斜巷提升制动减速度的控制探讨

摘  要：对煤矿提升系统制动减速度的规定以及不同制动性能的液压站原理进行阐述分析，通过对比和实例，说明可变力矩液压站对斜巷提升制动减速度的控制效果。

关键词：斜巷提升;制动减速度;液压站

0    引言

矿山提升方式主要有立井和斜井两种，其中斜井提升占有相当的比例，它的主要任务是承载矿井提升人员、设备及物料。斜井提升设备均采用缠绕式提升机，多为盘型闸制动，而煤矿斜井提升事故多与斜巷提升制动不合理有关。

1    提升机制动性能的相关规定

提升机的安全运行有两大方面起决定性作用：调速和制动。调速与电控系统关系密切，制动性能则由制动系统来决定。制动液压站及其电控系统，为提升机滚筒上的盘形制动器提供可以调节的压力油，使提升机正常地开闸运行、减速制动、抱闸停车及在紧急状况下安全停车。提升机制动性能也有两大要素：制动力和制动减速度。对制动力，《煤矿安全规程》规定：提升机发生机械制动时，它的制动闸形成的力矩与提升最大静荷重时旋转力矩之比K值要大于或等于3。同时，提升绞车安全制动时，全部机械的减速度必须符合表1要求。

Ac=g（sin θ+fcos θ）

式中：Ac为自然减速度（m/s2）;g为重力加速度（m/s2）;θ为井巷倾角（°）;f为绳端载荷的运行阻力系数。

以上说明，提升制动系统不但要确保可靠地制动，也要保证在一定制动力下有合理的制动减速度。过大或过小，都会给提升机的安全运行带来隐患。制动力过大，制动减速度大于提升系统的自然减速度，会出现松绳现象，将造成冲击断绳跑车事故;制动力矩过小，不能及时使绞车停止运行，将会造成过卷过放事故。

2    提升制动的实现方式

决定制动系统性能的关键在于液压站，目前，液压站的制动方式主要有恒力矩和恒减速。

恒力矩液压站：恒力矩液压站属于开环控制系统，产生的制动力矩在提升机提升和下降过程中都是恒定不变的，但由于上提及下方工况不同，容易造成在重载上提过程中制动减速度大，而在重载下放过程中制动减速度小，导致制动过程不平稳，降低设备的安全性能。

恒减速液压站：能自动调节制动力矩，使提升机按照预先设定的减速度进行制动减速，在紧急制动时，制动减速度不随工况、负载的变化而变化，能始终按预设恒定的减速度值进行减速制动，大大提高了设备的运行安全性。

恒减速液压站具有良好的性能，但由于其造价昂贵，除在大型、特大型矿井有较多应用外，在中小型矿井应用较多的仍为恒力矩液压站。

3    斜巷提升的特殊性

从表1可看出，斜巷制动减速度的取值较小。在斜巷提升中使用恒力矩液压站，提升机的制动减速度往往达不到要求。如在《煤矿安全规程解读》中有某斜井提升案例：“按提升重载计算的最大制动力矩为270.5 kNm，按下放重载制动减速度0.75 m/s2计算的最小制动力矩为300 kNm，显然，最大制动力矩小于规程要求的最小制动力矩。如满足下放重载制动减速度的要求，则在上提重载紧急制动时必然出现松绳事故;如满足上提重载自然减速度的要求，则在下放重载紧急制动时制动减速度小于0.75 m/s2，而产生矛盾。”

为了较好地解决上述问题，除采用前面提到的恒减速液压站外，在中小型矿井中也较多应用可变力矩液压站来实现理想的效果。

4    可变力矩液压站性能及应用

近年来，兼顾恒力矩和恒减速液压站部分优越性能的可变力矩液压站技术开始在煤矿应用，其因性价比和实用性较高在中小型矿井受到欢迎。可变力矩制动方式能弥补恒力矩制动的不足，通过对工况的具体计算，可事先设定制动力矩，使斜巷绞车上提重载和下放重载两种不同工况可以施加不同的制动力矩，即提升重载时采用较小的制动力矩，下放重载时采用较大的制动力矩，从而使绞车在不同工况下获得理想的制动减速度，保证制动减速过程平稳、可靠，很好地解决了斜巷提升机运行中紧急制动减速度不合理对提升设备造成冲击的问题。

可变力矩液压站采用二级制动形式，如图1所示：通过比例溢流阀8设定系统压力，同时可通过调节比例溢流阀控制电压的大小来实现油压的变化，从而达到调节制动力矩的目的，实现工作制动。同时，通过比例溢流阀10不同的设定值，可实现安全紧急制动力可调。调定二级制动的第一级制动油压值：根据实际工况计算值，将上提和下放工况分别给定合适的电压值至比例溢流阀，对应两种油压值。两个值分别调定后，通过控制程序将上提和下放工况的二级制动设定值与提升机的上提和下放工况对应起来。这样，在提升机紧急停车时，通过不同的给定值可以使盘形制动器的油压值迅速降低到预先调定的某一值，由于设定值不同，上提和下放产生不同的一级制动力，获得的减速度也不同;经延时后，盘形制动器的全部油压值迅速回零，使系统处于全制动状态。

某矿井副斜井，斜井长350 m，坡度28°，提升机型号JK-

2.5*2.0/20，原液压站型号B101H，最大提升速度5 m/s，实测上提重载制动减速度5.1 m/s2，已超过自然减速度4.83 m/s2。2018年，经过调研比对，液压站更换为E6163U型，通过对系统工况进行计算，将上提和下放压力分别预设为3 MPa和2.5 MPa，通过实测和验算，上提和下放过程的制动减速度分别为4.17 m/s2和2.78 m/s2，满足要求。设备投运以来运行可靠，说明可变力矩液压站能满足斜巷提升不同工况制动减速带控制的需要，提高了斜巷提升安全可靠性。

5    结语

恒减速液压站和可变力矩液压站均能实现对不同工况下提升制动减速度的控制，而可变力矩液压站可以通过不同的预设值，在上提和下放不同工况条件下对提升机施加不同的制动力，得到合理的制动减速度，性价比较高，已在中小型煤矿得到大量成功应用。

[参考文献]

[1] 国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程[M].北京：煤炭工业出版社，2016.

[2] 袁亮，等.煤矿安全规程解读[M].北京：煤炭工業出版社，2016.

[3] 刘同欣.斜井提升系统安全制动力矩分析[J].矿山机械，2015，43（2）：48-49.

收稿日期：2020-06-23

作者简介：金建国（1970—），男，河南信阳人，工程师，从事煤矿机电运输技术管理工作。