矿井提升机液压盘形制动系统可靠性分析及监测装置探讨

2019-03-25任军

中国科技纵横 2019年2期

任军

摘要：在矿井提升机部件设置中，制动器是保障矿井生产经营最重要的设备之一。常见的液压盘式制动器有盘闸和块闸两个部分，它能产生制动力矩直接作用于制动轮、制动盘直接作用于制动轮或制动盘。因此，通过对盘式制动器的可靠性及检测分析，能够工业矿产研究做出一定帮助。

关键词：盘形制动系统;可靠性;检测分析

中图分类号：TD534 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）02-0079-02

矿井提升机主要运用在矿井提升系统在对井筒提升矿、矸石、煤炭、设备的沿提。同样，它也要兼顾人员升降和设备、工具材料运输的功能。作为联系矿井井下和地面主要提升运输工具，矿井提升机对矿井的生产有着重要的影响。为了保持提升机的安全运营，制动装置作为矿井提升机重要组成部分关联着设备运行的安全。为了保护设备运输的安全性和可靠性、完善自动化流程、减少设备运行频率和维修量、增强提升机使用寿命。制动系统的可靠性的建设能够做到隐患排查和风险的防微杜渐。可见，提升液压盘形制动系统的可靠性对矿井生产意义重大。

1 对液壓盘形制动系统可靠性分析

液压盘形制动系统的可靠性和常见的工业设备一样，具有“固有可靠性”与“使用可靠性”的区分。

设备制造的设计原理和使用材料是影响固有可靠性的因素，受设计工艺的和材料的影响，这种盘形制动系统从出厂便决定了自身性质，不能进行维修，很大程度上只能通过设备更换的方式达到使用维护要求。如特制的蝶型弹簧发生损坏直接对系统的动力矩造成影响，只有更换新的蝶型弹簧才能恢复制动器原有可靠性。而因为材料质量的原因闸瓦与闸盘之间的摩擦系数发生变化降低动力矩效益，也只能通过更换才能维持原有状态。可见，“固有可靠性”对于液压盘形制动系统有着重要的影响。

“使用可靠性”反应的是制动器在矿业工作时无法避免的因素，在日常实际运行中，安装、维护、操作等方面必然会对设备造成影响。而常见机械的老化、锈蚀、人为操作不当也会影响“可靠性”。通过专业人员的维修和处理，“使用可靠性”能够得到恢复和保障。如在矿井提升机中，经过闸瓦的长期磨损后会导致机械之间间隙变大。经过人工精细化调整即可恢复原有可靠性。同时，一些液压零件发展损耗或故障，人工及时维修和巡检也能让自动器的可靠性达到需求标准。

综上所述，固有可靠性和使用可靠性都会对制动器造成影响。就生产原理和处理难易程度而言，固有可靠性会受到使用可靠性的限制，因此提升使用可靠性，能最大程度地提升制动器的各项功能，维护设备的安全运行。只有将制动器的固有可靠性与使用可靠性功能串联实现，才能保障制动器工作的可靠性。

2 对提升机液压盘形制动系统常见故障原理分析

2.1 盘形制动系统故障原理分析

提升机液压盘形制动系统构造复杂，内部制动器还涉及到液压站、电控系统等系统和设备，针对常见的针对盘形制动器原理，主要有以下失效分析：

当制动器失效时，故障原因可能是操作故障、电气故障、制动器故障。其中操作故障和电气故障都能及时排除，制动器故障影响较大，且因素较多。一方面可能是缺乏动力如油压不足、油量较低所致;另一方面和主要制动力有关，如闸失效或液压站出现故障等。常见的影响较大的现象如下：（1）制动力矩的缺失导致了提升机在安全制动或减速时候没有足够的动力，从而发生事故。（2）液压站自身发生故障不能实现开闸任务导致制动失效。以上分析了制动系统发生原因和频率，通过可靠性的定量分析，能够实现降低风险提升安全质量的目的。

2.2 制动器的故障产生模式分析

实际上，盘式制动器的故障并不都会对设备造成重大损害，常见的故障大多是缩短设备寿命、妨碍操作流程。只有一些极为危险的故障形式会对设备和矿井的安全造成影响，演变为事故。可见，对故障产生模式进行分析，能够对制动器产生的后果或者进项进行正确评估，降低成本，提供运营效率。

制动的系统运行是由①零件、②组件、③功能件三个部分组成。零件指的是无法被细化拆分的单个部件，不能单独实现系统运行功能;组件指的是如电液调压、电磁阀等由于多个零件构成能够在系统中有特殊功能的各部件;功能件能够实现子系统的功能，是由多个零件组成，是制动器的核心部件，如液压站、控制台。

通常情况下，微小的部件影响也会导致提升其制动故障，影响着制动器力矩和提升机速度，对矿井工作造成影响。当然，功能件是造成制动力矩最直观的影响，核心运行设备出现故障，对提升机的制动能力进行降级或受阻，这导致提升机因制动力矩缺乏在规定的时间内无法启动，或在预定时间内无法实现制动停车，直接威胁到提升机的安全使用。对此，一定要制动器的故障产生重视，降低速度和力矩失衡带来的安全风险和经济损失。

3 制动器工作可靠性控制分析

3.1 工作可靠性控制

在传统的提升机液压盘形制动系统中，仅仅液压站动力部分存在能储备关系、多副盘形闸之间的制动力矩则系统是并联关系，制动系统各个单位都是串联关系。复杂的关系加大了制动器控制工作可靠性的难度。对工作可靠性的控制主要分为现场和理论两种形式。理论是基于计算式控制技术上对制动器关键部分进行可行性计算分析，不过计算结果具有一定的抽象性，仅为指导分析作用。对于现场控制而言，现场评定分析了提升机在实际操作中的寿命数据，将制动机的制动器的MTBF、λ和寿命分布都进行了参数估计，可见，现场虽然程序复杂但是操作简单，适用范围广。

3.2 制动器维护可靠性控制

通过实践经验可知，通过定期的维护巡检能够让制动器在正常情况下排除隐患为提升机发挥应有的功能。一些经久失修不加保养的机器往往藏匿着使用风险和故障隐患。对此，为对制动器进行可靠性的维护对矿工也有着重要的影响。

常见的维护控制离不开以下三个方面的维护：①闸盘污染可靠性控制、②设备简体调整如：闸瓦与闸盘之间的间隙调整;③液压站的控制。

闸盘污染可靠性是闸盘与闸瓦摩擦制动力矩的一个体现，对残压可靠性的控制能够保障残压值不超过规定范围，让其保持提升机正常运作。由于设备在设计和制造时对闸盘、闸瓦的污染都给予了高度重视，因此认人为导致的污染故障发生概率较低。同时，闸瓦存在间隙也会造成制动闸不同步、油缸阻力相关的问题。事实上，这很大程度是由于贴闸油压的离散程度和同步贴闸造成的，当贴闸油压数量大且密集，对应的可靠性就高;贴闸油压数量低且松散，对应的可靠性就降低。对于液压站控制而言，液压系统的故障和电液阀调整、液阀弹簧的抗疲劳程度有很大关联。可见，闸盘污染可靠性、贴闸和闸瓦之间间隙调整、液压站控制都会影响制动器的可靠性，以上三个部分严重影响着制动器的稳定发挥。

4 提高液压盘形制动系统可靠度的方法

矿井提升机液压盘形制动系统的安全可靠性主要通過两种方式进行处理。一是进行可靠性设计，将盘式制动器的各个部件从零件到关键部件都进行自上而下的计算。相关技术人员根据以往运行维修难度经验和数据处理分析对当前的控制器进行维修和保护。可靠性设计利用了可靠性分配原则，通过从制动系统中的子系统再到零部件进行精细化的分析，从元部件的各个结构进行改进升级。实现维护和修理，维护每个系统的可靠性，从而保证制定系统的各个零件和程序都保障最佳状态。

从以上两种方式而言可见，部件和材料是影响制动系统可靠性的重要因素。但是，在保证维护制动器自身质量、材料结构、优化设计的同时，要想提高制动系统的安全可靠性，还需要为设备配置更多的保护装置：如常见的油压保护、闸间隙和闸磨损保护、油位保护、油压保护、卡缸监测保护、弹簧疲劳保护、油温保护等。在实现对制动器保护的同时，通过对这些保护装置安置传感器，还能有效预防制度故障和安全事故的发展。常见的方式是借助双PLC电控系统和后备保护装置。不过，一些微敏感的部件如闸间间隙、弹簧钢度等还不能实现故障信号的预警。

同样，随着我国工业科技的发展，智能安全控制体系的建设和故障诊断技术也为制动系统的安全性提供了保障。先进的制动器结构、部件、零件大范围在制定系统实践。能够保障相关操作人员对制动器进行实时监控和故障分析，这也全面提升了盘形制动系的可靠性。

5 提升机液压盘形制动系统的监测

制动器在运行时，液压产液或污染导致电磁阀卡槽都会影响制动器的正常操作。这种问题往往出现在制动器或者液压传动装置自身，在运行时候都会对提升机使用安全性造成不可测的后果。可见，对制动器设备进行及时检测，全面控制运行风险，对于制动器的可靠性建设十分重要。

检测技术作为进一步提升制动器和液压传动装置二者可靠性的工具。常见的监控方式如下：

（1）PBM监测方法：这种方法能够及时是被弹簧的裂断失效、液压机产压值分析、闸瓦磨损程度分析、油缸运行状态分析等。通过PBM和液压站、制动阀的联合检测，能够对产生的动力矩、间隙、摩擦程度进行同步分析和实时输出。

（2）补偿增压装置：这种装置能够监测时候实现补、减力矩和速度的作用，从而实现对制动器工作可靠性的保障。在进行提升机器操作时候，通过该装置的利用，能够为自动机补偿自动机的动力矩，加强制动力，降低意外风险。从而保证提升机安全可靠。

6 结语

液压盘形制动系统作为提升机重要的组成部分，其可靠性关系到矿井的安全生产，对煤矿的经济生产有着重要的影响。因此，建议煤矿企业加大对液压盘形制动装置进行可靠性的研究，进一步提升本煤矿的安全生产。

参考文献

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[2] 刘鹏.矿井提升机变频调速控制系统研究与设计[D].太原理工大学，2013.25（S2）：11+14.

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