淺析林西礦四號(hào)井提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)改造方案

摘要：林西礦四號(hào)井提升機(jī)及其制動(dòng)系統(tǒng)已服役超過(guò)70年，系統(tǒng)嚴(yán)重老化，原有的制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與功能已不能完全滿足《煤礦安全規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定，不具備安全生產(chǎn)條件，為此對(duì)四號(hào)井提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了改造。經(jīng)過(guò)多次論證和方案比較，徑向杠桿液壓彈簧閘改造方案較為適合四號(hào)井提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)改造。系統(tǒng)改造完成后，提高了提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的安全可靠性、制動(dòng)效能和操縱性能，減少了設(shè)備維護(hù)量，滿足煤礦的安全生產(chǎn)需要。

關(guān)鍵詞：提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng);改造;彈簧閘;二級(jí)制動(dòng)

0 引言

礦井提升機(jī)是煤礦生產(chǎn)中的重要設(shè)備，是確保整個(gè)礦井安全生產(chǎn)的“咽喉”，而制動(dòng)系統(tǒng)是礦井提升機(jī)必不可少的關(guān)鍵組成部分，也是保障礦井提升機(jī)安全可靠運(yùn)行的重要部件之一。

1 提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)現(xiàn)狀

四號(hào)井為我公司副井，擔(dān)負(fù)著該區(qū)域人員及物料的提升工作，提升機(jī)型號(hào)為單圓柱雙圓錐型，滾筒最大直徑7 m、最小直徑4.5 m，寬3.2 m，提升電動(dòng)機(jī)型號(hào)為MPC108/200，功率2 200 kW，由英國(guó)制造。提升機(jī)電控系統(tǒng)后期改造為采用中礦生產(chǎn)的ASCS數(shù)字化控制系統(tǒng)。提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)形式為角移式液壓制動(dòng)閘，由閘體、連桿、重錘、安全缸、三通、四通、蓄油缸、制動(dòng)油泵、油箱等組成。該制動(dòng)系統(tǒng)操控杠桿傳動(dòng)的系統(tǒng)比較復(fù)雜，環(huán)節(jié)多，導(dǎo)致出現(xiàn)故障的概率較大，且該制動(dòng)系統(tǒng)投用年限長(zhǎng)，形式老舊，制動(dòng)系統(tǒng)配件難以購(gòu)置，與改造后的電控系統(tǒng)難以對(duì)接?，F(xiàn)有制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與功能不能實(shí)現(xiàn)二級(jí)制動(dòng)，無(wú)法滿足《煤礦安全規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定，給四號(hào)井的安全運(yùn)轉(zhuǎn)帶來(lái)很多隱患。因此，對(duì)四號(hào)井提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的改造勢(shì)在必行。

2 制動(dòng)系統(tǒng)改造原則

（1）改造后的提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)，其制動(dòng)空動(dòng)時(shí)間、閘間隙、制動(dòng)力矩、制動(dòng)減速度等參數(shù)必須滿足我公司四號(hào)井使用要求，且符合《煤礦安全規(guī)程》相關(guān)規(guī)定;（2）四號(hào)井提升機(jī)使用年限較長(zhǎng)，具有一定的煤礦歷史文化價(jià)值，在滿足安全使用的前提下，應(yīng)最大限度地保護(hù)其完整性;（3）改造后的制動(dòng)系統(tǒng)能與改造后的電控系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操作，且性能可靠;（4）新加設(shè)備設(shè)施占地面積小，不能影響其他設(shè)備設(shè)施的日常檢修檢驗(yàn);（5）采用較低的經(jīng)濟(jì)投入、較短的施工周期、較少的人工完成此次改造。

3 改造方案的選擇

目前國(guó)內(nèi)技術(shù)先進(jìn)且應(yīng)用較成熟的制動(dòng)系統(tǒng)主要為液壓彈簧閘，有3種常用的結(jié)構(gòu)形式：（1）軸向制動(dòng)的液壓彈簧閘，俗稱盤(pán)形閘;（2）徑向直推液壓彈簧閘;（3）徑向杠桿液壓彈簧閘。以上3種液壓彈簧閘中，盤(pán)形閘因具有其他兩種制動(dòng)形式所不具備的優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛應(yīng)用。我公司四號(hào)井提升機(jī)如果采用盤(pán)形閘改造方案，需要拆除原有制動(dòng)杠桿和閘扇等部件，改變滾筒結(jié)構(gòu)，將原來(lái)的制動(dòng)輪改變?yōu)橹苿?dòng)盤(pán)，重新拼裝基座。提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)性能及安全性雖然得到了保障，但其改造成本偏高、施工停運(yùn)周期長(zhǎng)，不符合改造原則。

我公司四號(hào)井提升機(jī)如果采用徑向直推液壓彈簧閘改造方案，雖然制動(dòng)性能及安全性同樣得到了保障，改造成本偏低、施工停運(yùn)周期有所縮短，但仍需要拆除原有制動(dòng)閘系，重新拼裝，對(duì)現(xiàn)有設(shè)備設(shè)施改動(dòng)仍較大，不是最佳選擇。

我公司四號(hào)井提升機(jī)如果采用徑向杠桿液壓彈簧閘改造方案，在保障制動(dòng)性能和安全性的同時(shí)，還能夠保留原絞車的滾筒及制動(dòng)輪，保留原制動(dòng)系統(tǒng)的閘系結(jié)構(gòu)，僅在布局上有一定改動(dòng)，改造成本最低、施工停運(yùn)周期最短，為最佳改造方案。

4 徑向杠桿液壓彈簧閘具體改造方案

將現(xiàn)有油壓連桿制動(dòng)改造為液壓-彈簧式制動(dòng)，由液壓站控制彈簧驅(qū)動(dòng)器取代制動(dòng)油泵、油箱、重錘、三通、四通、蓄油缸、閘拉桿等部件。將現(xiàn)有提升機(jī)的老式角移結(jié)構(gòu)改變?yōu)樾率浇且平Y(jié)構(gòu)，液壓-彈簧驅(qū)動(dòng)器具有結(jié)構(gòu)緊湊、互換性強(qiáng)、動(dòng)作靈活、制動(dòng)可靠等諸多優(yōu)點(diǎn)，采用比例閥調(diào)壓方式，其重復(fù)精度、響應(yīng)速度等得到大幅提高，從而使制動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性更強(qiáng)。改造后的制動(dòng)系統(tǒng)在克服老式角移閘缺點(diǎn)的同時(shí)，可以最大限度地保留現(xiàn)有設(shè)備的原貌，提升機(jī)司機(jī)操作變化不大，易熟練掌握。同時(shí)，采用兩套中高壓、大流量、完全獨(dú)立的供油系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，液壓站具有電氣延時(shí)功能，保證在緊急制動(dòng)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)二級(jí)制動(dòng)，最大限度地保證安全生產(chǎn)，并滿足《煤礦安全規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定。液壓站占地面積小，改造后原有制動(dòng)系統(tǒng)的大部分部件雖然脫離了提升機(jī)，但仍可以保留不必拆除。

5 原有制動(dòng)系統(tǒng)操作

制動(dòng)油泵處于開(kāi)啟狀態(tài)，司機(jī)操作閘把，蓄油缸儲(chǔ)備的壓力通過(guò)三通、四通傳遞給安全閘缸，使重錘抬起，帶動(dòng)閘拉桿完成敞閘，提升到位后由司機(jī)操作閘把，由連桿控制三通、四通泄油，使重錘落下，帶動(dòng)閘拉桿完成合閘。該系統(tǒng)制動(dòng)過(guò)程需全程由人工控制，不能接入電控系統(tǒng)PLC程序，無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

6 改造后的制動(dòng)系統(tǒng)操作

液壓站處于工作狀態(tài)，司機(jī)操作閘把，通過(guò)電控系統(tǒng)PLC程序控制液壓站各個(gè)電磁閘閥，將壓力油通過(guò)油缸傳遞到彈簧驅(qū)動(dòng)器，帶動(dòng)閘拉桿完成敞閘;提升到位后，由司機(jī)操作閘把，通過(guò)電控系統(tǒng)PLC程序控制液壓站各個(gè)電磁閘閥，使壓力油回流，油缸收縮，彈簧驅(qū)動(dòng)器帶動(dòng)閘拉桿完成合閘。改造后的制動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)接入電控系統(tǒng)，可全程由PLC系統(tǒng)控制完成以上操作，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)操作。改造前后的制動(dòng)閘示意圖分別如圖1、圖2所示。

下面將我公司四號(hào)井提升機(jī)原有制動(dòng)系統(tǒng)與新制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析比較，如表1所示。

通過(guò)表1分析比較可知，四號(hào)井提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)改造，原制動(dòng)系統(tǒng)存在的安全性低、無(wú)二級(jí)制動(dòng)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護(hù)難、配件可替代性差、與電控系統(tǒng)不能融合等問(wèn)題都能得到有效解決。改造后的制動(dòng)系統(tǒng)具有安全可靠、動(dòng)作靈敏、制動(dòng)速度快、制動(dòng)平穩(wěn)、制動(dòng)力調(diào)節(jié)范圍廣、維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，有效地提高了礦用提升機(jī)的制動(dòng)安全系數(shù)。該系統(tǒng)改造對(duì)提升機(jī)整體系統(tǒng)改動(dòng)小，改造成本低，施工周期短，能夠最大限度地減少我公司的經(jīng)濟(jì)投入，縮短施工周期。

7 結(jié)語(yǔ)

我公司四號(hào)井提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)采用徑向杠桿液壓彈簧閘改造方案，改善了原有制動(dòng)系統(tǒng)的諸多問(wèn)題，結(jié)合制動(dòng)性能、安全可靠性、改造成本、改造周期、調(diào)整維護(hù)成本以及造型美觀等各項(xiàng)指標(biāo)考慮，此方案是最佳選擇。

收稿日期：2020-07-06

作者簡(jiǎn)介：潘偉偉（1980—），男，河北唐山人，工程師，研究方向：煤礦機(jī)電。