必拆除。

5 原有制動系統操作

制動油泵處于開啟狀態，司機操作閘把，蓄油缸儲備的壓力通過三通、四通傳遞給安全閘缸，使重錘抬起，帶動閘拉桿完成敞閘，提升到位后由司機操作閘把，由連桿控制三通、四通泄油，使重錘落下，帶動閘拉桿完成合閘。該系統制動過程需全程由人工控制，不能接入電控系統PLC程序，無法實現自動控制。

6 改造后的制動系統操作

液壓站處于工作狀態，司機操作閘把，通過電控系統PLC程序控制液壓站各個電磁閘閥，將壓力油通過油缸傳遞到彈簧驅動器，帶動閘拉桿完成敞閘;提升到位后，由司機操作閘把，通過電控系統PLC程序控制液壓站各個電磁閘閥，使壓力油回流，油缸收縮，彈簧驅動器帶動閘拉桿完成合閘。改造后的制動系統通過接入電控系統，可全程由PLC系統控制完成以上操作，實現系統的自動操作。改造前后的制動閘示意圖分別如圖1、圖2所示。

下面將我公司四號井提升機原有制動系統與新制動系統進行簡單的分析比較，如表1所示。

通過表1分析比較可知，四號井提升機制動系統通過改造，原制動系統存在的安全性低、無二級制動、結構復雜、維護難、配件可替代性差、與電控系統不能融合等問題都能得到有效解決。改造后的制動系統具有安全可靠、動作靈敏、制動速度快、制動平穩、制動力調節范圍廣、維護簡單等優點，有效地提高了礦用提升機的制動安全系數。該系統改造對提升機整體系統改動小，改造成本低，施工周期短，能夠最大限度地減少我公司的經濟投入，縮短施工周期。

7 結語

我公司四號井提升機制動系統采用徑向杠桿液壓彈簧閘改造方案，改善了原有制動系統的諸多問題，結合制動性能、安全可靠性、改造成本、改造周期、調整維護成本以及造型美觀等各項指標考慮，此方案是最佳選擇。

收稿日期：2020-07-06

作者簡介：潘偉偉（1980—），男，河北唐山人，工程師，研究方向：煤礦機電。