煤矿架空乘人装置制动液压站电气保护功能与运行方式选择

张子明

摘 要：煤矿架空乘人装置作为一种简单实用高效的人员运输设备在煤矿广泛应用，随着煤矿安全管理水平的提高，对安全配置提出了更高的要求。在配置工作制动器的基础上增设安全制动器，直接作用于驱动轮，实现更可靠制动，能够有效避免重大安全事故的发生。制动液压站为安全制动器提供动力，煤矿架空乘人装置制动液压站电气保护功能与运行方式选择对其运行的安全性、可靠性和经济性起着至关重要的作用。

关键词：制动液压站；电气保护功能；运行方式选择

中图分类号：TD82 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）31-0088-02

1 煤矿架空乘人装置制动液压站简介

煤矿架空乘人装置制动液压站由油箱、油泵、溢流阀、滤油器、单向阀，电磁阀和液压盘式制动器等组成，采用自然散热方式。液压盘式制动器采用失效安全型结构，架空乘人装置起动时制动液压站首先起动，在油压作用下将制动器打开，正常运行时液压站没有流量输出，停车时制动器在内部碟簧作用下进行制动。煤矿架空乘人装置配置双系统液压站和配套控制开关，当其中一套液压系统发生故障时能够及时切换到另外一套系统继续运行，有效提高设备运行可靠性。

2 煤矿架空乘人装置制动液压站电气保护功能

煤矿架空乘人装置制动液压站电气保护功能包括温度保护、压力保护和液位保护。

2.1 温度保护

温度保护信号采集方式可选温度变送器、温度控制器和电接点温度表。温度变送器采集液压站液压油温度模拟量信号，经过控制系统PLC运算处理，在液晶显示屏上实时显示液压油温度值。当液压油温度达到设定上限温度值时控制系统发出停车信号和报警信号。温度控制器和电接点温度表输出开关量信号，当液压油温度达到设定上限温度值时控制系统发出停车信号和报警信号。

2.2 压力保护

压力保护信号采集方式可选压力变送器、压力控制器和电接点压力表。压力变送器用于采集液压系统压力模拟量信号，经过控制系统PLC运算处理，在液晶显示屏上实时显示液压系统压力值。当液压系统压力低于或高于设定值时控制系统均发出停车信号和报警信号。压力控制器和电接点压力表输出开关量信号，当液压系统压力低于或高于设定值时控制系统均发出停车信号和报警信号。

2.3 油位保护

油位保护信号采集方式采用液位传感器，安装在液压站油箱上盖板上，用于监测液压站油箱油位。油箱油位不应低于液位计下限位置，当油位低于液位计下限时发出低油位保护信号，控制系统发出报警信号，提示维护人员应尽快补充液压油。

3 煤矿架空乘人装置制动液压站运行方式选择

煤矿架空乘人装置制动液压站运行方式分为连续运行和经济运行。

3.1 连续运行

煤矿架空乘人装置起动后制动液压站没有流量输出，但电动机及油泵继续满载运行，油泵排出的高压油全部经过溢流阀回到油箱，消耗大量电能的同时增加电动机和油泵磨损并使液压油温度升高，加速液压油和密封件老化，影响使用寿命，增加运行成本。采用自然散热时需要大容积油箱增加散热面积和更多液压油，如果液压油温升超过允许值需增设散热器，增加设备投资。

制动液压站油泵电动机功率4kW，按每天连续运行16小时计算，每年消耗电量：

4kW×16（小时）×30（天）×12（月）=23040kWh

按平均电费1元/kWh计算，每年电费支出：

23040kWh×1（元/kWh）=23040元

目前，铁法能源公司各矿共有架空乘人装置14台，全部采用连续运行方式每年电费支出：

23040元×14（台）=322560元

3.2 经济运行

架空乘人装置制动液压站经济运行需配置压力控制器和蓄能器。压力控制器用于监测液压系统压力信号，蓄能器用于保持系统压力。液压站起动后，当系统压力达到上限时油泵电动机停止运行，由蓄能器保持系统压力。当系统压力低于下限值时油泵电动机起动，系统压力达到上限值时油泵停止运行。液压站经济运行设定上限动作压力8MPa，下限动作压力为6MPa。配置蓄能器的液压系统必须设置安全卸压回路，当设备检修时首先将液压系统卸压，从而保证检修人员安全。

3.2.1 简易经济运行控制

下面以矿用隔爆型压力控制器控制矿用隔爆型分级闭锁真空电磁起动器为例，说明简易液压站经济运行电气控制原理。制动液压站简易经济运行电气原理图见图1。

图1中：KA1-1为架空乘人装置控系统中控制液压站的继电器常开接点，KAP（上）和KAP（下）分别为压力控制器上限和下限常闭接点，KM真空接触器，KM1為真空接触器常开辅助接点。

工作原理：架空乘人装置起动时，架空乘人装置控制系统中的继电器KA1-1常开接点闭合，KM真空接触器得电吸合，油泵电动机起动运行，KM1真空接触器常开辅助接点闭合。当系统压力升高到下限值时KAP（下）常闭接点断开。由于KAP（上）常闭接点没有断开，KM真空接触器保持吸合状态，油泵继续运行，系统压力继续升高，达到上限值时KAP（上）常闭接点断开，KM真空接触器断电释放，油泵停止运行。

盘式制动器打开后液压站不再向外部供油，由于蓄能器的作用，系统压力在一段时间内保持基本稳定。但由于系统内部泄漏等原因会使系统压力逐渐下降，当系统压力低于上限值时，KAP（上）常闭接点闭合，但KM1真空接触器常开辅助接点已经断开，油泵电机不能起动。当系统压力低于下限值时，KAP（下）常闭接点闭合，真空接触器KM吸合，油泵重新起动向液压系统补油，系统压力迅速升高，达到上限值时停止运行。架空乘人装置停车时KA1-1常闭接点断开，液压站停止运行。

双系统液压站采用简易经济运行方式时，使用中间继电器将压力控制器的控制信号切换到控制回路中，实现双系统液压站经济运行。endprint

3.2.2 智能经济运行控制

利用架空乘人装置制动液压站配置的压力变送器采集系统压力模拟量信号，经过PLC运算处理，既作为液压站压力显示信号又可作为压力监控信号。制动液压站智能经济运行时图1中的KA1-1为控制液压站运行的继电器常开接点，两端分别连接矿用隔爆型分级闭锁真空电磁起动器的1#和9#控制线。架空乘人装置起动时，控制系统输出液压站起动信号，KA1-1常开接点闭合，油泵起动运行。当液压站压力达到设定上限值时控制系统输出停止信号，KA1-1断开，油泵停止运行。由于蓄能器的作用，在一段时间内液压站压力会基本保持稳定，当系统压力下降到下限值时控制系统输出液压站起动信号，油泵重新起动向液压系统补油，系统压力迅速升高，达到上限值时停止运行。由于压力变送器安装在双系统液压站共用出口，能够对任意投入运行的液压系统进行压力监控。架空乘人装置起动后，控制系统实时监控液压站系统压力变化，实现经济运行。

3.3 经济运行效果分析

煤矿架空乘人装置制动液压站经济运行方式介质温升非常小，只需少量液压油和更小的油箱就能够满足运行需要。液压站初次起动运行时间与盘式制动器油缸容积、蓄能器容积、高压胶管长度及系统压力有关，一般不超过10秒。正常补油时间与蓄能器容积和系统压力有关，一般为几秒。油泵间断运行时间与系统内部泄漏情况、蓄能器容积和系统压力有关，一般为几十分钟甚至更长时间。与连续运行相比，经济运行时液压系统压力保持在上限和下限之间，油泵运行时间很短，油泵停止运行后蓄能器保持压力时间很长，节能效果非常显著，从而实现经济运行。

液压站简易经济运行方式电气原理简单，安装调试方便，不需编程等复杂操作，对安装及检修人员技术水平要求不高。液压站智能经济运行方式利用控制系统配置的压力变送器，控制精度高，占用空间小，避免了重复配置，简化了系统结构，节省了资金投入。

4 结束语

煤矿架空乘人装置制动液压站配置双液压系统，具有温度保护、压力保护和液位保护功能，能够有效保证设备运行的安全性和可靠性。制动液压站采用经济运行方式能够有效降低运行成本，延长设备使用寿命，节约大量能源和费用支出，是煤炭企业实现节能减排和提高经济效益的重要途径。

参考文献：

[1]李俊成，郭刚.煤矿井下智能设备电气控制实用技术[M].北京：煤炭工业出版社，2014.

[2]王栋.煤矿设备电气控制与PLC应用技术[M].北京：机械工业出版社，2014.

[3]邱國庆，周荃.液压技术与应用[M].北京：人民邮电出版社，2012.endprint