礦用提升機(jī)系統(tǒng)制動(dòng)力矩的測(cè)試探討

郭二鵬

（山西正誠礦山安全技術(shù)研究所， 山西 晉城 048000）

引言

《煤礦安全規(guī)程》（2016 版）規(guī)定提升機(jī)制動(dòng)裝置產(chǎn)生的制動(dòng)力矩與實(shí)際提升最大載荷旋轉(zhuǎn)力矩之比K值不得小于3。

煤礦在用提升機(jī)系統(tǒng)安全檢測(cè)檢驗(yàn)規(guī)范AQ 1014—2005、AQ 1015—2005、AQ 1016—2005 中 明確規(guī)定：提升機(jī)的常用閘和保險(xiǎn)閘制動(dòng)時(shí)，所產(chǎn)生的制動(dòng)力矩與實(shí)際提升最大靜荷重旋轉(zhuǎn)力矩之比K值不得小于3[1]。

以上標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定中，僅給出了提升機(jī)制動(dòng)裝置產(chǎn)生的制動(dòng)力矩應(yīng)滿足的技術(shù)條件，但具體的測(cè)試方法沒有給出，本文根據(jù)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)中遇到的問題，具體介紹了幾種測(cè)試方法，以解決測(cè)試中遇到的各種問題。

1 提升機(jī)制動(dòng)力矩測(cè)試原理

制動(dòng)力矩的檢測(cè)是提升機(jī)性能測(cè)試的一項(xiàng)重要指標(biāo)，該項(xiàng)檢測(cè)屬于靜態(tài)測(cè)試的一部分，其原理是利用提升機(jī)測(cè)試儀及其輔助工具，模擬提升機(jī)制動(dòng)時(shí)的情況，通過不斷增加提升機(jī)的載荷，直到閘盤與制動(dòng)盤之間產(chǎn)生了相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，這個(gè)載荷即為該副閘瓦所產(chǎn)生的制動(dòng)力Fi，制動(dòng)力Fi與制動(dòng)半徑Ri（壓力傳感器與滾筒的連接點(diǎn)到滾筒中心軸線之間的距離）的乘積即為制動(dòng)力矩Mz，將提升機(jī)的所有閘瓦的制動(dòng)力矩相加即為該提升機(jī)系統(tǒng)的制動(dòng)力矩[2]。

式中：Mz為每副閘瓦實(shí)測(cè)制動(dòng)力矩之和，N·m；Fi為每副閘瓦施加的制動(dòng)力，N；Ri為檢測(cè)時(shí)，F(xiàn)i作用的制動(dòng)半徑，m。

根據(jù)提升機(jī)的不同類型，因地制宜采用不同的方法，大致可分為拉力傳感器法和壓力傳感器法。

2 壓力傳感器法測(cè)試制動(dòng)力矩

CTD21W 礦用提升機(jī)無線多參數(shù)測(cè)試儀作為提升機(jī)性能測(cè)試的第三代產(chǎn)品，其運(yùn)用了檢測(cè)技術(shù)、信號(hào)分析、計(jì)算機(jī)技術(shù)等，通過無線模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，使用方便、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。該設(shè)備用于纏繞式提升機(jī)系統(tǒng)測(cè)試制動(dòng)力矩，常采用壓力傳感器法。

2.1 測(cè)試位置的選擇

壓力傳感器法測(cè)試制動(dòng)力矩多用于纏繞式提升機(jī)，鑿井期間采用吊桶提升系統(tǒng)時(shí)，將吊桶停放在井口的安全門上，單繩纏繞式提升機(jī)系統(tǒng)將罐籠停在井口位置，使用鋼軌將井口封閉，將罐籠停放在鋼軌上；雙滾筒纏繞式提升機(jī)系統(tǒng)將兩側(cè)罐籠停在井筒中部位置，并增加相應(yīng)的配重，保證兩根鋼絲繩提升相同的重量[3]。

2.2 儀器設(shè)備的安裝及測(cè)試

1）選擇在纏繞式提升機(jī)定車孔處安裝制動(dòng)力輔助工具，轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒將擋繩板上的定車孔轉(zhuǎn)至合適位置，確保制動(dòng)力臂安裝后垂直投影面平整。

2）在制動(dòng)力臂底部安裝壓力傳感器，傳感器底部用千斤頂頂起，調(diào)整千斤頂和壓力傳感器的位置，保證兩者在同一垂線上，產(chǎn)生的壓力方向沿滾筒的切線方向。

3）關(guān)閉一副盤形閘抱住制動(dòng)盤，啟動(dòng)液壓站將其余制動(dòng)器的閘瓦完全打開。

4）將壓力傳感器通過無線模塊與主機(jī)連接好，測(cè)試儀在測(cè)試主界面下，進(jìn)入制動(dòng)力測(cè)試界面，輸入制動(dòng)半徑Ri。

5）點(diǎn)擊“開始”按鈕，進(jìn)入測(cè)試狀態(tài)，手搖千斤頂，此時(shí)測(cè)試儀顯示的制動(dòng)力不斷增大，當(dāng)測(cè)試儀制動(dòng)力Fi不再增加后，點(diǎn)擊“保存”按鈕，自動(dòng)保存該副閘的制動(dòng)力。

6）按3）—5）的步驟重復(fù)測(cè)試，直到所有制動(dòng)閘全測(cè)完，將所有制動(dòng)閘的制動(dòng)力Fi測(cè)完與制動(dòng)半徑Ri相乘，自動(dòng)生成制動(dòng)力矩Mz。設(shè)備安裝如圖1 所示。

從表4中可以看出，漳澤水庫的總氮和總磷都較高，據(jù)中國湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，2014年和2015年總氮均值大于2.0 mg/L，2014年和2015年總磷均值都等于0.11mg/L，2014年和2015年葉綠素a均值都大于10 mg/m3，2014年和2015年高錳酸鹽指數(shù)均值都大于4 mg/L，按單一指標(biāo)葉綠素來看，水質(zhì)是富營(yíng)養(yǎng)型，按總氮指標(biāo)看，水質(zhì)屬于超富營(yíng)養(yǎng)型，按總磷指標(biāo)看，水質(zhì)是富營(yíng)養(yǎng)型，按高錳酸鹽指數(shù)看，水質(zhì)是富營(yíng)養(yǎng)型，故需綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)最終確定水質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。

圖1 壓力傳感器法測(cè)試制動(dòng)力矩設(shè)備安裝示意圖

3 拉力傳感器法測(cè)試制動(dòng)力矩

摩擦式提升機(jī)系統(tǒng)由于無擋繩板，無固定制動(dòng)力輔助工具的定位孔，多用拉力傳感器法測(cè)試制動(dòng)力矩[4]。

3.1 測(cè)試位置的選擇

摩擦式提升機(jī)系統(tǒng)多用于深井開采，提升機(jī)房?jī)?nèi)大多安裝有天車，可利用天車來增加載荷。提升容器應(yīng)在空載狀態(tài)下進(jìn)行，兩側(cè)罐籠重量不同時(shí)，要在較輕側(cè)容器內(nèi)增加一定重量，保證鋼絲繩兩側(cè)等重，并將容器停在井筒交鋒位置。

3.2 儀器設(shè)備的安裝及測(cè)試（見圖2）

1）選擇滾筒切線方向上一壓塊，并將其螺帽擰下，安裝上提前加工好的壓板，再擰上螺帽，固定好壓板。將壓板與U 形環(huán)或帶繩扣的鋼絲繩連接，拉力傳感器一端與倒鏈和天車連接，另一端與繩扣連接。將拉力傳感器通過無線模塊與主機(jī)連接好。調(diào)整天車位置，保證天車與滾筒切線方向一致。

2）關(guān)閉一副盤形閘抱住制動(dòng)盤，啟動(dòng)液壓站將其余制動(dòng)器的閘瓦完全打開。

3）確保傳感器連接后，測(cè)試儀在測(cè)試主界面下，進(jìn)入制動(dòng)力測(cè)試界面，輸入制動(dòng)半徑Ri。

4）開始測(cè)試，拉動(dòng)倒鏈或開動(dòng)天車，逐漸加大拉力，此時(shí)測(cè)試儀顯示的制動(dòng)力不斷增大，拉動(dòng)倒鏈或開動(dòng)天車至測(cè)試儀制動(dòng)力Fi值不再增加，點(diǎn)擊“保存”按鈕，自動(dòng)保存該副閘的制動(dòng)力。

圖2 拉力傳感器法測(cè)試制動(dòng)力矩設(shè)備安裝示意圖

5）按2）—4）的步驟重復(fù)測(cè)試，直到所有的制動(dòng)閘制動(dòng)力測(cè)完，自動(dòng)生成提升機(jī)的制動(dòng)力矩Mz。

3.3 其他適用情況

1）利用提升機(jī)房?jī)?nèi)的天車和提升機(jī)擋繩板上的定車孔處穿一銷軸，測(cè)試位置選擇、儀器設(shè)備的安裝與摩擦式提升機(jī)相同。設(shè)備安裝如圖3 所示。

圖3 拉力傳感器法測(cè)試?yán)p繞式提升機(jī)制動(dòng)力矩設(shè)備安裝示意圖

2）若纏繞式提升機(jī)無法使用壓力傳感器法且提升機(jī)房?jī)?nèi)又無天車時(shí)，可以利用纏繞式提升機(jī)定車裝置的地錨螺栓作為固定點(diǎn)，與倒鏈、拉力傳感器連接測(cè)試制動(dòng)力矩。設(shè)備安裝如圖4 所示。

圖4 利用地錨螺栓測(cè)試?yán)p繞式提升機(jī)制動(dòng)力矩設(shè)備安裝示意圖

4 應(yīng)用實(shí)例

以某礦的JK-2×2 的纏繞式提升機(jī)為例，該提升機(jī)提升最大載荷3 000 kg，制動(dòng)半徑為1 m，實(shí)際提升最大靜載荷旋轉(zhuǎn)力矩Mj=32.32 kN·m。

使用CTD21W 礦用提升機(jī)無線多參數(shù)測(cè)試儀采用壓力傳感器法測(cè)得該提升機(jī)4 副制動(dòng)閘產(chǎn)生的總制動(dòng)力矩Mz=115.82 kN·m。

Mz=115.82 kN·m 與Mj=32.32 kN·m 的比值為3.5＞3，滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

5 安全注意事項(xiàng)

1）采用壓力傳感器法測(cè)試時(shí)，要密切觀察壓力傳感器和千斤頂是否傾斜，若傾斜角度大時(shí)應(yīng)卸壓整理好重新安裝，以防止傳感器與千斤頂脫落。

2）采用拉力傳感器法檢測(cè)時(shí)，倒鏈、鋼絲繩應(yīng)拉直且傳感器不打轉(zhuǎn)，倒鏈的小鏈可以順暢拉升后再將制動(dòng)力信號(hào)線的接頭與無線模塊連接。

3）測(cè)試完一副制動(dòng)閘后，進(jìn)行切換制動(dòng)閘的操作，要安排專人進(jìn)行操作，防止混淆，造成測(cè)試數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。

4）測(cè)試過程中，當(dāng)制動(dòng)盤與制動(dòng)閘產(chǎn)生相對(duì)位移時(shí)，不應(yīng)停止施加載荷，應(yīng)繼續(xù)施加載荷，直至制動(dòng)力不再變化后，再進(jìn)行記錄。

5）拉倒鏈之前要設(shè)置好警戒區(qū)域，除操作人員外，無關(guān)人員要在警戒區(qū)域以外。

6 結(jié)論

1）針對(duì)不同的提升機(jī)類型，根據(jù)提升機(jī)房?jī)?nèi)的實(shí)際情況，提出了多種可操作性強(qiáng)、安全系數(shù)高、準(zhǔn)確性好的測(cè)試提升機(jī)制動(dòng)力矩的方法。

2）總結(jié)日常檢測(cè)工作中的經(jīng)驗(yàn)，提出了在制動(dòng)力矩檢測(cè)過程中的安全注意事項(xiàng)，對(duì)提升機(jī)的制動(dòng)力矩檢測(cè)具有指導(dǎo)意義。