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鋼纜膠帶液壓制動系統安全技術改造與優化

文檔作者：劉曉鵬戚小穎徐克誠文檔來源： 1．中平能化集團平煤股份十礦 2．中平能化集團許平煤業有限公司			點擊數：
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第16卷第4期(總第101期)
2011年8月
煤礦開 采
Coal mining Technology
Vo1．16No．4 (Series No．101)
August 2011
鋼纜膠帶液壓制動系統安全技術改造與優化
劉曉鵬 ，戚小穎 ，徐克誠
(1．中平能化集團平煤股份十礦，河南平頂山467021；2．中平能化集團許平煤業有限公司，河南平頂山467500)
[摘要] 以十礦己四鋼纜膠帶為實例，以制動性能的可靠性、安全性為目的，通過調節液壓
站溢流閥的設定值與改造電機控制方式，達到油泵電機連續運轉，實現恒壓控制，從而解決了閘間隙
過大或過小、電氣控制回路存在殘余電壓的聰患， 保證了安全生產。
[關鍵詞] 鋼纜膠帶；制動；溢流閥；閘間隙；殘余電壓；恒壓
[中圖分類號]TD534．5 [文獻標識碼]B [文章編號]1006-6225(2011)04-0086-03
Safety Technical Reformation and Optimization of Steel Belt，s Hydraulic System
作為現代化礦井的大型乘人運輸設備，鋼絲繩
牽引帶式輸送機具有運送能力大、安全系數高的優
點，其每小時可輸送原煤400t，運送人員1125人。
十礦己四鋼纜膠帶全長為1600m，平均坡度14．5。，
設計運煤量500t／h，膠帶運行速度：運煤 =
2．00m／s，運人I，2=1．50m／s，驗繩 =0．5m／s。
采用目前國際上先進的防爆交流四象限變頻調速技
術，采用交一直一交變頻，用4套變頻調速裝置控
制4臺電動機，每套變頻調速裝置單獨供電，即使
其中1臺變頻調速裝置出現故障，可以將其進行斷
電檢修，另外3套系統拖動鋼纜膠帶運轉。電控系
統通過PLC的A／D模擬量輸入和D／A模擬量的輸
出轉換，然后經PID控制器，經控制1和控制2的
OUT~給定0～10V電壓，任意調節速度反饋信號，
實現四象限變頻器同步，解決電機同步問題。
1 液壓盤式閘制動裝置結構及其工作原理
我國礦井制動裝置大多采用液壓盤式閘制動，
由液壓站、盤形閘和電控系統組成。其中液壓站是
制動系統的驅動和調節壓力機構，其穩定可靠運行
是礦井安全提升的必要保證，其性能和質量直接影
響設備和人身的安全。己四鋼纜膠帶使用的液壓站
為PY一140B型，是專門為大型膠帶機所配中、高
壓制動器配套設計制造的，和制動器組合成為制動
系統，是膠帶機運煤、運人及其設備安全可靠運行
的重要保證。本液壓站采用獨立結構形式，共有2
套油泵裝置，2套調壓及控制閥組，相互獨立、互
不影響，都設置在一個油箱外面，維修時不必揭開
油箱蓋就可以處理故障。
1．1 液壓站技術特征及作用
其制動油最大壓力14MPa，最大輸油量13L／
min，工作油溫不超過65~C，采用22號透平油或
者N32抗磨液壓油，蓄能器容積10L，充氮壓力
l0 —12MPa。
液壓站主要功能：
(1)在膠帶機正常運轉時，提供一定壓力的
液壓油，控制制動器松閘，而在膠帶機正常停車
時，可進行安全制動，并根據實際需要，可以使膠
帶機獲得二級制動效果，保證停車平穩。
(2)在一般事故狀態下，進行安全制動，保
證停車平穩，減少鋼絲繩對繩輪外套的磨損。
(3)在特殊事故狀態下，可進行緊急制動，
使制動器立即抱閘，確保系統安全。
1．2 液壓站工作原理
PY一140B液壓站由工作制動和安全制動兩部
分組成(圖1)。工作制動部分是由油泵、濾油器、
大皮囊蓄能器及調壓部分組成，安全制動部分是由
電磁閥、溢流閥及小皮囊蓄能器組成。
工作制動部分原理：系統油壓大小是由調壓部
分來完成的，通過調節溢流閥7手柄來確定系統油
壓。膠帶機正常工作時， 電磁閥G3，G4，G5，
G6，G7，G8處于通電狀態，壓力油可以進入盤形
制動器，使制動器處于開閘狀態。
正常停車時，為了停車平穩，應采用安全制動
方式停車，即G3，G4，G7電磁閥立即斷電，G5
電磁閥延時斷電。
安全制動部分是由電磁閥G4，G5，G7溢流閥
G10、小皮囊蓄能器14等組成。膠帶機正常工作
時，通過電磁閥G4，G5，G7及蓄能器14等做好
二級制動的準備，一旦膠帶機正常停止，或系統出
[收稿日期]201l一03—14
[作者簡介]劉曉鵬(1983一)，男，河南平頂LU人，助理工程師，從事機電運輸技術研究，現任礦機電運輸區副區長。
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劉曉鵬等：鋼纜膠帶液壓制動系統安全技術改造與優化 2011年第4期
圖1 己四鋼纜液壓制動系統
了故障，其中包括全礦停電，電磁閥G3，G4，G7
立即斷電，制動器的壓力油其中一路通過電磁閥
C3迅速流到油箱，另一路通過G4經過溢流閥10
后部分流回油箱，當制動器的油壓降到溢流閥10
調定的壓力時，就不再下降，由蓄能器來維持制動
器保持某一油壓值，此時，制動器所具備的制動力
矩使膠帶機系統能較好地滿足減速度的要求，經過
幾秒延時后，直流電磁閥G5延時斷電，蓄能器和
制動器的油迅速通過G5回到油箱，此時制動器立
即產生近似于膠帶機3倍靜力矩，使膠帶機系統處
于全制動狀態。其二級制動曲線如圖2。
圖2 二極制動曲線
當任何緊急情況發生時， 點的油壓迅速降到
日點，對應的時間t。為閘瓦的空行程時間，隨后立
即降到c點，經過t 的時間延長后到達D點，提
升系統在D點應停止運行。這時延時閥開始動作，
油壓由D點迅速降到E點。此刻，盤形制動器產
生近于3倍靜力矩將膠帶機閘住。
2 液壓站存在問題及解決方案
2．1 液壓站存在問題
己四鋼纜膠帶自投入運行以來，其運輸能力得
到廣泛認可，但其安全性能也一直受到很大關注。
在安裝初期，液壓系統存在著一些設計問題，主要
表現在以下2個方面：
(1)停車時經常出現電磁閥卡閥現象。
(2)壓力控制器調節范圍太大，存在著壓力
差，造成盤型閘運行時制動閘間隙不固定，下限時
蹭閘，上限時閘間隙超限。(《煤礦安全規程》規
定：盤型閘閘間隙不能超過2mm)。
2．2 消除殘余電壓
針對電磁閥卡閥現象，經過進一步地觀察檢驗
后發現，無論是運行1號液壓站還是運行2號液壓
站，相對應的另一套液壓站的電磁閥線圈之間存在
著大約50V的殘余電壓，這就使電磁閥釋放不徹
底，造成油路不暢通，從而制動閘不能正常投入工
作，這嚴重影響了己四鋼纜膠帶的運輸安全性能，
帶來了極大的安全隱患，必須予以解決。
經過認真分析電控圖(圖3)后發現，G3，
G4，G7帶電是由于廠家設計不合理，127V電壓經
過G6，G3G4G7，G3 G4 G7 ，K26 (安全繼電器，
正常工作時帶電)的常開接點形成閉合回路，從
而使線圈兩端具有大約50V的電壓。運行2號液
壓站時，1號液壓站的電磁閥G3 ，G4 ，G7 線圈
帶電也是此理。找到原因后，定下了改造方案
(圖4)：在原圖紙只有一對K32常開常閉接點控制
G6G6 ，G3 G4 G7 ，G3G4G7電磁閥的基礎上，增
加一組K32繼電器的常開常閉接點分別控制電磁
閥G3 G4 G7 與G3G4G7。由于K32繼電器只有2
組輔助接點，實際需要3組接點，故再與K32繼
電器并聯一個同型號的繼電器K32 ，以解決接點
不足的問題。
1一開1號液壓站時繼電器K1動作；
2一K26為安全繼電器；3一K28為松閘繼電器
圖3 原電磁閥控制
2．3 實現恒壓控制
己四鋼纜膠帶自投入運行以來，盤形閘間隙一
直是受關注的問題。通過壓力控制器的接點動作控
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總第101期 煤 礦 開采 2011年第4期
l～ 開1號液壓站時K1動作；
2一K26為安全繼電器；3一I(28為松閘繼電器
圖4 新電磁閥控制
制齒輪泵的自動啟、停，當油壓力等于或大于壓力
控制器設定的壓力上限時，該控制器發出一個開關
信號，使油泵自動停止；當油壓力小于調值時
(控制器自身有切換壓力差)，該控制器發出一個
反向的開關信號，使泵又自動啟動，這樣就把壓力
保持在上下限之間。由于上下限之間壓力差過大，
達到3MPa，使得在壓力下限調節閘間隙時，隨著
壓力緩慢損失，導致閘間隙過小，閘盤與盤形閘塊
之問摩擦加劇，也就是所說的“蹭閘”，導致系統
運行電流增大，降低了運輸效率，增加了能量損
耗；在壓力上限調節時，可能造成閘問隙大于
《煤礦安全規程》要求，存在嚴重的安全隱患。
經過研究論證，舍棄壓力控制器，當運行1號
液壓站時，按下“制動油泵合”按鈕，1號油泵開
始運轉，并保持連續運轉，同時改變溢流閥7的作
用，重新設定其溢流值，對其進行恒壓供油，將多
余的油壓通過溢流閥流回油箱。這樣就保持了系統
壓力的恒定，在此基礎上調節各個盤形閘塊的閘間
隙，從而穩定了閘間隙，解決了存在的安全隱患。
2．4 安裝冷卻器，降低油溫
采用齒輪泵長轉的方式，保持了壓力的恒定，
解決了盤形閘間隙的問題，但油泵的長期運轉加速
了油的循環，造成了液壓油溫度的升高，甚至接近
液壓油的極限溫度65℃ 。鑒于此情況，設計安裝
了1臺冷卻器(圖5)，把油從油箱內抽出，采用
水冷方式降低油溫，然后再回到油箱，最終徹底解
決了液壓站油溫升高過快的問題。
圖5 改造后液壓制動系統
3 結束語
液壓站電氣控制及液壓控制方面的改造后，經
過運轉觀察，其空負荷及重負荷運行時電機電流、
盤形閘間隙、頻率、正常停車滑行距離、緊急停車
滑行距離等指標均符合要求，殘余電壓已經消除，
液壓站各個電磁閥工作正常，從源頭上解決了盤型
閘塊抱閘不徹底、閘間隙不穩定的遺留問題，達到
安全制動的要求，在實際運行中液壓站溫度降低了
11℃左右，取得了良好的運轉效果，獲得了巨大的
安全效益。
[參考文獻]
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[J]．礦山機械，2000(8)：3l一32．
[2]高自正．高性能液壓制動電控系統的研究[J]．礦山機械，
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[3]馮新軍，王麗格，李躍鵬，等．礦井提升機液壓制動系統優
化改造[J]．煤礦安全，2010(7)：62—64．
[4]王廣．礦井提升機液壓站的改進[J]．大眾科技，2010
(4)：107，83． 【責任編輯：鄒正立]
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近日，山東省煤田地質局機械制造集團成功研制了RE400和RE600兩種型號的履帶式液壓鉆機。這兩型鉆機全
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