ABB 恒减速制动系统工作原理及其比例电磁阀故障研究

吴 硕

（晋能控股煤业集团麻家梁煤业公司， 山西 朔州 036002）

1 麻家梁矿立井ABB 恒减速制动系统简介

同煤浙能麻家梁矿主立井采用全套瑞典ABB公司生产的JKMD-5.7×4 落地式4 绳摩擦提升机，双箕斗提升，额定载荷为45 t/斗。ABB 恒减速制动系统设计为双独立回油油路，静态制动安全系数为≤3 倍的最大净张力差（500 kN≈50 t），安全制动减速度a满足1.5 m/s2≤a≤5.0 m/s2，具有可控力矩（恒减速）和恒力矩安全制动功能，系统有自动测试重要电磁阀和蓄能器的功能。两组液压站彼此相连且和系统相连，制动系统由两组液压站组成是为了防止如油管破裂或类似故障发生后系统仍能保持压力，并且两组液压站分别给两个闸盘上的闸头供油[1-2]。

2 恒减速制动液压站工作原理

2.1 提升机正常工作敞闸时电磁阀动作时序

主提升命令给定，V32 上电通过控制比例电磁阀V37，系统压力升至8.5 MPa 适当延迟后，通过增大V37 的参考电压值，系统油压升至11.5 MPa，系统贴闸（制动力为0）。主提升命令给定后，经过一段延时，阀V16 上电，系统压力升至最大值：14.5 MPa，此时系统进入完全敞闸状态。工作敞闸和工作制动时的压力曲线如图1 所示。

2.2 提升机正常停车施闸时电磁阀动作时序

箕斗即将到达停车位置时（约0.5 m 处），V16阀失电，油压降至11.5 MPa，系统进入贴闸运行状态。箕斗到达停车位置时，主敞闸命令消失，通过控制电磁比例阀V37，系统压力迅速降至8.5 MPa。此后很快，系统压力降至6.5 MPa（通过改变V37 的参考电压），制动力相应增大，V132 阀短暂失电，系统压力降至系统允许的最大制动力的平稳水平（Pb值），本步骤的目的是对后备阀的功能进行测试。V132 阀测试完成后，在对其进行重新上电前，V37比例电磁阀完全失电，系统压力维持在之前的最大制动力的水平。最后，控制阀V32 失电，系统油压达到最小值，之后控制阀V132 上电。

图1 工作敞闸和工作制动时的压力曲线图

2.3 减速安全制动时电磁阀动作时序时序

闸控系统安全继电器跳闸，系统执行紧急制动，V16、V32、V40 阀及油泵电机立即失电，阀 V11 和V25 共同作用，使系统油压降至贴闸压力，V11 设定值为 8.4 MPa，V25 的设定值 7.6 MPa，V25 的设定值对应于最大静态不平衡张力；阀V37，V132 的设定值为PB 压力值（4.5 MPa），对应于减速度时要求的最大制动力矩。控制闸卡通过减小阀V37 的参考给定，来控制阀V16 的开口压力，以得到要求的减速度、实现恒减速制动，最终油压降为零（通过V9）。

2.4 恒力矩安全制动时的电磁阀动作时序

闸控系统安全继电器跳闸，系统率先投入恒减速紧急制动，V16、V32、V40 阀及泵电机失电，当系统检测到制动减速度不能满足恒定减速度工况要求，判定为恒减速失败，随即V37 阀失电，系统投入到恒力矩制动状态；阀V11 和V25 共同作用，使系统油压降至贴闸压力；V11 设定值为8.4 MPa，V25 的设定值为7.6 MPa，V25 的设定值对应于最大静态不平衡张力，阀V37，V132 的设定值为Pb（4.5MPa），对应于减速度时要求的最大制动力矩，系统迅速降至Pb值压力，按照恒定的制动力矩减速至零；系统压力保持Pb值约8 s 左右，最后系统余压力通过V9 降为0。恒力矩制动回油油路1 如下页图2 所示。

图2 恒力矩制动回油油路1

3 比例调节电磁阀的控制研究分析

3.1 比例调节电磁阀敞闸控制

V37 阀为比例调节电磁阀，从在线控制程序可知：当敞闸命令发出后，立即触发V32 阀上电，经600 ms 延时，触发V37 阀上电。当全敞闸信号发出后，经1 s 延时，触发V16 阀得电，系统进入全敞闸运行状态。当敞闸命令消失后, 经过1 500 ms 的延时，V37 阀敞闸命令消失，经过2 000 ms 的延时，V32 阀敞闸命令消失，V32 阀失电，敞闸命令消失1s 后，V132 阀1s 钟短暂失电后又重新上电，对132 阀进行故障检测。132 阀上电与32 阀失电同时动作[3]。

当敞闸命令发出后，经过600 ms 延时，触发PV37 上电。V37 敞闸信号发出后，V37 给定输出按照程序设定，V37 阀比例控制输出8.5 MPa；经过600 ms 延时后，V37 阀比例控制系统压力输出为11.5 MPa。给定设置按照闸控卡“SPN”电位调节旋钮来调节控制给定精度，必须经常按照贴闸压力设定来校准，否则，V37 给定值可能偏大或偏小。V37 敞闸控制给定压力为0→8.5 MPa→11.5 MPa。

3.2 V37 阀抱闸给定控制

在敞闸信号消失后，V37 阀一次给定降至为8.5 MPa；过400 ms 延时后，二次给定降至为6.5 MPa,再过1.1 s 后，V37 阀敞闸命令消失，V37 给定输出为0。V37 抱闸控制给定为11.5 MPa→8.5 MPa→6.5 MPa→0 MPa）。

3.3 V37 阀制动器拖拽测试给定控制

在选择上P1 测试后，V37 阀压力给定输出按照P1 测试设定压力给定输出设置8.2 MPa。

3.4 V37 阀制动器弹簧测试给定控制

在选择上P1 弹簧测试后，V37 阀压力给定输出按照P1 弹簧测试设定压力给定输出设置10.2 MPa进行输出给定。调节BCC-1 闸控卡SPN 电位器可以调节V37 比例给定的精准准度。

4 比例调节电磁阀相关故障研究分析

4.1 V37 阀上电敞闸故障检测

在敞闸命令发出后，经过延时接通指令延时4 s后，如果P1 站系统压力依然小于V37 阀敞闸压力检查设定值8.0 MPa，则会触发V37 阀故障。

4.2 V37 阀抱闸故障检测

在敞闸命令消失后，经过延时接通指令延时800 ms 后,如果P1 站系统压力依然大于V37 阀抱闸压力检查设定值9.0 MPa，则会触发V37 阀故障。

4.3 V37 阀故障排查

1）油温过低：油温低于25 ℃，导致回油过慢，检查油温加热开关设置。

2）V37 阀故障监视时间过短：抱闸监视延时时间T0N_5 设置太小，一般设为900～1 000 ms。

3）比例控制SPN 不合理：贴闸控制远大于11.5，造成制动回油监视压力值大于设定值。

4）V37 阀值设置出现问题,调节阀值。

5）阀故障：更换 V37 阀。

6）检查 P1 液压站 B101.90、B101.91 继电器，P2液压站B101.92、B101.93-V37 控制中间继电器。