ABB 恒減速制動系統工作原理及其比例電磁閥故障研究

吳 碩

（晉能控股煤業集團麻家梁煤業公司， 山西 朔州 036002）

1 麻家梁礦立井ABB 恒減速制動系統簡介

同煤浙能麻家梁礦主立井采用全套瑞典ABB公司生產的JKMD-5.7×4 落地式4 繩摩擦提升機，雙箕斗提升，額定載荷為45 t/斗。ABB 恒減速制動系統設計為雙獨立回油油路，靜態制動安全系數為≤3 倍的最大凈張力差（500 kN≈50 t），安全制動減速度a滿足1.5 m/s2≤a≤5.0 m/s2，具有可控力矩（恒減速）和恒力矩安全制動功能，系統有自動測試重要電磁閥和蓄能器的功能。兩組液壓站彼此相連且和系統相連，制動系統由兩組液壓站組成是為了防止如油管破裂或類似故障發生后系統仍能保持壓力，并且兩組液壓站分別給兩個閘盤上的閘頭供油[1-2]。

2 恒減速制動液壓站工作原理

2.1 提升機正常工作敞閘時電磁閥動作時序

主提升命令給定，V32 上電通過控制比例電磁閥V37，系統壓力升至8.5 MPa 適當延遲后，通過增大V37 的參考電壓值，系統油壓升至11.5 MPa，系統貼閘（制動力為0）。主提升命令給定后，經過一段延時，閥V16 上電，系統壓力升至最大值：14.5 MPa，此時系統進入完全敞閘狀態。工作敞閘和工作制動時的壓力曲線如圖1 所示。

2.2 提升機正常停車施閘時電磁閥動作時序

箕斗即將到達停車位置時（約0.5 m 處），V16閥失電，油壓降至11.5 MPa，系統進入貼閘運行狀態。箕斗到達停車位置時，主敞閘命令消失，通過控制電磁比例閥V37，系統壓力迅速降至8.5 MPa。此后很快，系統壓力降至6.5 MPa（通過改變V37 的參考電壓），制動力相應增大，V132 閥短暫失電，系統壓力降至系統允許的最大制動力的平穩水平（Pb值），本步驟的目的是對后備閥的功能進行測試。V132 閥測試完成后，在對其進行重新上電前，V37比例電磁閥完全失電，系統壓力維持在之前的最大制動力的水平。最后，控制閥V32 失電，系統油壓達到最小值，之后控制閥V132 上電。

圖1 工作敞閘和工作制動時的壓力曲線圖

2.3 減速安全制動時電磁閥動作時序時序

閘控系統安全繼電器跳閘，系統執行緊急制動，V16、V32、V40 閥及油泵電機立即失電，閥 V11 和V25 共同作用，使系統油壓降至貼閘壓力，V11 設定值為 8.4 MPa，V25 的設定值 7.6 MPa，V25 的設定值對應于最大靜態不平衡張力；閥V37，V132 的設定值為PB 壓力值（4.5 MPa），對應于減速度時要求的最大制動力矩。控制閘卡通過減小閥V37 的參考給定，來控制閥V16 的開口壓力，以得到要求的減速度、實現恒減速制動，最終油壓降為零（通過V9）。

2.4 恒力矩安全制動時的電磁閥動作時序

閘控系統安全繼電器跳閘，系統率先投入恒減速緊急制動，V16、V32、V40 閥及泵電機失電，當系統檢測到制動減速度不能滿足恒定減速度工況要求，判定為恒減速失敗，隨即V37 閥失電，系統投入到恒力矩制動狀態；閥V11 和V25 共同作用，使系統油壓降至貼閘壓力；V11 設定值為8.4 MPa，V25 的設定值為7.6 MPa，V25 的設定值對應于最大靜態不平衡張力，閥V37，V132 的設定值為Pb（4.5MPa），對應于減速度時要求的最大制動力矩，系統迅速降至Pb值壓力，按照恒定的制動力矩減速至零；系統壓力保持Pb值約8 s 左右，最后系統余壓力通過V9 降為0。恒力矩制動回油油路1 如下頁圖2 所示。

圖2 恒力矩制動回油油路1

3 比例調節電磁閥的控制研究分析

3.1 比例調節電磁閥敞閘控制

V37 閥為比例調節電磁閥，從在線控制程序可知：當敞閘命令發出后，立即觸發V32 閥上電，經600 ms 延時，觸發V37 閥上電。當全敞閘信號發出后，經1 s 延時，觸發V16 閥得電，系統進入全敞閘運行狀態。當敞閘命令消失后, 經過1 500 ms 的延時，V37 閥敞閘命令消失，經過2 000 ms 的延時，V32 閥敞閘命令消失，V32 閥失電，敞閘命令消失1s 后，V132 閥1s 鐘短暫失電后又重新上電，對132 閥進行故障檢測。132 閥上電與32 閥失電同時動作[3]。

當敞閘命令發出后，經過600 ms 延時，觸發PV37 上電。V37 敞閘信號發出后，V37 給定輸出按照程序設定，V37 閥比例控制輸出8.5 MPa；經過600 ms 延時后，V37 閥比例控制系統壓力輸出為11.5 MPa。給定設置按照閘控卡“SPN”電位調節旋鈕來調節控制給定精度，必須經常按照貼閘壓力設定來校準，否則，V37 給定值可能偏大或偏小。V37 敞閘控制給定壓力為0→8.5 MPa→11.5 MPa。

3.2 V37 閥抱閘給定控制

在敞閘信號消失后，V37 閥一次給定降至為8.5 MPa；過400 ms 延時后，二次給定降至為6.5 MPa,再過1.1 s 后，V37 閥敞閘命令消失，V37 給定輸出為0。V37 抱閘控制給定為11.5 MPa→8.5 MPa→6.5 MPa→0 MPa）。

3.3 V37 閥制動器拖拽測試給定控制

在選擇上P1 測試后，V37 閥壓力給定輸出按照P1 測試設定壓力給定輸出設置8.2 MPa。

3.4 V37 閥制動器彈簧測試給定控制

在選擇上P1 彈簧測試后，V37 閥壓力給定輸出按照P1 彈簧測試設定壓力給定輸出設置10.2 MPa進行輸出給定。調節BCC-1 閘控卡SPN 電位器可以調節V37 比例給定的精準準度。

4 比例調節電磁閥相關故障研究分析

4.1 V37 閥上電敞閘故障檢測

在敞閘命令發出后，經過延時接通指令延時4 s后，如果P1 站系統壓力依然小于V37 閥敞閘壓力檢查設定值8.0 MPa，則會觸發V37 閥故障。

4.2 V37 閥抱閘故障檢測

在敞閘命令消失后，經過延時接通指令延時800 ms 后,如果P1 站系統壓力依然大于V37 閥抱閘壓力檢查設定值9.0 MPa，則會觸發V37 閥故障。

4.3 V37 閥故障排查

1）油溫過低：油溫低于25 ℃，導致回油過慢，檢查油溫加熱開關設置。

2）V37 閥故障監視時間過短：抱閘監視延時時間T0N_5 設置太小，一般設為900～1 000 ms。

3）比例控制SPN 不合理：貼閘控制遠大于11.5，造成制動回油監視壓力值大于設定值。

4）V37 閥值設置出現問題,調節閥值。

5）閥故障：更換 V37 閥。

6）檢查 P1 液壓站 B101.90、B101.91 繼電器，P2液壓站B101.92、B101.93-V37 控制中間繼電器。