煤礦架空乘人裝置制動(dòng)液壓站電氣保護(hù)功能與運(yùn)行方式選擇

張子明

摘 要：煤礦架空乘人裝置作為一種簡(jiǎn)單實(shí)用高效的人員運(yùn)輸設(shè)備在煤礦廣泛應(yīng)用，隨著煤礦安全管理水平的提高，對(duì)安全配置提出了更高的要求。在配置工作制動(dòng)器的基礎(chǔ)上增設(shè)安全制動(dòng)器，直接作用于驅(qū)動(dòng)輪，實(shí)現(xiàn)更可靠制動(dòng)，能夠有效避免重大安全事故的發(fā)生。制動(dòng)液壓站為安全制動(dòng)器提供動(dòng)力，煤礦架空乘人裝置制動(dòng)液壓站電氣保護(hù)功能與運(yùn)行方式選擇對(duì)其運(yùn)行的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性起著至關(guān)重要的作用。

關(guān)鍵詞：制動(dòng)液壓站；電氣保護(hù)功能；運(yùn)行方式選擇

中圖分類號(hào)：TD82 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）31-0088-02

1 煤礦架空乘人裝置制動(dòng)液壓站簡(jiǎn)介

煤礦架空乘人裝置制動(dòng)液壓站由油箱、油泵、溢流閥、濾油器、單向閥，電磁閥和液壓盤式制動(dòng)器等組成，采用自然散熱方式。液壓盤式制動(dòng)器采用失效安全型結(jié)構(gòu)，架空乘人裝置起動(dòng)時(shí)制動(dòng)液壓站首先起動(dòng)，在油壓作用下將制動(dòng)器打開，正常運(yùn)行時(shí)液壓站沒有流量輸出，停車時(shí)制動(dòng)器在內(nèi)部碟簧作用下進(jìn)行制動(dòng)。煤礦架空乘人裝置配置雙系統(tǒng)液壓站和配套控制開關(guān)，當(dāng)其中一套液壓系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)能夠及時(shí)切換到另外一套系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行，有效提高設(shè)備運(yùn)行可靠性。

2 煤礦架空乘人裝置制動(dòng)液壓站電氣保護(hù)功能

煤礦架空乘人裝置制動(dòng)液壓站電氣保護(hù)功能包括溫度保護(hù)、壓力保護(hù)和液位保護(hù)。

2.1 溫度保護(hù)

溫度保護(hù)信號(hào)采集方式可選溫度變送器、溫度控制器和電接點(diǎn)溫度表。溫度變送器采集液壓站液壓油溫度模擬量信號(hào)，經(jīng)過控制系統(tǒng)PLC運(yùn)算處理，在液晶顯示屏上實(shí)時(shí)顯示液壓油溫度值。當(dāng)液壓油溫度達(dá)到設(shè)定上限溫度值時(shí)控制系統(tǒng)發(fā)出停車信號(hào)和報(bào)警信號(hào)。溫度控制器和電接點(diǎn)溫度表輸出開關(guān)量信號(hào)，當(dāng)液壓油溫度達(dá)到設(shè)定上限溫度值時(shí)控制系統(tǒng)發(fā)出停車信號(hào)和報(bào)警信號(hào)。

2.2 壓力保護(hù)

壓力保護(hù)信號(hào)采集方式可選壓力變送器、壓力控制器和電接點(diǎn)壓力表。壓力變送器用于采集液壓系統(tǒng)壓力模擬量信號(hào)，經(jīng)過控制系統(tǒng)PLC運(yùn)算處理，在液晶顯示屏上實(shí)時(shí)顯示液壓系統(tǒng)壓力值。當(dāng)液壓系統(tǒng)壓力低于或高于設(shè)定值時(shí)控制系統(tǒng)均發(fā)出停車信號(hào)和報(bào)警信號(hào)。壓力控制器和電接點(diǎn)壓力表輸出開關(guān)量信號(hào)，當(dāng)液壓系統(tǒng)壓力低于或高于設(shè)定值時(shí)控制系統(tǒng)均發(fā)出停車信號(hào)和報(bào)警信號(hào)。

2.3 油位保護(hù)

油位保護(hù)信號(hào)采集方式采用液位傳感器，安裝在液壓站油箱上蓋板上，用于監(jiān)測(cè)液壓站油箱油位。油箱油位不應(yīng)低于液位計(jì)下限位置，當(dāng)油位低于液位計(jì)下限時(shí)發(fā)出低油位保護(hù)信號(hào)，控制系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提示維護(hù)人員應(yīng)盡快補(bǔ)充液壓油。

3 煤礦架空乘人裝置制動(dòng)液壓站運(yùn)行方式選擇

煤礦架空乘人裝置制動(dòng)液壓站運(yùn)行方式分為連續(xù)運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

3.1 連續(xù)運(yùn)行

煤礦架空乘人裝置起動(dòng)后制動(dòng)液壓站沒有流量輸出，但電動(dòng)機(jī)及油泵繼續(xù)滿載運(yùn)行，油泵排出的高壓油全部經(jīng)過溢流閥回到油箱，消耗大量電能的同時(shí)增加電動(dòng)機(jī)和油泵磨損并使液壓油溫度升高，加速液壓油和密封件老化，影響使用壽命，增加運(yùn)行成本。采用自然散熱時(shí)需要大容積油箱增加散熱面積和更多液壓油，如果液壓油溫升超過允許值需增設(shè)散熱器，增加設(shè)備投資。

制動(dòng)液壓站油泵電動(dòng)機(jī)功率4kW，按每天連續(xù)運(yùn)行16小時(shí)計(jì)算，每年消耗電量：

4kW×16（小時(shí)）×30（天）×12（月）=23040kWh

按平均電費(fèi)1元/kWh計(jì)算，每年電費(fèi)支出：

23040kWh×1（元/kWh）=23040元

目前，鐵法能源公司各礦共有架空乘人裝置14臺(tái)，全部采用連續(xù)運(yùn)行方式每年電費(fèi)支出：

23040元×14（臺(tái)）=322560元

3.2 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

架空乘人裝置制動(dòng)液壓站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行需配置壓力控制器和蓄能器。壓力控制器用于監(jiān)測(cè)液壓系統(tǒng)壓力信號(hào)，蓄能器用于保持系統(tǒng)壓力。液壓站起動(dòng)后，當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到上限時(shí)油泵電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行，由蓄能器保持系統(tǒng)壓力。當(dāng)系統(tǒng)壓力低于下限值時(shí)油泵電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，系統(tǒng)壓力達(dá)到上限值時(shí)油泵停止運(yùn)行。液壓站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行設(shè)定上限動(dòng)作壓力8MPa，下限動(dòng)作壓力為6MPa。配置蓄能器的液壓系統(tǒng)必須設(shè)置安全卸壓回路，當(dāng)設(shè)備檢修時(shí)首先將液壓系統(tǒng)卸壓，從而保證檢修人員安全。

3.2.1 簡(jiǎn)易經(jīng)濟(jì)運(yùn)行控制

下面以礦用隔爆型壓力控制器控制礦用隔爆型分級(jí)閉鎖真空電磁起動(dòng)器為例，說明簡(jiǎn)易液壓站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行電氣控制原理。制動(dòng)液壓站簡(jiǎn)易經(jīng)濟(jì)運(yùn)行電氣原理圖見圖1。

圖1中：KA1-1為架空乘人裝置控系統(tǒng)中控制液壓站的繼電器常開接點(diǎn)，KAP（上）和KAP（下）分別為壓力控制器上限和下限常閉接點(diǎn)，KM真空接觸器，KM1為真空接觸器常開輔助接點(diǎn)。

工作原理：架空乘人裝置起動(dòng)時(shí)，架空乘人裝置控制系統(tǒng)中的繼電器KA1-1常開接點(diǎn)閉合，KM真空接觸器得電吸合，油泵電動(dòng)機(jī)起動(dòng)運(yùn)行，KM1真空接觸器常開輔助接點(diǎn)閉合。當(dāng)系統(tǒng)壓力升高到下限值時(shí)KAP（下）常閉接點(diǎn)斷開。由于KAP（上）常閉接點(diǎn)沒有斷開，KM真空接觸器保持吸合狀態(tài)，油泵繼續(xù)運(yùn)行，系統(tǒng)壓力繼續(xù)升高，達(dá)到上限值時(shí)KAP（上）常閉接點(diǎn)斷開，KM真空接觸器斷電釋放，油泵停止運(yùn)行。

盤式制動(dòng)器打開后液壓站不再向外部供油，由于蓄能器的作用，系統(tǒng)壓力在一段時(shí)間內(nèi)保持基本穩(wěn)定。但由于系統(tǒng)內(nèi)部泄漏等原因會(huì)使系統(tǒng)壓力逐漸下降，當(dāng)系統(tǒng)壓力低于上限值時(shí)，KAP（上）常閉接點(diǎn)閉合，但KM1真空接觸器常開輔助接點(diǎn)已經(jīng)斷開，油泵電機(jī)不能起動(dòng)。當(dāng)系統(tǒng)壓力低于下限值時(shí)，KAP（下）常閉接點(diǎn)閉合，真空接觸器KM吸合，油泵重新起動(dòng)向液壓系統(tǒng)補(bǔ)油，系統(tǒng)壓力迅速升高，達(dá)到上限值時(shí)停止運(yùn)行。架空乘人裝置停車時(shí)KA1-1常閉接點(diǎn)斷開，液壓站停止運(yùn)行。

雙系統(tǒng)液壓站采用簡(jiǎn)易經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式時(shí)，使用中間繼電器將壓力控制器的控制信號(hào)切換到控制回路中，實(shí)現(xiàn)雙系統(tǒng)液壓站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。endprint

3.2.2 智能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行控制

利用架空乘人裝置制動(dòng)液壓站配置的壓力變送器采集系統(tǒng)壓力模擬量信號(hào)，經(jīng)過PLC運(yùn)算處理，既作為液壓站壓力顯示信號(hào)又可作為壓力監(jiān)控信號(hào)。制動(dòng)液壓站智能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行時(shí)圖1中的KA1-1為控制液壓站運(yùn)行的繼電器常開接點(diǎn)，兩端分別連接礦用隔爆型分級(jí)閉鎖真空電磁起動(dòng)器的1#和9#控制線。架空乘人裝置起動(dòng)時(shí)，控制系統(tǒng)輸出液壓站起動(dòng)信號(hào)，KA1-1常開接點(diǎn)閉合，油泵起動(dòng)運(yùn)行。當(dāng)液壓站壓力達(dá)到設(shè)定上限值時(shí)控制系統(tǒng)輸出停止信號(hào)，KA1-1斷開，油泵停止運(yùn)行。由于蓄能器的作用，在一段時(shí)間內(nèi)液壓站壓力會(huì)基本保持穩(wěn)定，當(dāng)系統(tǒng)壓力下降到下限值時(shí)控制系統(tǒng)輸出液壓站起動(dòng)信號(hào)，油泵重新起動(dòng)向液壓系統(tǒng)補(bǔ)油，系統(tǒng)壓力迅速升高，達(dá)到上限值時(shí)停止運(yùn)行。由于壓力變送器安裝在雙系統(tǒng)液壓站共用出口，能夠?qū)θ我馔度脒\(yùn)行的液壓系統(tǒng)進(jìn)行壓力監(jiān)控。架空乘人裝置起動(dòng)后，控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控液壓站系統(tǒng)壓力變化，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

3.3 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效果分析

煤礦架空乘人裝置制動(dòng)液壓站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式介質(zhì)溫升非常小，只需少量液壓油和更小的油箱就能夠滿足運(yùn)行需要。液壓站初次起動(dòng)運(yùn)行時(shí)間與盤式制動(dòng)器油缸容積、蓄能器容積、高壓膠管長(zhǎng)度及系統(tǒng)壓力有關(guān)，一般不超過10秒。正常補(bǔ)油時(shí)間與蓄能器容積和系統(tǒng)壓力有關(guān)，一般為幾秒。油泵間斷運(yùn)行時(shí)間與系統(tǒng)內(nèi)部泄漏情況、蓄能器容積和系統(tǒng)壓力有關(guān)，一般為幾十分鐘甚至更長(zhǎng)時(shí)間。與連續(xù)運(yùn)行相比，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行時(shí)液壓系統(tǒng)壓力保持在上限和下限之間，油泵運(yùn)行時(shí)間很短，油泵停止運(yùn)行后蓄能器保持壓力時(shí)間很長(zhǎng)，節(jié)能效果非常顯著，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

液壓站簡(jiǎn)易經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式電氣原理簡(jiǎn)單，安裝調(diào)試方便，不需編程等復(fù)雜操作，對(duì)安裝及檢修人員技術(shù)水平要求不高。液壓站智能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式利用控制系統(tǒng)配置的壓力變送器，控制精度高，占用空間小，避免了重復(fù)配置，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，節(jié)省了資金投入。

4 結(jié)束語

煤礦架空乘人裝置制動(dòng)液壓站配置雙液壓系統(tǒng)，具有溫度保護(hù)、壓力保護(hù)和液位保護(hù)功能，能夠有效保證設(shè)備運(yùn)行的安全性和可靠性。制動(dòng)液壓站采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式能夠有效降低運(yùn)行成本，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，節(jié)約大量能源和費(fèi)用支出，是煤炭企業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排和提高經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑。

參考文獻(xiàn)：

[1]李俊成，郭剛.煤礦井下智能設(shè)備電氣控制實(shí)用技術(shù)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2014.

[2]王棟.煤礦設(shè)備電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014.

[3]邱國慶，周荃.液壓技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：人民郵電出版社，2012.endprint