大倾角下运带式输送机制动器液压系统的改造

 史安忠，郎贵辰

 （潞安集团潞宁煤业公司，山西  宁武  036700）

摘要：通过对井下11采区大倾角下运带式输送机盘式制动器突然制动刹车事故原因分析，经过对盘式制动器液压系统的论证，提出了技术改造内容和相关方法，达到了提高下运带式输送机运行安全性与可靠性的目的。

关键词：大倾角下运带式输送机；盘式制动器；液压系统中图分类号：TH222 

0  引言

 潞安集团潞宁孟家窑煤业公司设计能力240万吨／年的新建矿井，11采区大倾角下运带式输送机担负着11采区2号煤的原煤运输任务，盘式制动器是安装在电动机和减速机之间的一套制动装置，由制动缸和液压系统组成，制动缸成对安装在制动盘两侧，闸瓦靠制动缸内的碟形弹簧加压。正常运转时，盘式制动器发生过多次突然制动刹车事故，使带式输送机主驱动电机立即制动停止运转，造成强力胶带钢丝芯多处严重断丝事故，本文对故障原因进行分析，并提出改进措施。

1  大倾角下运带式输送机主要技术参数

 大倾角下运带式输送机( DTL140/120/3×500)主要技术参数如表1所示。

2大倾角下运带式输送机盘式制动器系统存在的缺点

 该11采区大倾角下运带式输送机风冷盘式制动器在正常运转时，盘式制动器多次突然制动刹车，将主驱动电机制动到报过载停机运转，后经分析为主溢流阀阀芯击穿后造成液压系统突然失压，使盘式制动器突然全力矩制动，造成事故。

2.1  溢流阀位置设置

 图为系统液压原理图，图中溢流阀的设置虽然防止了液压系统超压超限的发生，但是却增加了系统失压的危险性，因此将整个系统的可靠性全部放在一个始终处于溢流状态的溢流阀上是很不科学，也是很危险的，使带式输送机的安全运行产生了很多不确定性的因素。有可能出现不需要制动时（如液压系统故障）发生紧急制动；而需要制动时（如重载突然断电）又产生不了有效制动力矩（如节流阀阻塞等）的情况。在这种情况下，极易发生重大生产事故。

2.2  油泵电机工作制

 风冷盘式制动器油泵电机的工作制随该下运带式输送机工作制，长时间运转既浪费电能，又使液压油温度急剧升高，加速油质老化变质，同时由于长时间工作的原因也增加了电机的烧毁几率。电机一旦过热损坏，立即会造成全部制动头同时泄油制动，尤其会对大倾角下运带式输送机的运行造成很大的冲击。

2.3  油泵双回路冷备

 由于该风冷盘式制动器的泵站只能有一个油泵电机处在电控系统的实时控制中，故另一回路的油泵电机只能通过手动切换才能起作用，没有自动切换功能。在下运带式输送机运行过程中，如果风冷盘式制动器油泵电机发生故障，另一回路将起不到任何的安全防护作用，也极易造成事故的扩大化。

2.4三套风冷盘式制动器共用一趟回油路线

 三套风冷盘式制动器共用一趟回油路线，一方面，当风冷盘式制动器液压系统有一处失压，则三套风冷盘式制动器将同时动作；另一方面，当下运带式输送机需要制动时，假如溢流阀发生阻塞也将会造成三套风冷盘式制动器制动失效，从而产生下运带式输送机发生飞车的重大隐患。

2.5UPS不间断电源断电紧急停车

 假如该矿井下供电系统发生大面积停电事故，导致风冷盘式制动器的泵站突然失电，由于泵站没有UPS的电源支持，液压阀将起不到控制下运带式输送机平稳停车的作用，使制动器处于强力制动的状态，由于制动冲击过大，导致胶带的弹性振动和传动系统的机械冲击，极易造成胶带中的钢丝疲劳损毁，甚至发生断带等现象。

3  大倾角下运带式输送机盘式制动器系统的改造方法

 通过科学选用和改造瞬时多回路液压制动系统及相应配套的电控系统，彻底解决了上述下运带式输送机制动系统存在的问题，方法如下：

3.1  溢流阀位置重新布置

 图2为改造后的系统液压原理图。图2中，将该风冷盘式制动器液压系统的溢流阀重新设置在油泵6与液控单向阀9之间，不仅避免了系统发生超压超限的情况，而且在双重液控单向阀(9.1～9.6)的作用下不影响系统的工作端。

3.2  回路高可靠性制动

 将该风冷盘式制动器液压系统对制动器分成各不相关的4组（1#～4#回路）。无论是正常运行还是停车制动工况，4个回路同时失效的概率非常小，这就减少或避免了因误制动或关键时需要制动而不能制动引发的恶性事故。

3.3  恒减速比例制动

 当风冷盘式制动器电控箱接到制动信号（正常制动或紧急制动）后，电控箱依照PLC中不同的制动程序进行比例制动（制动时间和制动力矩不同），电磁球阀11失电，大流量比例溢流阀8会根据不同程序的设定赋值，实现整个系统的软制动，减小了刚性冲击。

 该紧急停车制动程序中设定的制动时间比正常制动设定的制动时间短（可以根据实际情况进行设定）。

3.4  设置UPS不间断电源实现断电时的可控制动

 对该盘式制动电控系统设置UPS不间断电源，确保在下运带式输送机重载运行过程中供电系统突然断电或紧急停车工况时，能够在不同载荷、不同运行工况下自动实现预定减速度的安全制动。

3.5  瞬时工作制动泵站

 对风冷盘式制动系统进行改造，采用瞬时工作制，一旦制动器达到松闸状态，系统泵站即停止运行，进而依靠进口的电磁球阀11. 1～11.4得电及蓄能器13进行可靠的保压。且压力传感器检测模块12实时对系统的压力进行在线监测，一旦系统压力降低到一定程度，立即自动启动泵站6.1或6.2进行补压，直至重新达到设定压力。避免由于动压保持松闸的长时工作制动带来高油温从而引起液压系统的泄漏，使溢流阀失效，油质下降，从而达到了降低能耗、提高设备使用寿命的目的。

3.6  可控式蓄能控制结构

 下运带式输送机正常运转时隔爆电磁阀18得电，蓄能器13起到为系统补液的作用。

 当风冷盘式制动器系统制动时，可以通过控制隔爆电磁换向阀18通断时长来控制皮带停车时间的长短。停车过程中电磁阀18得电时间越短，皮带制动时间越短；反之时间越长皮带制动时间越长。

3.7  双液压热备动力泵站

 对现有的风冷盘式制动系统液压泵站再增设一套泵站，采用一用一热备的方案，当一台液压泵6.1出现故障时，另一台液压泵6.2能自动投入运行，不影响生产以及制动功能和制动效果，待到检修时间再维修故障部分即可。

3.8  设备接口改造

 对4回路瞬时盘式制动器液压泵站和制动头连接时，需要将原先集中式的油管布置，重新两两对角配对连成4组，用4根单独的油管分别接到液压系统的4个回路上，实现4回路互不影响的制动系统。

 对风冷盘式制动系统的矿用隔爆兼本质安全型电控箱分别增加无源点启动与皮带机集控、返回节点与皮带机集控的通讯，从而实现制动系统与皮带集控的联动运行。

4结语

 对潞安集团潞宁孟家窑煤业公司井下11采区大倾角下运带式输送机盘式制动器的液压、供电、控制系统改造后，再未发生过盘式制动器突然制动刹车事故，杜绝了因制动系统而引发的事故，保证了大倾角下运带式输送机运行的安全性与可靠性，为井下安全生产创造了良好条件。