矿井摩擦式提升机制动力补偿装置的设计.pdf

设 计 计算 文章编号 1 0 0 3 ． 0 7 9 4 { 2 0 0 2 } 0 1 ． 0 0 0 6 0 2 矿井摩擦式提升机制动力补偿装置的设计 陆永耕 中国矿业太学 ，江苏 徐州 2 2 1 0 。 s 摘要 讨论 了在煤矿提升机级制动的基础上， 对制动力矩进行补偿， 保证提升机 肾急制动 时的减速度维持在 煤矿安奎规程 规定的范围内。 关键词煤矿；提升机 ；婿急制动；单片机 ；自动控制 减速度 中图号T D 5 3 4 文献标识码A 1 问题的提出 众所周知， 矿井摩擦式提升机在提升或下放重 物过 程巾 ， 当出现 故 障 ， 需 要 紧急 停 车对 通 常采取 二缀紧急制动方式， 制动开始， 首先投入一级制动 ， 经过一段时问延时后 ， 再投二级制动 保证提升 机紧急制动时的减速度维持在 煤矿安全规程 规定 的范 围 内。 提升机紧急制动时的减速度不能太大 ， 也不能 太小 ． 太了可能出现钢丝绳与摩擦轮之间打滑， 小了 则延 长提升机 紧急 制动 的过 程 ， 二 级 { 刚动 时的减 速 度设 定在 0 ． 9丌 1 ／ 8 2 n 1 ． 5 m ／ 8 2 。 提升仉初期运行阶段 ， 钢丝绳与摩擦轮之问的 摩擦系数 及制 动力 矩 都是 相 对 固定 的 ， 随 着 运行 时 问的增加 ， 运行工况的变化， 制动n C a , 减速度可能超 出上述规定范围， 由此而引发的恶性事故， 也时有报 道 为避免类似事故 的发生 ， 必须在制动时 ， 对 制动 力矩作及时自 调整， 以维持制动时的减速度恒定。 通 常、 采取 动力矩恒定方式进行紧急制动 但足由于 载荷等工况变化的影响， 并不能得到叵定的减速度 为了达到匾碱速度制动的 目的， 取制动时的减速度 作为反馈信号形成J_玎 环系统， 闭环系统有 自动调节 被控量加能力 ， 可以实现恒跛进度制功 2液压 系统改造 我国生产的液压站大多采用电气延时或者液压 延时方法实现二级制动， 制动力矩的大小是 由系统 汕压、 弹簧工作状况、 闸瓦贴闸状况和摩擦系数变化 等因素决定的； 同时， 提升系统 中提升机电动机、 载 荷、 天轮及装 置 惯性较大 ， 采用 P I D调节 方 法容易产 生振荡或趣调 为克服这些干扰因素的影响， 采取模 蝴慨念对 系统进行 控制 可以 Z ． 量制动闸与闸盘之问的正压力来采集制 动器制动力矩信号 ， 通过换算， 计算得出减速度信号 的太小。 也可以直接采集减速度信号， 考虑到费用及 技术图崇， 这里 ， 通过采集删逮发电机转速信号计算 得 山减速度 与给 定 的减 速 度相 比较 得到 减速 度 的 误差值， 由数字控制处理后 ， 输出到一个控制电压放 大器， 转变成电流信号， 通过比例勰节阀凋节液压系 统 的压力 ， 从 而改变施 加到 制动盘 上的制动力 矩 ， 保 证容器的减速度跟踪给定的减速度信号 ， 使其维持 在规定的范呵。 为此， 对液压制动系统的结构进行调整。 在原有 结构上， 增加一旁路辅助油压补偿装置 ， 使得当制动 4 - 0． 3 减速度超 出上述 规定 范 围 时 ， 能够 及 时谰 整 制 动力矩； 进行一定的制动力矩补偿。 液压制动补偿结 构如图 l 所示。 邕 厂 ]『 - f m r 二 r一 0 r u， 图 1 液压制动补偿结构围 F i g ． 1 Th e s t r u c t u r e d i a g r a m o f h y d r a u l i c br a k i ng c o mpe n s a t e l 制 盘2 ． “3 插章4碟彤弹簧5 ． { } 偿涟 l 站6 l [ 例 7 油脏站 3 控制系统硬件结构 经过选择对 比， 在满足上述功能要求的前提下 ， 采用 了美 国 微 晶 片 Mi c mc h i p 公 司 的 片 机 P I C l 6 C 7 l ， 作为检测、 控制 的控制器。 它 内部含有 4 路 8 位 A ／ D电路接口， 可输出6 路开关量 ； 它的外 电路简单 ， I生能可靠， 操作指令仅有 4 8 条语句。 输出控制信号经 光电 隔离 ， 驱 动固态继 电器 S S R ， 再带动交 流接触器， 按照模 糊逻辑判 别准 则 ， 控制lf Ⅱ 应的电磁阀导通或关断 矿井 摩擦 式提 升 机的减 速 度 ， 是通 过 检测 提升 机上 的直流测 速 电机 的 电压 ， 然后进行微 分得 到的 ． 维普资讯 2 0 0 2 年 第 l 期 煤 矿 机 械 硬 件实 现有一 定难度 ； 因此 ， 考虑对所 检 测直 流测速 电机的速度电压值进行处理。 假设在制动力矩一定 的条件下， 减速度应该是恒定不变的， 直到速度为 零； 单片机采样后， 按照模糊判别准则 ， 决定输 出控 制信号 ， 对各电磁阀进行控制。 根据液压站动作过程 ， 对各 电磁阀进行编程控 制， 各电磁阀的动作状态如表 l 所示。 表 1 紧急制动时各电磁阀的动作状态 T a b． 1 W o r k i n g s t a t u s o f e a c h ma g n e t i c v a l v e i n e me r g e n c i e s br a k i n g 4系统工 作原理 控翩信号的输出， 是由提升机的减速度决定的， 只要确 定 了在 一定 时 f 日内速 度 的 变化 值 ， 就可 以计 算 相应 的减速度 。 例如 提升机的最大运行速度为 1 0 m ／ s ， 对应的 直流测速电机的输 出电压为2 0 0 V， 正常运行速度为 8 n s ， 采样对应的数字量为 O F F H， 采样问隔为 i 0 0 m s，则可以求得速度的变化量 ， 即减速度 a jv ／ T 1 一v 2 ／ T 式 中 l 、 V 2 两移 速度的采样值； r 采样周期。 用单片机进行平精滤渡处理 ， 利用固定采样同 隔求两次采样疽差的方法 ， 计算 出提升机 紧急制动 时的减速度 ． 根据求得的减速度值， 按照模糊逻辑判 别准则 见表 1 ， 输出控制信号 ， 控制相应的电磁阁 c ． 、 导通或关断 紧急制动动作过程 ， 以提升容器在井筒中运行 时的紧急制动为刮， 提升机正 常开车时 ， 压力油一部 分进入 A、 B管打开提升机制动器 ， 提升机即可运行； 另一 部分 压力油进 入 补 偿 液压站 蓄 能 器 ， 为 安全 制 动蓄能。 当提升容 器在井筒中运行 ， 出现 紧急情况 时， 交流接触器接点闭合 ， 进行二级制动， 原液压站 电动机断电， 油泵停止供油。 由单片机控制电磁阀断 电， A管中的油压降为零 ， 由 A管控制的提升机的一 半制动器施闸， 产生制动力矩； 电磁阀 G 】 、 、 q 通 电 ， 由 B管控制的另一半制动器也施 闸产生相应 的 制动力矩 一级制动时的液压压力由溢流阀维持 。 两部分制动力矩之和满足制动减速度的要求 ， 这就 是第一级制动。 C 1 、 c 2 、 岛 经延时一定时 问后断电， 所有制动器全部施闸， 完成二级制动， 使提升机停止 运行 。 在实现二级制动的过程中， 控制各电磁阀通断 的同时， 单片机完成减速度控制功能， 单片机根据求 得的减速度值， 按照模糊逻辑判别准则， 控制电磁比 例调节阀 6的电流， 调整施加到制动盘上 的制动力 矩， 保证提升机减速度维持在规定范围。 5 结语 通过 对 原 有液 压系 统 部分 的改 造 ， 采用 美 国微 品片公司的单片机 P I C I 6 C 7 1 ， 作为检测减速度 、 控 制提升机制动力矩的控制芯 片。 利用固定采样间隔 求两次采样值差的方法， 计算提升机减速度， 简捷可 靠 ， 可以满足系统对控制的要求。 在实现二级制动的 同时， 控制 比例调节闷的压力， 能够保证提升机的减 速度恒定。 参 考文献 一 [ t 于学谓 ． ⋯运输帆性[ 、 1 ． 徐州 中囤矿业大学川舨} E ． t 9 9 3 [ 2 ] 棘垂钟． 彭秀 i l lL j 数语言C A I 应用雕序设计 Ⅲ北京 【 于工业 出版社 ， 1 9 9 9 、 8 ． [ 3 3 陈龙三 ． 8 0 5 t 单H机C 晤言控制与应用[ M 北京 华学“ I 版 牡 ． 【 ． 8 ． 作者简介酷求讲． 1 9 6 3年生． 四矿业大学 在 Ig k％ - ． u 6 、 日 舨 工业 自动他fP l 研宄工作． 研究 方 q 为工业 自动化 数字 缘址刊l 。 收稿 日期 2 0 0 1 ． 1 0 1 8 Th e d e s i g n o f t h e c o n t r o l s y s t e m t o t he e m e r g e n c y b r a k e f o r c e i mpl e me n t o f t he mi n i n g l i f t e r LU Yo ng - g e n g 【 T h e C h i n a U n i v e r s i t y o f , l J r d n g a n d T e c l m 山 g Y． ． X u z h o u 2 2 】 0 0 8 ． C h h l a Ab s t r a c t Th i s p a p e r di s c u s s e s t he t wo g r a d e b r a k e a n d p ut s O t t t t h e me t h o d t o i mp l e n re n t t h e b r a k e f o r c e o f t h e mi n h g l i f t e r S o t h e d e c e l e r a t i o n o f t h e l i f t e r c o u l d b e r e s t r i c t e d i n t h e r a n g e o f t h e mi n e s a f e r e g u l a t i o n wh e n i t i s i n e me r g e n t 一 ha k e s l a t e， Ke y w r d s 1 1 】 j n I 『 、 ￡ l i n e me r g e n c y b r a k e ； s i n g l e c h i p； c o n t r o l ； d e c e l e r a t i o n 维普资讯