摩擦提升机制动技术的探讨

王　琨，韩景春（中天合创能源有限责任公司，内蒙古　鄂尔多斯　017000）



摩擦提升机制动技术的探讨

王琨，韩景春
（中天合创能源有限责任公司，内蒙古鄂尔多斯017000）

摘要：本文依据西玛格和ABB厂家的两种常见煤矿立井液压控制系统，详细介绍比较了其动力、机械、液、电、控制、软件及技术服务等特征，对今后选择立井液压控制系统具有一定的借鉴意义。

关键词：盘型制动器；液压制动；紧密关联；辅助功能

1　引言

我国矿山开采随开采的深度的增加，立井提升的行程也随之增加，矿井提升机的技术也随之发展。提升系统的安全性及重要性也随之发展，设备也随之更新。近几年国际先进设备的应用提高了我国的采矿提升系统的安全新和可靠性；许多创新的辅助冗余功能的对提高提升机的安全性增色不少。液压制动系统的发展也随着提升机系统的发展，安全性能与技术性能也随之配套全面发展。从开始的单独的电液部件发展成具有独立控制核心的系统，功能也同步发展延伸；系统可靠性提高，故障率下降，有效的配合提升机的提升作业及保护作用。

2　技术分析

当前我国内多家大型煤矿立井提升机多配用西玛格及ABB的液压系统，它们多采用高可靠、高精度的元件及冗余功能，配合高可靠数字化器件控制、开关电传高速驱动、精密比例电液阀应用、数字化人机界面，及严格的加工制作工艺标准，极大提高了提升机液压系统可靠性，安全性、灵敏性。以下即从这两种液压控制系统中动力、机械、液、电、控制、软件及技术服务等几个特点进行探讨：

（1）动力部分分两大块：控制单元及液压动力着两部分。这两家设备的液压系统的每一控制单元全部采用独立的电池供电，电池的充电及保护配有专门的UPS 模块及相应保护模块；确保外部电源断电时，液压的控制系统有足够的电力和时间对提升机进行制动控制。液压动力部分：西玛格的ST-3液压站的液压动力部分有液压泵及蓄能器部分。液压泵首先保证蓄能器的能量和压力稳定，再根据工作要求进行工作制动和恒减速、恒力矩动作。在提升电源系统断电时，利用蓄能器保证提升机系统电源断电时对绞车实行安全制动。ABB制动系统的液压部分有蓄能器及大容量电池，同样起到断电时实施安全制动作用。

（2）液压系统选用的液压元器件全部采用高可靠设计及严格制造工艺，严格的安装调试规定；确保液压元器件的长寿、高效、低故障率。液压元件具有基本小型化，免维护特点，工作可靠。寿命长。特别是西玛格液压站的液压元件中压力保护元件都有钥匙锁，可以防止误调节。液压站管路全部采用精密无缝镀锌钢管，配合高精密膨胀管接头，精细化管路安装施工，运行2年基本无明显渗漏油现象。液压软连接管的连接从未发生爆管现象。

（3）进口制动系统的机械部件的质量可靠，都经过了严格的设计、验证；具有相当长的工作寿命及过载荷能力。例如：机械部件西玛格的BE100制动单元内采用的蝶形弹簧的测量检验寿命为2000万次，保证10年不用更换，蝶形簧的工作特性严格配对，工作一致性偏差非常小（小于1%）。闸摩擦衬块的材料经过专门设计制造，有较好的工作摩擦力一致性；宽温度范围工作的稳定性。滚筒闸盘经过机械加工后经热处理消除内应力，确保了闸盘的偏摆量。严格的框架运输设计，确保长期运送过程中不会变形，到位安装质量保证。

（4）这两家设备的制动系统的电控部分全部采用独立的控制系统，而且全部为高可靠、快速性设计制造。西玛格液压站采用西门子300PLC为控制核心，采用双PLC独立回路冗余控制，其专门设计的程序互相比较、互相监护；任一系统的核心发生故障都可以有效工作机保护；确保本系统的工作有效可靠；并且由于采用专用独立测速发动机，确保闸控系统在安全制动和工作制动时有效的对绞车制动速度进行配合控制。所有开关量的信号输入均采用高可靠继电器进行隔离，模拟信号用高隔离线性光耦隔离输入，有效杜绝干扰信号的输入。所有电磁阀的开关位置均有电子位置感应开关，将各类阀组的动作状况反馈给系统控制器；对于系统主要部件比例溢流阀回路，特别采用双比例阀串联控制，确保调压动作的可靠性：特别对于比例阀的驱动；配备独立的高速开关驱动模块驱动线圈，并采用专用比例阀阀芯位置传感器、独立液压压力传感器，配合专用闸控制板进行比例控制，保证比例阀快速开启、保证液压压力的输出特性及稳定性，有效保护系统在正常开停车时制动系统的制动工作和敞闸可靠。ABB的液压控制系统采用独立ACM800数字控制模块，内配高速CPU及高隔离输入输出模块，高速处理各种绞车速度、闸液压压力、开闸间隙等数据，利用高速处理器的速度优势快速驱动专用比比例阀的驱动模块；保证液压系统响应及时。

（5）两家制动系统人机界面全部是数字化设计，其有良好的人机界面，具备工况信息显示、参数调整、工作状态信息及记忆、统计等功能。信息化的控制界面简化了维修调试工作，减少了维护量及维修时间，多重的参数配合功能可从多方面配合提升机的控制机传动系统高效工作，良好的人机界面提高了维修和故障查找的便捷性；系统内更具有数据库，对系统运行重要参数定时记录、计算，为系统的参数调整提供了可靠地依据。

（6）液压系统对提升机工作状态的配合功能也有发展。安全制动的二级恒减速保证提升机在井筒的不同位置有不同的减速度，确保减速时不会出现滚筒衬垫与钢丝绳打滑现象。例如减速时制动闸的贴闸运行，保证辅助减速功能的有效；保证提升机快速停车、精确位置停车；超速百分之5以上的贴闸运行，能减少安全制动时的空动时间及制动距离；与提升机电动机力矩配合负载力矩计算，进行开闸力矩预制功能，有效减少重物上提的倒转现象；与电动机零速度配合的停车抱闸功能，有效减少了开车及停车时产生的无效冲击力矩，降低了传动系统的无效损耗，减少了制动闸盘的磨损，减少了队绞车基础的冲击李和噪音，提高了提升机机械运行寿命。更有先进厂家的液压站具备双机共用或热备用功能，保证在提升机运行中液压部件之一部分系统发生故障时，及时在线投入备用部件，切除故障部件切换，保证提升机的不间断安全运行；保证提升机系统有效的连续性、高效性。

（7）制动系统与提升机电控系统的一体化设计、信息流的共享机制，快速可靠地通讯模式，与提升机电控系统参数快速配合。制动系统的制作厂家与提升机电控厂家合作的紧密程度，从一定程度上也反映出来。同一个厂家的制造的两各系统无论从功能的实现程度上、功能的多样性及实现的可靠程度等几个方面度超过两家合作的提升机控制系统。主要是不同厂家的系统在信息的通讯模式协议、控制信号接口等结合处有太多的限制，在保证制动系统安全性能的前提下，不得不降低了制动系统的反应速度，从而限制了制动系统的多数辅助功能的发挥。同一个厂家的系统由于司机制造的优势，其整体表现较为优越，能保证系统的工作制动及安全制动的有效可靠，同时能减少了制动设备的磨损，降低制动时冲击，降低制动时冲击力对绞车提升系统机械部分的伤害，延长提升机系统机械部件的寿命，提高了提升机系统的安全性。

（8）先进厂家的对设备有良好的后期服务。不但有详细的技术图纸易损备件清单等资料，还有优秀的技术服务队伍及备件支持。其技术资料中对设备的操作规范、设备维护规定有详细的规定，有效的提高了现场维修人员对设备的维护的有效性；厂家设有有各个用户的备件库明细及重点地区设立重点备件库，保证少数重点备件的及时调用。保证了用户设备维修的及时性。常用备件清单可有效提高现场用户的维修保养的及时有效，降低备件库存及用户的资金消耗。服务工程师队现场维护工人的培训有严格独立教学程序，保证现场维护人员的维护技能；队系统的疑难故障的抢修有高效的响应；不但可以电话联系、依靠网络通讯的远程诊断等方法提高故障排除效率；重点地区设立长期服务站；远地方的航空响应。以上的优势的的基本保证了国内地区24小时的故障排除。有效提保障提升机制动系统的安全稳定、保证提升系统运行的安全性、高效性。

我国国内的提升机厂家在国际先进厂家的后面也积极追赶。许多大型提升机制造公司专门组建了技术研发部门在学习国外产品特点的基础上研发自己的新一代制动系统，减少了与国际先进厂家的技术差距，但系统功能的可靠性上有差距，主要是机械制造工艺的差别较大，渗漏油较为明显，输出制动特性的性能有差距；要达到国外的产品的性能质量还任重道远。

3　结语

当今科技技术的发展，3D制造技术、智能技术等应用对机电制造业的发展有巨大的影响；机、电、液、通讯一体化的发展趋势不可改变；将来的制动系统设备将具有智能性、容错性、冗余性、精密一体化设计制造等特性，更好的与提升系统融合，保证提升机的高效安全运行。我国国内的制造厂家不要一味模仿国家的产品设备，如此永远不能超越国外的厂家；一定要有高的起点，长期投入，制造出更先进的制动设备，在世界拥有自己的席位。

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.11.032

作者简介：王琨（1972-），男，内蒙古敖汉旗人，本科，工程师。