E141A液压制动系统的原理及应用.pdf

江西煤炭科技 J I ANGXI COAL S CI ENCE TECHNOLOGY 2 0 1 0年第 2期 NO． 2 2 O1 O EI 4 1 A 液压制动系统硇原理 及应用 敖金 龙 江 西丰龙矿业股份有 限公 司 ， 江西 丰城 3 3 1 1 3 1 摘要 对 丰龙公 司使 用的 E 1 4 1 A提升 机恒减速液压 制动系统进行了全面分析 ， 通过 自动调节制动力矩 ， 提升机按 照设定 的减速度进行制动 ， 从 根本上改善 了制动 性能 ， 提 高了提升机安全制动时 的可靠性 和安全性 。 关 键词 提升 机； 恒减速 ； 液压系统 ； 安全 制动 中图分类号 T D 5 3 4 ． 5 文献标识码 A 文章编 号 1 0 0 6 2 5 7 2 2 0 1 0 0 2 0 0 8 1 --0 2 Pr i n c i p l e a n d Ap p l i c a t i o n o f EI 41 A Hy d r a u l i c Br a k e S y s t e m Ao J i n l o n g Fe n g l o n g M i n i n g I n d u s t r y Co ． ， Lt d ． ，Fe ng Ch e n g，J i a n g x i 3 3 1 1 3 1 Ab s t r a c t By a n a l y s i s o f t h e c on s t a n t l y -- d e c e l e r a t e d hy d r a u l i c b r a k e s y s t e m o f E1 41 A h o i s t e r i n Fe n g l o n g M i n i n g I n d u s t r y Co ． ， Lt d ．，t h e a u t h o r i n t r o d u c e s t he wa y o f a c h i e v i n g b r a ki n g a c c o r d i n g t O t h e g i v e n d e c e l e r a t i o n b y r e g u l a t i n g t he b r a ki ng t o r q u e a ut o ma t i c a l l y，wh i c h h a s f u n d a me n t a l l y i mp r o v e d t h e b r a k i n g p e r f o r ma n c e a n d e f f e c t i v e l y i n c r e a s e d t h e r e l i a b i l i t y a n d s a f e t y o f t he h o i s t e r b r a k i n g ． Ke y wo r d sh o i s t e r ；c o n s t a n t de c e l e r a t i o n；h y d r a u l i c s y s t e m ；s a f e t y b r a ke O 引 言 液压制 动系统是矿井提升 机的关 键配 套设 备 ， 是矿井 提升机安全 运行 的根本 保证 。 目前 国内提 升机 制 动 系统 大 多采用开 环恒力矩 二级 制动 控 制方式 ， 即制 动力矩 在 提升 机的提升或下降过程都是恒定 的 ， 但 由于各 种工 况下 负载 的差异 ， 容易造 成实 际减 速度 与要 求 的 相差很 远 ， 尤 其是 负载变化较大的副井 提升 ， 安全 制动 减速 度可能在 一 个很 大范围 内变 化 ， 这对 钢丝 绳 和提 升机 显 然是 不利 的。 对 于多绳摩擦式提升机来说 ， 过大 的减速 度可 能导致 钢绳 滑动突破防滑极 限 ； 对 于单绳 提 升机 ， 则 增加 断绳 的 危险 性 。 丰龙公 司 选 用 的 是 中信 重 型 机 械 公 司研 制 生 产 的 E 1 4 1 A提升机恒减速液压制动系统 ， 它在传 统工作 制动和 恒力矩安全 制 动 的基 础 上还 具 有恒 减 速 安 全 制 动 方式 。 恒减速安全制 动是 以制 动 的减速 度趋 近 预设 基 准值 为控 制 目标 ， 通过液 压系统 自动 调节 制 动力 矩 ， 使提 升机 按 照 设定的速度 曲线进行 制 动 ， 从根 本 上改 善 制 动性 能 ， 有效 地提高提升机安全制动时 的可靠性 和安全性 。 1 E 1 4 1液压制动 系统的装 置及 工作原理 1 ． 1 概述 El 4 1液压系 统 电控 是 以西 门子 可 编 程 控 制器 为核 心 ， 并配相应 的控制 和放大 电路加上 UP S后备 电源组成 ； 液压站 由油箱 、 电机油泵装置 、 电液 比例装 置 、 二级 制动控 制阀组 、 恒减 速控 制 阀组 、 皮 囊 蓄能器等 组 成。为 了保证 提升机 正 常工作 ， 液压 站一式两 套 一套 工作 ， 一 套备用 ； 制动器为盘 形 闸 。该 系统 所具 备 的几种 制 动方 式 如 图 I 所示 ， 当提升 容器运行在井筒 中部时 ， 如发 生安全 制 动 ， 则 首先启动恒减 速制 动 ， 如 果恒 减速控 制 系统 失灵 ， 马上 能 自动转换实 现二级制动 ； 当提升容器运行 到井 口附 近发生 安全制 动时 ， 系统 自动选择启 动一级制动 。 图 1 E1 4 1 A恒减速 液 压系统制动方式 8 1 1 ． 2 系统液压原理 圈 2 EI 4 1 A 液压 原 理 图 液压站可为系统提供不 同的油压值 ， 其原理如 图 2所 示 。正常工作时， 油压的变化 由电液 比例装置③ 调节。比 例方 向阀⑤是恒减速控制的核心元 件 ， 它 的可靠 性直接决 定 了恒减速能否 实现。当实现 恒减速 控制 时 ， 电磁铁 G1 失 电， 电磁铁 G2得 电， 系统压 力先降到 贴闸皮 油压 ， 然后 根据给 定 的减 速度 信号 ， 给 比例 方 向阀⑤ 一 定 的控制 电 流 ， 使 比例方 向阀芯左 移或右 移 。当减 速度偏 小时 ， 系统 向油箱排油使系统压 力下 降一点 ； 当减速 度偏 大时 ， 蓄 能 器 给系统供油 ， 使 系统压力升高一些 ； 当控制 电流为零 时 ， 比例方 向阀⑤处 于中间位置 全关闭状态 ， 使 系统压力保 持 恒定 。就这样 ， 改变系统压力 的大小 ， 不断调 节制动力矩 ， 使减速度保 持恒定值 ， 直 到系统全部停止。 1 ． 3 系统 电控原理 系统 的结构如 图 3所示 ， 调节 系统主要 为 速度环 、 压 力环闭环调 节系统 。系统 设置 了 UP S后备 电源， 保证 在 全矿 突然断 电的情况下 ， 系统仍可以实施恒减 速或二级 制 动。在 P L C的程序编制上 ， 由压力继 电器来 的压力信号构 成 了对各种运行状况下的判 断 ， 计算 和输 出最佳 的开 闸和 施 闸状态 ， 达到最佳的控制效果 。 图 3 制动系统基本组成框 图 提升系统正 常工作 时， 恒 减速 控制 系统不 起作 用 ， 处 于封锁状态 。当系统安全制动时 ， 恒减速 控制系统 投入工 作 ， 速度环和压 力环解 除封锁参 与 系统控 制。与此 同时 ， “ 制动减速度给定环节” 从与提 升机运 行速 度成 比例 的电 平信号开始 ， 按 照给定 的减速度 形成 速度 给定 曲线 ， 该给 定值加到速度调节器 ， 经过运算输 出与制动力 的大小成 比 例的电压信号 ， 经“ 油压形成环 节” 转换成油压 给定值 。该 给定值送到“ 压力调节 器” 与压 力反 馈相 比较后 形成 比例 82 方 向阀电流 ， 进 而控 制制 动力 的大小 ， 使 提升 机 的速 度 随 给定值变化并 达到预期 的减速度 。 为保 障制动 系统 的可靠运 行 和检测安 全制 动的功 能 异 常而设置 了一 套监 视 回路 ， 它 由零速检 测 、 解 除恒减 速 制动和故 障保 持组 成。当它动 作时 系统能 自动转 换为 恒 力矩 的二级制动 。同时监 视 电路 即使在 安全 制动 没有发 生时也是在不停地工作 。 1 零速检测 当测速机 T G1 检 测到速 度为零 ， 由继 电器 KA2 3给 出系统封 锁信号 ， 并且作 用 于泄油 回路 ， 保 证在停车时有 3倍静力矩施闸 。 2 解 除恒减 速 制动 。为 了判 断恒 减速 功 能 实现 与 否 ， 另外安装 了一 台测速机 TG2 ， 构成如下环节 的监 视 ① TG1的实际速 度 与 J H1的基 准 值通 过逻 辑 单 元 进 行 比 较 。如果两者的值相差大于事先设 定的数值 时， 监 视 回路 起作用 ， 继电器 KA2 1送 出解除恒 减速信号 。② 当安全制 动时 ， 第二个 积分 函数发生 器 J H2工作 ， 此 时与 J H1通 过 逻辑单元进行 比较 ， 如 果两 者的值 相差 大于设定 值时 ， 解 除恒减速。③安全制动时 ， J H2与 TGl的实际速度基准值 通过逻辑单元 进行 比较 。如果 两者 的值相差 大 于设 定 的 数值时 ， 解除恒减速 。 3 故 障保持 。在上述解除恒减速制动监视 电路动作 同时 ， 一个“ 非” 逻辑 信号 以“ 或” 门方式使 继 电器 KA2 2动 作并保持记忆作为故障信号 。 2 E 1 4 1 A恒减速液压 系统运行情 况及 问题 此系统 一年来 在 我 公 司运行 情 况总 体 良好 ， 故 障 率 低 ， 工 作制 动和安全 制动 的可 靠性 、 安全 性、 准确 性较高 。 但 因液压站 的阀件较多 ， 且 由于 国产液 压件质量 和密封性 较差 ， 液压站经常有渗漏 油情况发生 ， 日常维护量较大 3 结 语 目前 ， 国际矿井 提 升基 本 上使 用 的是 恒 减速 制 动 系 统 ， 而我国矿井 主提升机大部分仍 停 留在 以二 级制动系统 配套 的使用上 ， 与 国外以 S I E ME NS、 AB B公 司为代表 同类 产 品相 比， 我 国的产品稳定性 、 可靠性 差 ， 技术性 能和智能 化水平还很低 ， 尤 其是针对 如今矿 井开 采水 平越来 越深 ， 提升距离长 、 速度快 、 负载变化大 的现状 ， 对矿 井提升 的安 全性能提出 了更 高的要求 ， 作为一种先 进 、 可靠 、 成熟 的液 压制动系统 ， 恒减速系统将是今后矿 井主提升 制动系统 发 展 的 主要 方 向 。 作者简 介 敖金龙 1 9 7 7 一 ， 男 ， 江西 丰城人 ， 大 学本 科 ， 2 0 0 0年 毕业于重庆工业学院 现重庆理工 大学 机械工程 系机械 制造工 艺及设备专业 ， 机 电助理工程师 ， 现在江 西丰龙矿业 有限责任 公 司工作 。 收稿 日期 2 0 1 0 --0 1 1 7 编辑 胡中祺