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煤矿提升机液压制动系统状态监测技术研究

发布时间:2021-07-03 15:11所属平台:学报论文发表咨询网浏览:

摘要:随着我国整体经济建设的快速发展,我国各行业发展迅速,使得我国对于能源的需求与日俱增。煤矿提升机是矿山重要的设备之一,是联系井下和地面的主要运输工具。随着科学技术的进步及用户需求的增长,矿井提升机的技术一直在快速发展。 关键词:煤矿提升

  摘要:随着我国整体经济建设的快速发展,我国各行业发展迅速,使得我国对于能源的需求与日俱增。煤矿提升机是矿山重要的设备之一,是联系井下和地面的主要运输工具。随着科学技术的进步及用户需求的增长,矿井提升机的技术一直在快速发展。

  关键词:煤矿提升机;液压制动系统;状态监测技术

煤矿机械

  引言

  高科技技术的快速发展加速我国提前进入现代化科学技术发展阶段,给予了各行业新的发展机遇和发展空间。近几年,提升机造成生产事故的发生仍存在,大部分为制动系统的故障,常见的有提升机坠罐、滑动和过卷事故。国内煤矿主要采用预防维修方法,一般定时间对设备进行维修,致使在实际过程中出现欠维修或过剩维修的情况。

  1国内提升机

  国产矿井提升机经历了一条从引进、消化、仿制到自主创新的历程。19世纪末,唐山开平矿务局从国外引入了当时世界最先进的蒸汽绞车,开启了中国矿井提升机的历史。1958年,洛阳矿山机器厂(现中信重工机械股份有限公司)成功研制出中国首台φ2.5m双筒提升机,开启了中国批量制造矿井提升机的历史。

  进入21世纪以来,以中信重工机械股份有限公司为代表的国内一大批制造企业对矿井提升机进行了技术改造升级,使提升机的规格、性能和精度都得到了全面提升。机械部分(主轴、卷筒和天轮等部件)的技术和安全可靠性已达到国际先进水平;高端电液闸控系统、中压三电平大容量变频系统等技术已经成熟并广泛应用。国内提升机经历了从小型到大型、从通用到特殊、从单机到成套的发展历程,已经能够满足国内矿山绝大部分的需求。

  近十年来,国内进口大型提升机的份额持续减少,提升机国产化实现了跨越成长。机械制造技术达到国外先进技术水平,电气控制、制动控制与国外差距一直在持续缩小,但电控PLC、IGBT、高精度传感器等器件,制动控制用的比例溢流阀和一部分轴承依然需要进口。从整体来说,中国矿井提升机技术与国外的差距越来越小。尤其近几年,中国在智能制造的驱动下,科研动力十足,提升机的技术进步更加明显。

  近几年来,具有中国自主知识产权的永磁电动机传动矿井提升机、新型电液制动矿井提升机和无人值守矿井提升机已经在矿山开始使用,迎合了国家发改委2020年《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》中“加强科技创新,实施机械化换人、自动化减人专项行动,提高智能装备的成套化和国产化水平”的要求。随着无绳提升机及各种矿井提升机新技术的不断出现,矿井提升机必将迎来新一轮的技术改革。

  2煤矿提升机液压制动系统状态监测技术

  2.1液压站监测设计

  1.泵用电机电流监测。主要目的为防止泵的电机损坏,采用BS41-N型交流传感器串联在电动机定子电流的感应回路中进行测量。2.液压站油温监测。油温过高,会使系统产热过大,致使液压站电磁阀器件损坏;油温过低,会使液压油黏稠度增大,致使油路阻塞,造成制动失效。

  2.2摩擦提升机滑绳保护系统设计方案

  在电机驱动下,利用钢丝绳牵引,通过摩擦轮衬垫与钢丝绳之间摩擦带动提升容器升降。为了确保提升机工作可靠,实时监控危险滑动状态,同步处理天轮和摩擦轮主轴编码器的脉冲输出。当脉冲数差异较大时,即在给定时间内天轮与摩擦轮的线速度具有较大的偏差,若相对位移超出允许的滑动限值,机械手制动副及时动作,抱紧钢丝绳。

  控回路采用传统的滑绳保护方案,基于天轮和摩擦轮主轴编码器的脉冲反馈,利用控制器辨识给定时间下脉冲序列之间的线速度偏移,从而间接估计钢丝绳的滑动位移;再与预设限值进行对比,滑动位移超限时电控液压阀上电,控制机械手制动、副抱紧钢丝绳,避免引发滑绳事故。同时,为了抑制提升不同负载时紧急制动或正常制动等操作产生的滑绳风险,针对力的可传性,在摩擦轮衬垫与主轴轮毂间安装应变片压力传感器,取所测压力和提升机输出功率等参数作为辅助控制回路的反馈信号。

  2.3提升机液压制动系统

  1.煤矿立井提升机液压制动系统的执行装置为盘式制动闸,主要分为液压型制动闸和电磁型制动闸,液压型盘式制动闸结构主要由连接轴、蝶形弹簧、连接螺栓、活塞、油缸、闸瓦、制动器体等组成。2.煤矿立井提升机液压制动系统的动力装置为液压站,主要控制着盘式制动闸的开合。液压站主要由截止阀、温度计、压力表、压力表开关、液动换向阀、弹簧蓄力器、电磁换向阀、单向阀、液压阀、溢流阀、电磁换向阀、电液调压装置、纸质过滤器、液压泵、电机、过滤器和油箱等组成。

  2.4主轴装置载荷

  单绳缠绕式提升机主要由主轴装置、天轮装置、液压制动系统、减速器、电动机、深度指示器等组成。其主轴装置所受的载荷主要来自于自重、容器(箕斗、罐笼、矿车等)自重、容器载重、提升钢丝绳自重以及楔形绳环与绳卡自重等。按照提升过程有提升开始、缠满1层、缠满2层(缠满3层)、提升终了4个工况;按照速度图有重载提升加速阶段、爬行阶段、等速阶段、重载提升减速阶段、重载下放减速阶段等。综合分析:重载提升开始加速阶段和提升终了(缠满2层或3层)阶段下主轴装置的受力相对较大。

  2.5电液制动技术

  矿井提升机制动经历了以重锤做制动力源(以油压松闸)、以重锤和压气做制动力源(工作制动用压气,紧急制动用压气和重锤)、以弹簧做制动力源(油压松闸)的发展历程。油压松闸液压制动系统的松闸动力来自于液压站提供的液压力,主控系统指令需要经过溢流阀、减压阀和换向阀等多个阀类部件,最终将液压泵松闸动力传递至液压机械闸制动单元。

  为克服液压系统抗污染能力差、系统复杂、维护工作量大、可靠性低等缺陷,研发了矿井提升机机械闸制动器。该制动器以弹簧做动力源,以电动机动力进行松闸,去掉了液压传动必须配置的液压站及液压管路系统,是一种无液压控制的提升机制动技术。当直线电动机电流从小到大变化时,直线电动机带动连接轴向离开制动闸瓦方向运动,使筒体里碟形弹簧受压缩,带动制动闸瓦离开制动盘,制动器处于松闸状态。

  反之,当直线电动机电流从大到小变化时,在碟形弹簧力的作用下,带动制动闸瓦逐渐向制动盘方向移动,当电流降到最低值时,制动闸瓦作用在制动盘上的正压力达到最大,提升机处于正常工作制动状态。当矿井提升机在提升过程中因突发事件需要紧急制动时,该制动器可以实现恒力矩二级制动。与液压制动技术相比,电动机机械制动技术省去了电能转化为液压能的中间环节,具有响应迅速、效率高的优点。

  工程论文投稿刊物:《西安工程大学学报》(双月刊)创刊于1986年,由西安工程大学主办。它以繁荣科学文化,发现、培养人才,促进学术交流,推动现代化建设为办刊宗旨,主要刊登纺织工程、环境科学与工程、化学化工、机械工程、信息技术与自动控制、管理工程、服装设计与工程以及基础学科等方面具有创见性或实用性的学术论文、研究简报及文献综述等。读者对象为自然科学工作者,高等院校教师及研究生等。

  结语

  加强煤矿提升机液压制动系统状态监测技术,液压制动控制系统结构,煤矿提升机液压制动系统监测参数,对相关技术监测参数进行了设计,并给出了相关传感器的选型。研究确保了煤矿的安全生产。

  参考文献

  [1]MaJunde,ZhangMeng.Researchonconditionmonitoringandfault

  diagnosistechnologyofpressureregulatingvalvehydraulicsystem

  [J].MachineTool&Hydraulics,2019,47(2):163-166.

  [2]ZhouGuanglin,ZhangJitong,LiuXuntao,etal.Researchonrelia-

  bilityofhoistdiscbrakesystembasedonfuzzydynamicfaulttree

  [J].JournalofChinaCoalSociety,2019,44(2):295-302.

  [3]袁泮泉.基于LabVIEW的矿井提升机运行状态监测与故障预警系统研究[D].邯郸:河北工程大学,2012.

  作者:张大巍

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《煤矿提升机液压制动系统状态监测技术研究》

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