钢缆胶带液压制动系统安全技术改造与优化.pdf

第 1 6卷 第 4期 总第 1 0 1期 2 0 1 1年 8月 煤矿开 采 C o a l mi n i n g T e c h n o l o g y V o 1 ． 1 6 N o ． 4 S e r i e s N o ． 1 0 1 Au g u s t 2 01 1 钢 缆胶带 液压制动 系统安全技 术改造与优化 刘 晓鹏 ，戚 小颖 ，徐 克诚 1 ．中平能化集 团 平煤 股份十矿 ，河南 平顶山 4 6 7 0 2 1 ；2 ．中平能化集团 许平煤业有限公司，河南 平顶山 4 6 7 5 0 0 [ 摘要] 以十矿己四钢缆胶带为实例，以制动性能的可靠性、安全性为 目的，通过调节液压 站溢流阀的设定值 与改造电机控制方式，达到油泵电机连续运转，实现恒压控制，从而解决了闸间隙 过大或过小 、电气控制 回路存在残余 电压 的聪患，保证 了安全 生产。 [ 关键词] 钢缆胶带；制动；溢流阀；闸间隙；残余电压；恒压 [ 中图分类号]T D 5 3 4 ． 5 [ 文献标识码]B [ 文章编号]1 0 0 6 - 6 2 2 5 2 0 1 1 0 4 - 0 0 8 6 - 0 3 S a f e t y Te c hn i c a l Re f o r ma t i o n a nd Opt i mi z a t i o n o f S t e e l Be l t ， s Hy d r a ul i c S y s t e m 作为现代化矿井的大型乘人运输设备 ，钢丝绳 牵引带式输送机具有运送能力大 、安全系数高的优 点 ，其每小时可输送原煤 4 0 0 t ，运送人员 1 1 2 5人 。 十矿己四钢缆胶带全长为 1 6 0 0 m，平均坡度 1 4 ． 5 。 ， 设计 运 煤 量 5 0 0 t ／ h ，胶 带运 行 速 度 运煤 2 ． 0 0 m ／ s ，运人 I ， 2 1 ． 5 0 m ／ s ，验 绳 0 ． 5 m ／ s 。 采用 目前国际上先进的防爆交流四象限变频调速技 术 ，采用交一直一交变频 ，用 4套变频调速装置控 制 4台电动机 ，每套变频调速装置单独供电，即使 其中 1台变频调速装置出现故障，可以将其进行断 电检修 ，另外 3套系统拖动钢缆胶带运转。电控系 统通过 P L C的 A ／ D模拟量输入和 D ／ A模拟量的输 出转换 ，然后经 P I D控制器 ，经控制 1和控制 2的 O U T 给定 0～1 0 V电压 ，任意调节速度反馈信号 ， 实现四象限变频器同步 ，解决电机同步问题。 1 液压盘式闸制动装置结构及其工作原理 我 国矿井制动装置大多采用液压盘式闸制动 ， 由液压站 、盘形闸和电控系统组成 。其中液压站是 制动系统的驱动和调节压力机构 ，其稳定可靠运行 是矿井安全提升的必要保证 ，其性能和质量直接影 响设备和人身的安全。己四钢缆胶带使用的液压站 为 P Y一 1 4 0 B型 ，是专门为大型胶带机所配中、高 压制动器配套设计制造的，和制动器组合成为制动 系统 ，是胶带机运煤、运人及其设备安全可靠运行 的重要保证。本液压站采用独立结构形式，共有 2 套油泵装置 ，2套调压及控制阀组，相互独立、互 不影响，都设置在一个油箱外面，维修时不必揭开 油箱盖就可以处理故障。 1 ． 1 液压站技术特征及作用 其制动油最大压力 1 4 M P a ，最大输油量 1 3 L ／ m i n ，工作油温不超过 6 5 C，采用 2 2号 透平 油或 者 N 3 2抗磨液压油 ，蓄能器容积 1 0 L ，充氮压力 l 0 1 2MP a。 液压站主要功能 1 在胶带机正常运转时 ，提供一定压力 的 液压油，控制制动器松 闸，而在胶带机正 常停车 时，可进行安全制动，并根据实际需要，可以使胶 带机获得二级制动效果 ，保证停车平稳 。 2 在一般事故状态下，进行安全制动，保 证停车平稳 ，减少钢丝绳对绳轮外套的磨损。 3 在特殊 事故状 态下 ，可 进行 紧急制 动 ， 使制动器立即抱闸 ，确保系统安全。 1 ． 2 液压站工作原理 P Y一 1 4 0 B液压站 由工作制动和安全制动两部 分组成 图 1 。工作制动部分是由油泵 、滤油器 、 大皮囊蓄能器及调压部分组成 ，安全制动部分是 由 电磁阀、溢流阀及小皮囊蓄能器组成 。 工作制动部分原理 系统油压大小是由调压部 分来完成的，通过调节溢流阀 7手柄来确定系统油 压。胶 带 机 正 常 工作 时，电磁 阀 G 3 ，G 4，G 5 ， G 6 ，G 7 ，G 8 处于通电状态 ，压力油可以进入盘形 制动器 ，使制动器处于开闸状态 。 正常停车时，为了停车平稳 ，应采用安全制动 方式停车 ，即 G 3 ，G 4，G 7电磁 阀立 即断电，G 5 电磁 阀延 时断 电 。 安全制动部分是由电磁阀 G 4 ，G 5，G 7溢流阀 G 1 0 、小皮囊蓄能器 1 4等组成 。胶带机正常工作 时，通过 电磁阀 G 4，G 5 ，G 7及蓄能器 1 4等做好 二级制动的准备 ，一旦胶带机正常停止 ，或系统出 [ 收稿 日期 ]2 0 1 l 一 0 3 1 4 [ 作者简介]刘晓鹏 1 9 8 3 一 ，男，河南平顶L U 人，助理工程师，从事机电运输技术研究，现任矿机电运输区副区长。 8 6 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 刘 晓鹏 等钢缆胶 带液压制动系统安全技术 改造 与优 化 2 0 1 1年第 4期 图 1 己四钢缆液压制 动系统 了故障 ，其 中包括全矿停 电，电磁 阀 G 3 ，G 4 ，G 7 立即断电，制动器 的压力 油其 中一路 通过 电磁 阀 C 3迅速流 到油箱 ，另一路通过 G 4经过溢流 阀 1 0 后部分流 回油箱 ，当制动器 的油压 降到溢流 阀 1 0 调定的压力时，就不再下降，由蓄能器来维持制动 器保持某一油压值 ，此时 ，制动器所具备的制动力 矩使胶带机系统能较好地满足减速度 的要求 ，经过 几秒延时后 ，直流电磁 阀 G 5延 时断 电，蓄能器和 制动器的油迅速通过 G 5回到油箱 ，此时制动器立 即产生近似 于胶带机 3倍静力矩 ，使胶带机系统处 于全制动状态 。其二级制动 曲线如图 2 。 图 2 二 极 制 动 曲 线 当任何紧急情况发生时， 点 的油压迅速降到 日点 ，对应 的时间 t 。为闸瓦的空行程时间 ，随后立 即降到 c点 ，经过 t 的时间延长后到达 D点 ，提 升系统在 D点应停止运行。这时延 时阀开始动作 ， 油压 由 D点迅速降到 E点。此刻 ，盘形制 动器产 生近于 3倍静力矩将胶带机 闸住 。 2液压 站存在 问题 及 解决 方案 2 ． 1 液压站存在 问题 己四钢缆胶带 自投入运行以来 ，其运输能力得 到广泛认可 ，但其安全性能也一直受到很 大关注。 在安装初期 ，液压系统存在着一些设计问题 ，主要 表现 在 以下 2个方 面 1 停车时经常出现电磁阀卡阀现象。 2 压力控 制器调节 范围太大 ，存 在着压力 差 ，造成盘型闸运行时制动闸间隙不固定 ，下限时 蹭 闸，上限时闸间隙超限。 煤矿安全规程 规 定 盘型闸闸间隙不能超过 2 mm 。 2 ． 2消 除残余 电压 针对电磁阀卡阀现象 ，经过进一步地观察检验 后发现，无论是运行 1号液压站还是运行 2号液压 站 ，相对应 的另一套液压站的电磁阀线圈之间存在 着大 约 5 0 V的残余 电压 ，这就使 电磁 阀释放不彻 底 ，造成油路不畅通 ，从而制动闸不能正常投入工 作 ，这严重影响了己四钢缆胶带 的运输安全性 能， 带来了极大的安全隐患 ，必须予以解决。 经过认 真分 析 电控 图 图 3后发 现 ，G 3 ， G 4 ，G 7带电是 由于厂家设计不合理 ，1 2 7 V电压经 过 G 6 ，G 3 G 4 G 7 ，G 3 G 4 G 7 ，K 2 6 安全继 电器 ， 正常工作 时带电 的常开接点形成闭合 回路 ，从 而使线圈两端具有大约 5 0 V的电压 。运行 2号液 压站时，1 号液压站 的电磁阀 G 3 ，G 4 ，G 7 线圈 带 电也 是 此 理。找 到原 因后 ，定 下 了改 造 方 案 图4 在原图纸只有一对 K 3 2常开常闭接点控制 G 6 G 6 ，G 3 G 4 G 7 ，G 3 G 4 G 7电磁 阀的基础上 ，增 加一组 K 3 2继 电器 的常开 常闭接 点分别控制电磁 阀 G 3 G 4 G 7 与 G 3 G 4 G 7 。由于 K 3 2继电器只有 2 组辅助接点 ，实际需要 3组接点 ，故再与 K 3 2继 电器并联一个 同型号的继 电器 K 3 2 ，以解决接 点 不足 的 问题 。 1 一开 1 号液压站时继 电器 K1 动作 ； 2 一K 2 6为安全继电器 ；3 一K 2 8为松闸继电器 图3 原 电磁 阀控制 2 ． 3实现 恒压 控 制 己四钢缆胶带 自投入运行以来 ，盘形闸间隙一 直是受关注的问题 。通过压力控制器的接点动作控 8 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 总第 1 0 1期 煤 矿 开采 2 0 1 1年第4期 l ～开 1号液压站时 K 1动作 ； 2 一K 2 6为安全继 电器 ；3 一I 2 8为松 闸继 电器 图4 新 电磁阀控制 制齿轮泵的 自动启 、停 ，当油压力等于或大于压力 控制器设定的压力上限时 ，该控制器发出一个开关 信号 ，使 油泵 自动 停 止；当油 压 力小 于调 值 时 控制器 自身有切换压力差 ，该控制器发出一个 反向的开关信号 ，使泵又 自动启动 ，这样就把压力 保持在上下限之间。由于上下 限之间压力差过大 ， 达到 3 MP a ，使得在压力下限调节闸间隙时，随着 压力缓慢损失 ，导致 闸间隙过小，闸盘与盘形 闸块 之问摩擦加剧 ，也就是所说 的 “ 蹭 闸” ，导致系统 运行电流增 大，降低 了运输效率 ，增加 了能量损 耗；在压 力 上 限 调节 时，可 能造 成 闸问 隙大 于 煤矿安全规程要求，存在严重的安全隐患。 经过研究论证 ，舍弃压力控制器 ，当运行 1号 液压站时，按下“ 制动油泵合 ”按钮 ，1 号油泵开 始运转 ，并保持连续运转，同时改变溢流阀 7的作 用 ，重新设定其溢流值 ，对其进行恒压供油，将多 余的油压通过溢流阀流 回油箱 。这样就保持了系统 压力的恒定 ，在此基础上调节各个盘形闸块的闸间 隙 ，从而稳定了闸间隙，解决了存在的安全隐患。 2 ． 4 安装冷却器 ，降低油温 采用齿轮泵长转的方式，保持 了压力的恒定 ， 解决了盘形闸间隙的问题 ，但油泵的长期运转加速 了油的循环 ，造成了液压油温度的升高，甚至接近 液压油的极限温度 6 5 ℃ 。鉴于此情 况 ，设计安装 了 1台冷却器 图 5 ，把油从油箱内抽 出，采用 水冷方式降低油温 ，然后再 回到油箱，最终彻底解 决 了液压站油温升高过快的问题。 图5 改造后液压制 动系统 3 结束语 液压站电气控制及液压控制方面的改造后 ，经 过运转观察 ，其空负荷及重负荷运行时电机 电流、 盘形 闸间隙、频率、正常停车滑行距离 、紧急停车 滑行距离等指标均符合要求 ，残余 电压已经消除， 液压站各个电磁阀工作正常 ，从源头上解决 了盘型 闸块抱闸不彻底 、闸间隙不稳定的遗 留问题 ，达到 安全制动的要求 ，在实际运行 中液压站温度降低了 1 1 ℃左右 ，取得了良好的运转效果 ，获得了巨大的 安全效 益 。 [ 参考文献] [ 1 ]李 玉瑾，刘宏 斌 ．改 善矿 井提 升机 液压 站制 动性 能 的研 究 [ J ]．矿山机械 ，2 0 0 0 8 3 l 一 3 2 ． [ 2 ]高 自正 ．高性能液 压制 动 电控 系统 的研究[ J ]．矿 山机械 ， 2 0 0 2 1 0 5 5 - 5 8 ． [ 3 ]冯新军 ，王丽格，李 跃鹏 ，等 ．矿井提 升机液压制 动系统优 化改造 [ J ]．煤矿安全 ，2 0 1 0 7 6 2 6 4 ． [ 4 ]王广．矿井提升机液压站的改进 [ J ]．大众科技，2 0 1 0 4 1 0 7，8 3 ． 【 责任编辑 邹正立 ] 新型履带式液压钻机 阎遒 近日，山东省煤田地质局机械制造集团成功研制了 R E 4 0 0和 R E 6 0 0两种型号的履带式液压钻机。这两型钻机全 部采用新型液压技术 ， 耗气量低回转扭矩大， 移孔变位方便。在结构设计上也比较紧凑，同时推进滑架有伸缩补偿功 能，减震吸震能力强 ，钻孔稳定性好，钻凿效率高，钻机在中硬岩石上凿岩速度是低风压钻机的2倍，能为施工单位 有效降低成本，提高生产效率。目前，首批 2 0台钻机已成功推向市场并取得良好经济效益。 摘 自中国煤炭新闻网 ，h t t p ／ ／ w w w．c w e s t c ．c o m ／ n e w s h t m l ／ 2 0 1 1 8 - 1 1 ／ 2 0 9 2 6 7 ．s h t m l 8 8 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m