摘? 要：對(duì)煤礦提升系統(tǒng)制動(dòng)減速度的規(guī)定以及不同制動(dòng)性能的液壓站原理進(jìn)行闡述分析，通過對(duì)比和實(shí)例，說明可變力矩液壓站對(duì)斜巷提升制動(dòng)減速度的控制效果。

關(guān)鍵詞：斜巷提升;制動(dòng)減速度;液壓站

0? ? 引言

礦山提升方式主要有立井和斜井兩種，其中斜井提升占有相當(dāng)?shù)谋壤?，它的主要任?wù)是承載礦井提升人員、設(shè)備及物料。斜井提升設(shè)備均采用纏繞式提升機(jī)，多為盤型閘制動(dòng)，而煤礦斜井提升事故多與斜巷提升制動(dòng)不合理有關(guān)。

1? ? 提升機(jī)制動(dòng)性能的相關(guān)規(guī)定

提升機(jī)的安全運(yùn)行有兩大方面起決定性作用：調(diào)速和制動(dòng)。調(diào)速與電控系統(tǒng)關(guān)系密切，制動(dòng)性能則由制動(dòng)系統(tǒng)來決定。制動(dòng)液壓站及其電控系統(tǒng)，為提升機(jī)滾筒上的盤形制動(dòng)器提供可以調(diào)節(jié)的壓力油，使提升機(jī)正常地開閘運(yùn)行、減速制動(dòng)、抱閘停車及在緊急狀況下安全停車。提升機(jī)制動(dòng)性能也有兩大要素：制動(dòng)力和制動(dòng)減速度。對(duì)制動(dòng)力，《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：提升機(jī)發(fā)生機(jī)械制動(dòng)時(shí)，它的制動(dòng)閘形成的力矩與提升最大靜荷重時(shí)旋轉(zhuǎn)力矩之比K值要大于或等于3。同時(shí)，提升絞車安全制動(dòng)時(shí)，全部機(jī)械的減速度必須符合表1要求。

Ac=g（sin θ+fcos θ）

式中：Ac為自然減速度（m/s2）;g為重力加速度（m/s2）;θ為井巷傾角（°）;f為繩端載荷的運(yùn)行阻力系數(shù)。

以上說明，提升制動(dòng)系統(tǒng)不但要確保可靠地制動(dòng)，也要保證在一定制動(dòng)力下有合理的制動(dòng)減速度。過大或過小，都會(huì)給提升機(jī)的安全運(yùn)行帶來隱患。制動(dòng)力過大，制動(dòng)減速度大于提升系統(tǒng)的自然減速度，會(huì)出現(xiàn)松繩現(xiàn)象，將造成沖擊斷繩跑車事故;制動(dòng)力矩過小，不能及時(shí)使絞車停止運(yùn)行，將會(huì)造成過卷過放事故。

2? ? 提升制動(dòng)的實(shí)現(xiàn)方式

決定制動(dòng)系統(tǒng)性能的關(guān)鍵在于液壓站，目前，液壓站的制動(dòng)方式主要有恒力矩和恒減速。

恒力矩液壓站：恒力矩液壓站屬于開環(huán)控制系統(tǒng)，產(chǎn)生的制動(dòng)力矩在提升機(jī)提升和下降過程中都是恒定不變的，但由于上提及下方工況不同，容易造成在重載上提過程中制動(dòng)減速度大，而在重載下放過程中制動(dòng)減速度小，導(dǎo)致制動(dòng)過程不平穩(wěn)，降低設(shè)備的安全性能。

恒減速液壓站：能自動(dòng)調(diào)節(jié)制動(dòng)力矩，使提升機(jī)按照預(yù)先設(shè)定的減速度進(jìn)行制動(dòng)減速，在緊急制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)減速度不隨工況、負(fù)載的變化而變化，能始終按預(yù)設(shè)恒定的減速度值進(jìn)行減速制動(dòng)，大大提高了設(shè)備的運(yùn)行安全性。

恒減速液壓站具有良好的性能，但由于其造價(jià)昂貴，除在大型、特大型礦井有較多應(yīng)用外，在中小型礦井應(yīng)用較多的仍為恒力矩液壓站。

3? ? 斜巷提升的特殊性

從表1可看出，斜巷制動(dòng)減速度的取值較小。在斜巷提升中使用恒力矩液壓站，提升機(jī)的制動(dòng)減速度往往達(dá)不到要求。如在《煤礦安全規(guī)程解讀》中有某斜井提升案例：“按提升重載計(jì)算的最大制動(dòng)力矩為270.5 kNm，按下放重載制動(dòng)減速度0.75 m/s2計(jì)算的最小制動(dòng)力矩為300 kNm，顯然，最大制動(dòng)力矩小于規(guī)程要求的最小制動(dòng)力矩。如滿足下放重載制動(dòng)減速度的要求，則在上提重載緊急制動(dòng)時(shí)必然出現(xiàn)松繩事故;如滿足上提重載自然減速度的要求，則在下放重載緊急制動(dòng)時(shí)制動(dòng)減速度小于0.75 m/s2，而產(chǎn)生矛盾。”

為了較好地解決上述問題，除采用前面提到的恒減速液壓站外，在中小型礦井中也較多應(yīng)用可變力矩液壓站來實(shí)現(xiàn)理想的效果。

4? ? 可變力矩液壓站性能及應(yīng)用

近年來，兼顧恒力矩和恒減速液壓站部分優(yōu)越性能的可變力矩液壓站技術(shù)開始在煤礦應(yīng)用，其因性價(jià)比和實(shí)用性較高在中小型礦井受到歡迎?？勺兞刂苿?dòng)方式能彌補(bǔ)恒力矩制動(dòng)的不足，通過對(duì)工況的具體計(jì)算，可事先設(shè)定制動(dòng)力矩，使斜巷絞車上提重載和下放重載兩種不同工況可以施加不同的制動(dòng)力矩，即提升重載時(shí)采用較小的制動(dòng)力矩，下放重載時(shí)采用較大的制動(dòng)力矩，從而使絞車在不同工況下獲得理想的制動(dòng)減速度，保證制動(dòng)減速過程平穩(wěn)、可靠，很好地解決了斜巷提升機(jī)運(yùn)行中緊急制動(dòng)減速度不合理對(duì)提升設(shè)備造成沖擊的問題。

可變力矩液壓站采用二級(jí)制動(dòng)形式，如圖1所示：通過比例溢流閥8設(shè)定系統(tǒng)壓力，同時(shí)可通過調(diào)節(jié)比例溢流閥控制電壓的大小來實(shí)現(xiàn)油壓的變化，從而達(dá)到調(diào)節(jié)制動(dòng)力矩的目的，實(shí)現(xiàn)工作制動(dòng)。同時(shí)，通過比例溢流閥10不同的設(shè)定值，可實(shí)現(xiàn)安全緊急制動(dòng)力可調(diào)。調(diào)定二級(jí)制動(dòng)的第一級(jí)制動(dòng)油壓值：根據(jù)實(shí)際工況計(jì)算值，將上提和下放工況分別給定合適的電壓值至比例溢流閥，對(duì)應(yīng)兩種油壓值。兩個(gè)值分別調(diào)定后，通過控制程序?qū)⑸咸岷拖路殴r的二級(jí)制動(dòng)設(shè)定值與提升機(jī)的上提和下放工況對(duì)應(yīng)起來。這樣，在提升機(jī)緊急停車時(shí)，通過不同的給定值可以使盤形制動(dòng)器的油壓值迅速降低到預(yù)先調(diào)定的某一值，由于設(shè)定值不同，上提和下放產(chǎn)生不同的一級(jí)制動(dòng)力，獲得的減速度也不同;經(jīng)延時(shí)后，盤形制動(dòng)器的全部油壓值迅速回零，使系統(tǒng)處于全制動(dòng)狀態(tài)。

某礦井副斜井，斜井長(zhǎng)350 m，坡度28°，提升機(jī)型號(hào)JK-

2.5*2.0/20，原液壓站型號(hào)B101H，最大提升速度5 m/s，實(shí)測(cè)上提重載制動(dòng)減速度5.1 m/s2，已超過自然減速度4.83 m/s2。2018年，經(jīng)過調(diào)研比對(duì)，液壓站更換為E6163U型，通過對(duì)系統(tǒng)工況進(jìn)行計(jì)算，將上提和下放壓力分別預(yù)設(shè)為3 MPa和2.5 MPa，通過實(shí)測(cè)和驗(yàn)算，上提和下放過程的制動(dòng)減速度分別為4.17 m/s2和2.78 m/s2，滿足要求。設(shè)備投運(yùn)以來運(yùn)行可靠，說明可變力矩液壓站能滿足斜巷提升不同工況制動(dòng)減速帶控制的需要，提高了斜巷提升安全可靠性。

5? ? 結(jié)語

恒減速液壓站和可變力矩液壓站均能實(shí)現(xiàn)對(duì)不同工況下提升制動(dòng)減速度的控制，而可變力矩液壓站可以通過不同的預(yù)設(shè)值，在上提和下放不同工況條件下對(duì)提升機(jī)施加不同的制動(dòng)力，得到合理的制動(dòng)減速度，性價(jià)比較高，已在中小型煤礦得到大量成功應(yīng)用。

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[3] 劉同欣.斜井提升系統(tǒng)安全制動(dòng)力矩分析[J].礦山機(jī)械，2015，43（2）：48-49.

收稿日期：2020-06-23

作者簡(jiǎn)介：金建國（1970—），男，河南信陽人，工程師，從事煤礦機(jī)電運(yùn)輸技術(shù)管理工作。