煤矿提升机制动系统的优化

刘远亮

（山西西山煤电股份有限公司西曲矿， 山西 古交 030200）

引言

矿井提升机在井筒中利用钢丝绳来提升罐笼、矿车等，属于一种大型矿井运输设备，是机械液压电气一体化设备[1]。矿井提升机作为沟通矿井与地面的纽带，其作用是向井下运送材料、向地面运输矿石、运送设备以及人员，使用比较频繁，负载重量变化比较大，这就需要其制动装置性能良好[2]。

1 制动系统概述

矿井提升机有多部分装置组成，制动系统作为其重要的部件直接影响提升机的提升效率。制动系统有三部分组成，分别为制动装置、液压装置以及电控装置，其中制动传动机构以及制动器这两部分组成制动装置[3]。制动装置的作用是控制提升机的安全制动、工作制动以及提升机的运行。制动器和卷筒轮边缘之间相互摩擦而产生力矩，要求制动器动作灵敏并且可调。传动机构用来产生和调节制动力；重力、机械力、液压或气压共同作用产生制动力。

制动装置的性能直接影响提升机的提升效率，从统计的矿井提升机发生事故来看，制动造成的事故占提升机事故的大多数。主要有以下两方面的原因：一是在提升机提升终端，提升机不能及时停止；二是紧急状况发生时，提升机安全制动无法及时发挥作用。

2 确定制动装置关键参数

对制动系统的制动力矩以及相关参数进行确定，来增强提升机的可靠性以及提升效率。具体来说，分析制动系统制动过程中所受的力以及计算出制动系统最大的制动力矩。

2.1 制动装置的制动力矩必须满足的要求

1）制动力矩应该大于升降重物产生的最大力矩的3倍。

2）为避免产生的减速度过大，安全制动力矩应该与工作制动力矩分开。

3）制动装置提升重物时安全制动的加速度应不大于5 m/s2，下放货物时的加速度应不小于1.5 m/s2。

4）盘式闸制动系统的间隙不能超过2mm，一般为1～1.5mm。安全制动过程中空转的时间应该小于0.3 s。

2.2 制动力矩的确定

提升机的的参数有很多，其中制动力矩作为重要的参数，必须设计合理。过大的制动力矩会导致紧急制动加速度过大，使得提升机承受很大的作用力，会减小设备的寿命；过小的制动力矩在紧急状况下会使提升机不能及时停车。一般基于井筒倾角，获取提升机制动力矩和最大静力矩的比值，计算出提升机制动力矩以及制动加速度。

在提升机的工作过程中，有如下要求：保险闸、工作闸的制动力矩应大于其静止状态下最大负载力矩的3倍；单滚筒上承载的制动力矩应大于该滚筒悬吊时承载力矩的1.2倍；提升负载时，安全制动的减速度应不大于5 m/s2，下放负载时，安全制动的减速度应不大于1.5 m/s2。

3 制动系统问题分析

1）制动闸失效：因制动阀不能动作而降低自身的制动能力。制动阀的失效会造成制动力矩的缺乏，制动力矩不足会严重影响提升机的运行状况，带来巨大的安全隐患。制动阀失效的原因有很多，其中主要有活塞卡死、弹簧损坏或者制动阀内部阻力过大。

2）闸瓦间隙大：过大的闸瓦间隙会延长制动器空动时间，会导致制动力矩变小，闸瓦间隙过大是常见的制动系统故障，因此列入提升机日常检查项目。

3）制动盘偏摆量大：制动盘偏摆量过大也会导致许多不良后果，比如闸瓦以及制动盘出现严重磨损，安全制动过程中空动时间变长等。偏摆量过大的制动盘要定期进行车削，保证制动盘偏摆量在合理范围内。

4）制动盘及闸瓦油污：被油渍污染的制动盘和闸瓦会大大降低制动力，因油渍污染闸盘导致提升机在提升过程中出现故障的情况很多，在日常检查过程中，应该引起足够的重视，加强日常检查以及后期维护。

4 改进措施

1）用电液比例溢流阀调压装置替换掉原先落后的十字弹簧式电液调压装置。电液比例溢流阀主要有三部分组成，分别为：压力先导阀、安全阀和电磁铁。电液比例溢流阀相比于十字弹簧式电液调压装置有很多优点，比如：跟随性强、调压比较稳定、小体积、调压线性度好。电液比例溢流阀调压装置的跟随性比十字弹簧式电液调压装置的跟随性提高了20%，这大大提高了制动系统的可靠性。

2）PLC代替部分液压系统的电控系统。通过PLC的程式化设置来检测提升机制动系统的参数变化，相比于以前的电控系统，其后期维护比较方便。

3）在提升机制动系统中安装压力表或者压力继电器，当制动系统中的残压高于规定值时，要求制动系统自动进行制动。

4）在提升机制动系统中配备非接触电磁阀阀芯监测传感器以及电磁阀故障监控系统。当制动系统中的电磁阀无法正常使用时，监测传感器就会报警，并且能够精准定位发生故障的地点，还能通过监控设备清楚地看到故障的电磁阀，大大减少了后期维护的时间，提高了工作效率。

5）阀门泄露会造成空气进入系统内部，因此要及时更换和维修损坏的阀门，防止空气通过液压系统进入系统。

6）通过监测液压装置和制动器，来及早发现制动器存在的问题。比如：安装PBM监测装置，通过PBM监测装置可以获取制动力矩大小，并且能够监测弹簧是否断裂、闸瓦的磨损情况、残存压力的大小以及油路是否通畅等；安装盘型制动器，当制动力矩不足时，盘型制动器可以辅助增压设备，增加制动力以及制动力矩，减少制动器故障发生率。

7）加强日常维护。

5 结语

制动系统作为提升机的重要部件，在提升过程中发挥着至关重要的作用，其制动装置性能的优劣直接影响提升机的提升能力与安全性，因此应从制动系统存在的问题出发，对其进行优化改进，以增强提升机的安全性，提高提升机的工作效率。