提升机液压制动失效后备保护装置的研制.pdf

煤 炭 科 技 5 0 COAL S CI ENCE T ECHNOLOGY MAGAZI NE 2 0 1 1 年第 2期 No ． 2 2 01 1 文章编号 1 0 0 8 3 7 3 1 2 0 1 1 0 2 0 0 5 0 0 3 提升机液压制动失效后备保护装置的研制 周辉 ， 倪长敏 徐州矿务集团有限公司 生产技术部，江苏 徐州2 2 1 0 0 6 摘 要 目前， 矿井提升机液压制动系统存在液压系统 回油不畅， 系统的压力不足 ， 残压过 大等问题。 液压系统回油不畅一般很难被发现， 系统的压力不足， 残压过大则可通过加强检 修来预防。研究了一种矿井提升机液压制动系统失效后备保护装置， 在不改变原有制动系 统基本配置的基础上 ， 增加对制动系统 电控部分 ， 盘式制动器位 移， 盘 式制 动器压力 ， 电磁 阀阀芯位移 各个环节可能 出现 的故 障检测 ， 对检测到 的故 障作 出报警及判 断， 遇到原有 电 控 系统或液压 站 出现故 障导致无法 回油时用增加 的回油装置对 系统进行保护及 回油， 紧急 情况 时可实现保 护功 能。 关键词 液压 系统 ； 回油不畅 ； 检测 ； 报警； 判断； 紧急回油 中图分类号 T D 5 3 4 文献标志码 B 液压制动系统是矿井提升机的关键组成部分 ， 它的可靠性直接关 系到矿井提升机的安全运行。液 压制动 系统在实 际使用 中经 常出现失效而引发过 卷 、 蹲罐 、 坠箕斗等恶性事故。不论提升机控制系统 如何先进 ， 检测手段如何完善 ， 要使提升机安全可靠 地制动 ， 最终还要 由液压制动系统来完成 。 1 制动 系统存在的问题 目前， 液压制动系统存在的主要问题有 液压系 统 回油不畅， 系统压力不足 ， 残压过大等 。液压系统 回油不畅一般很难被发现 ， 系统压力不足， 残压过大 等则可通过加强检修来预防。 液压制动系统因工作 回路元件故 障造成盘形 闸 处不能及 时回油卸压 ，盘形 闸不能有效地实施对 闸 盘的制动而造成提升系统的“ 沉罐” 事故。此类事故 可归纳为以下几种情况 1 在绞车正常运行或停车时，带电的电磁阀 由于电磁铁烧毁或接点接触不 良导致电磁铁失效 ， 造成系统回油失效。 2 电磁铁动作但阀芯由于加工精度或其他原 因卡住 ， 造成 回油失效 。 3 回油孔被油 内污物或杂质堵塞 ，造成回油 失效。 4 由于加工工艺等原因， 阀芯位置偏差过大， 造成回油流量减少 ， 系统回油失效。 5 升压时正常 ， 降压回油时由于压力波动 ， 造成 阀芯位置偏差过大 ， 回油流量减少， 系统回油失效。 2 液压制动 系统失效后备保护装置的研究 以 T El 6 1 液压站为例 ， 一旦液压站上的 G ， 阀 、 G 阀或 比例阀损坏或回油管路堵塞 ， 将使绞车无法 实现正常停车制动与紧急制动 。 为此 ， 研究 了一种液 压系统失效后备保护装置 ，在不改变原有制动系统 基本配置的基础上 ，增加对制动系统各个环节可能 出现的故障的检测 ，对检测到的故障作 出报警及判 断，在遇到原有电控系统及液压站等出现故障无法 回油时，则可用增加的回油装置对系统进行保护及 回油 ， 实现最终的保护功能。 液压制动系统失效后备保护装置 由两个电磁阀 岛、 G ， 两个压力传感器 Y 、 Y ， 一个西 门子 S 7系列 P L C ， 一套原液压站电磁阀芯动作检测装置组成。 G ， 阀和 Y 压力传感器接通液压站 A管， G 阀和 Y 压 力传感器接通 B管。 系统失效后备保护装置原理如下 1 正常工作敞闸时 ，经过 t 时间后油压上升 到敞闸最大值， 紧急回油系统在延时t 。 时间后， 通过 压力变送器 Y 、 Y ，压力传感器及位移传感器判 断。若油压升高， 未检测到闸瓦制动器动作， 则判断 油路不畅并进行报警 ；若延时后油压值未升到相应 值 ， 闸瓦制动器未动作 ， 则判断为 K T电液 比例 阀故 2 0 1 1年第 2期 周 辉等 提升 机液压 制动失 效后备 保护 装置的 研制 5 1 障并进行报警。 2 工作制动故障判断流程如图 1 所示。正常 工作制动时， 给出停车信号经过 t 时间， 油压由敞闸 最大值下降到残压值以下，失效后备保护系统在延 时 t 时间后， 通过压力变送器 Y 。 、 Y ， 压力传感器 及位移传感器判断。 若油压降到残压以下， 且未检测 到闸瓦制动器动作， 则判断油路不畅并进行报警； 若 此 时提升容器超 出过卷 范围 ，回油系统 P L C驱动 、G 。 电磁阀动作 ， 将制动器 中的压力油卸荷 也可 由操作 司机判断按动手动 紧急卸荷按钮 ，手 动卸 荷 。 图 1 工作制动故障判断流程 3 井口位置故障判断流程如图 2 所示。原液 压系统发生故障后， 若提升容器接近井口位置， 检测 提升速度小于规定值 ， 应立即投入一级制动， 系统油 压直接从最大值降到残压值。失效后备保护系统将 图2 井口位置故障判断流程 检测 G ， 、 G 4 电磁换 向阀动作情况 ，回油系统延 时 t ， 时间 应设置 2 0 0 ms 左右 ， 若检测到 G ， 、 G 4 阀芯未 动作， 则判断 G 、 G 电磁阀失效， 报警并启动回油系 统 P L C驱动 G ， 、 电磁阀动作 ，将制动器中的油卸 荷。 若测到 G ， 、 G 4 阀芯动作， 而油压值未降到残压以 下， 则判断油管堵塞， 报警并启动回油系统 P L C驱 动 G 7 、 G 。 电磁阀动作， 将制动器中的油卸荷。 4 井 中位置故障判 断流程如 图 3所示 。液压 图 3 井中位置故障判断流程 系统发生故障后，提升机提升容器由后备保护深度 值算 出在井 中 即在二级制动未解除范围内 ， 则立 即投入二级制动， 液压站立即将 A管油压从最大值 降到零或残压以下 ， B组制动器油压降到溢流阀调 定的压力 值， 实现全制动。 回油系统延时 t ， 时间， 系统若检测到 G ， 阀芯未动作， 系统报警并启动回油 系统 P L C驱动 电磁阀动作 ，将制动器 A管中的 油卸荷 。系统再延时 t 4 时间后， 直接启动 G 。 电磁阀， 将 B管 中液压油卸载 ， 完成二级制动 。回油系统延 时t ， 时间， 系统若检测到 G 4 阀芯未动作 ， 则判断 G 4 电磁阀失效 ， 报警显示。二级制动延时后 ， 发出二级 制动信号， G 阀芯未动作，延时后 B管中的油压值 未降到零或残压以下， 则判断 电磁阀失效 ， 系统 报警并启动回油系统 P L C驱动 G 。 电磁阀动作 ， 将 煤 炭 科 技 5 2 COAL S CI ENCE TECHN0LOGY MAGAZI NE 2 0 1 1 年第 2期 No ．2 2 01l 文章编号 1 0 0 8 3 7 3 1 2 0 1 1 0 2 0 0 5 2 0 3 夺 ‘ 夺 ‘ 夺 ’ 夺 。 牛 。 幸 ‘ 夺 ‘ 寺 ‘ 夺 。 夺 ‘ 夺 ‘ 夺 ’ 牛 ’ 牵 ‘ 夺 ‘ 夺 争 ‘夺 ‘ 夺 ‘ 夺 ‘ 夺 ‘ 夺 ‘夺 夺 ‘ 夺 。 牵 。 争 辛 ’ 孛 ‘ 夺 ‘ 夺 ． 菩 煤 与瓦斯 突 出卮 险性 区域预测 ‘ ．夺 ． 夺 ． 争 ． 争 ． 夺 ． 夺 ． 争 ． 牵 ． 夺 ． 夺 ． 夺 ． 牵 ． 辛 ． 夺 ． 夺 ． 争 ． 夺 ． 夺 ． 夺 ． 幸 ． 争 ． 夺 ． 夺 ． ． 争 ． 夺 ． 夺 ． 争 ． 争 ． 夺 ． 争 徐伟 ， 华敬涛z ， 张明 杰2 1 ． 河南煤化集团 鹤壁煤业公司，河南 鹤壁4 5 8 0 1 0 ；2 ．河南理工大学，河南 焦作4 5 4 0 0 0 摘要 根据煤 的坚 固系数 ， 瓦斯放散初速度 ， 煤层瓦斯压力和含量 等瓦斯基础参数 ， 综合分 析鹤煤九矿 瓦斯地质特征和煤层破坏 情况 ，采用瓦斯地质理论 预测法和单一指标预测法 ， 完成 了鹤煤九矿二 煤 的突 出危 险性 区域预测 ， 为矿 井分 区分级 防治煤 - 9瓦斯 突 出提供 理 论依据。 关键词 瓦斯地质特征 ； 突出危险性 区域预测 中图分类号 T D 7 1 3 ． 2 文献标志码 B 鹤壁煤业公司九矿位于鹤壁煤 田的北部 ，生产 能力 6 0 0 k t ／ a ， 采用斜井 、 立井 、 暗斜井多水平开拓 ， 走向长壁分层或放顶煤开采。主采煤层为二 煤， 二 水平标高一 2 5 0 i n ， 三水平标高一 4 2 0 m。 现生产水平为 二水平 ， 共开拓 6个采 区， 回采了 2 3个采面。 矿井现 有两个 回采 面， 1 个备用面 ， 4个岩巷掘进头和 3个 煤巷掘进头。九矿历年矿井瓦斯等级鉴定均属高瓦 斯矿井。近年来 ， 随着采深 的增加 ， 瓦斯涌出量出现 增大的趋势 ，因此深部开采发生突出的危险性也会 增大。为了掌握二 煤的突出危险性 ， 为延伸 区的开 采提供科学的防突管理依据 ，对二 煤突出危险} 生 进行 了区域预测研究。 1 瓦斯地质条件及煤层破坏特征 九矿井田是一个以挤压为主的高瓦斯带，但相 对于鹤壁煤田南部的其他矿井， 井田构造较为简单。 九矿地质构造特征 ， 构造形态明显受新华夏系控制 ， 断层以 N E向的高角度斜交正断层为主。后来的断 块发展对后期的构造演化具有显著影响。在后期的 喜山构造运动中，来 自 不同方向的挤压应力对先期 存在的构造有一个改造、 发展的过程 ， 起到缓冲、 减 弱构造应力场的作用 ，使得井 田内的构造相对较简 单 ， 褶曲较宽缓。 根据对掘进巷道和采场的观测 ， 二 煤构造煤整体不太发育， 厚度较薄， 且不连续 ， 不属 于严重破坏的构造煤 。通过对采掘面的现场跟踪观 测 ， 构造煤多为 Ⅱ、 Ⅲ类 ， 仅在断层附近有少量 Ⅳ类 煤， 且厚度较薄， 破坏严重的构造煤普遍不发育 ， 煤 质较硬 ， 这有利于阻止煤与瓦斯突出。 分析鹤壁九矿及其地质特征可知 ，目前虽未发 生煤与瓦斯突出 ， 但随着开采深度的增加 ， 地应力 、 制动器 B管中的油卸荷。 系统若检测到 G 阀芯未动作，则判断 电磁 阀失效并报警显示 ； G 。 阀动作， B组紧急卸荷。 3 结论 通过现场试验各种工况下液压站的紧急回油装 置 ，均实现了遇到不同故障后在不改变原有电控系 统 、 液压站情况下的紧急回油 ， 有效解决了因矿井提 升系统液压站失效而引起的制动系统不能进行保护 的问题， 提高了矿井提升机的安全可靠性， 降低了事 故率， 对保证矿井安全生产具有重要意义。 作者简介 周 辉 1 9 6 7 一 ， 男， 江苏海门人， 1 9 9 0年毕 业于山东矿业学院机制专业， 徐州矿务集团有限公司生产技 术部高级工程师。 收稿 日期 2 0 1 0 1 2 3 0