浅析林西矿四号井提升机制动系统改造方案

摘要：林西矿四号井提升机及其制动系统已服役超过70年，系统严重老化，原有的制动系统结构设计与功能已不能完全满足《煤矿安全规程》的有关规定，不具备安全生产条件，为此对四号井提升机制动系统进行了改造。经过多次论证和方案比较，径向杠杆液压弹簧闸改造方案较为适合四号井提升机制动系统改造。系统改造完成后，提高了提升机制动系统的安全可靠性、制动效能和操纵性能，减少了设备维护量，满足煤矿的安全生产需要。

关键词：提升机制动系统;改造;弹簧闸;二级制动

0 引言

矿井提升机是煤矿生产中的重要设备，是确保整个矿井安全生产的“咽喉”，而制动系统是矿井提升机必不可少的关键组成部分，也是保障矿井提升机安全可靠运行的重要部件之一。

1 提升机制动系统现状

四号井为我公司副井，担负着该区域人员及物料的提升工作，提升机型号为单圆柱双圆锥型，滚筒最大直径7 m、最小直径4.5 m，宽3.2 m，提升电动机型号为MPC108/200，功率2 200 kW，由英国制造。提升机电控系统后期改造为采用中矿生产的ASCS数字化控制系统。提升机制动系统的现有结构形式为角移式液压制动闸，由闸体、连杆、重锤、安全缸、三通、四通、蓄油缸、制动油泵、油箱等组成。该制动系统操控杠杆传动的系统比较复杂，环节多，导致出现故障的概率较大，且该制动系统投用年限长，形式老旧，制动系统配件难以购置，与改造后的电控系统难以对接。现有制动系统的结构设计与功能不能实现二级制动，无法满足《煤矿安全规程》的相关规定，给四号井的安全运转带来很多隐患。因此，对四号井提升机制动系统的改造势在必行。

2 制动系统改造原则

（1）改造后的提升机制动系统，其制动空动时间、闸间隙、制动力矩、制动减速度等参数必须满足我公司四号井使用要求，且符合《煤矿安全规程》相关规定;（2）四号井提升机使用年限较长，具有一定的煤矿历史文化价值，在满足安全使用的前提下，应最大限度地保护其完整性;（3）改造后的制動系统能与改造后的电控系统对接，实现自动操作，且性能可靠;（4）新加设备设施占地面积小，不能影响其他设备设施的日常检修检验;（5）采用较低的经济投入、较短的施工周期、较少的人工完成此次改造。

3 改造方案的选择

目前国内技术先进且应用较成熟的制动系统主要为液压弹簧闸，有3种常用的结构形式：（1）轴向制动的液压弹簧闸，俗称盘形闸;（2）径向直推液压弹簧闸;（3）径向杠杆液压弹簧闸。以上3种液压弹簧闸中，盘形闸因具有其他两种制动形式所不具备的优点而得到了广泛应用。我公司四号井提升机如果采用盘形闸改造方案，需要拆除原有制动杠杆和闸扇等部件，改变滚筒结构，将原来的制动轮改变为制动盘，重新拼装基座。提升机制动系统的制动性能及安全性虽然得到了保障，但其改造成本偏高、施工停运周期长，不符合改造原则。

我公司四号井提升机如果采用径向直推液压弹簧闸改造方案，虽然制动性能及安全性同样得到了保障，改造成本偏低、施工停运周期有所缩短，但仍需要拆除原有制动闸系，重新拼装，对现有设备设施改动仍较大，不是最佳选择。

我公司四号井提升机如果采用径向杠杆液压弹簧闸改造方案，在保障制动性能和安全性的同时，还能够保留原绞车的滚筒及制动轮，保留原制动系统的闸系结构，仅在布局上有一定改动，改造成本最低、施工停运周期最短，为最佳改造方案。

4 径向杠杆液压弹簧闸具体改造方案

将现有油压连杆制动改造为液压-弹簧式制动，由液压站控制弹簧驱动器取代制动油泵、油箱、重锤、三通、四通、蓄油缸、闸拉杆等部件。将现有提升机的老式角移结构改变为新式角移结构，液压-弹簧驱动器具有结构紧凑、互换性强、动作灵活、制动可靠等诸多优点，采用比例阀调压方式，其重复精度、响应速度等得到大幅提高，从而使制动系统的稳定性、可靠性更强。改造后的制动系统在克服老式角移闸缺点的同时，可以最大限度地保留现有设备的原貌，提升机司机操作变化不大，易熟练掌握。同时，采用两套中高压、大流量、完全独立的供油系统和控制系统，液压站具有电气延时功能，保证在紧急制动时，可实现二级制动，最大限度地保证安全生产，并满足《煤矿安全规程》的相关规定。液压站占地面积小，改造后原有制动系统的大部分部件虽然脱离了提升机，但仍可以保留不必拆除。

5 原有制动系统操作

制动油泵处于开启状态，司机操作闸把，蓄油缸储备的压力通过三通、四通传递给安全闸缸，使重锤抬起，带动闸拉杆完成敞闸，提升到位后由司机操作闸把，由连杆控制三通、四通泄油，使重锤落下，带动闸拉杆完成合闸。该系统制动过程需全程由人工控制，不能接入电控系统PLC程序，无法实现自动控制。

6 改造后的制动系统操作

液压站处于工作状态，司机操作闸把，通过电控系统PLC程序控制液压站各个电磁闸阀，将压力油通过油缸传递到弹簧驱动器，带动闸拉杆完成敞闸;提升到位后，由司机操作闸把，通过电控系统PLC程序控制液压站各个电磁闸阀，使压力油回流，油缸收缩，弹簧驱动器带动闸拉杆完成合闸。改造后的制动系统通过接入电控系统，可全程由PLC系统控制完成以上操作，实现系统的自动操作。改造前后的制动闸示意图分别如图1、图2所示。

下面将我公司四号井提升机原有制动系统与新制动系统进行简单的分析比较，如表1所示。

通过表1分析比较可知，四号井提升机制动系统通过改造，原制动系统存在的安全性低、无二级制动、结构复杂、维护难、配件可替代性差、与电控系统不能融合等问题都能得到有效解决。改造后的制动系统具有安全可靠、动作灵敏、制动速度快、制动平稳、制动力调节范围广、维护简单等优点，有效地提高了矿用提升机的制动安全系数。该系统改造对提升机整体系统改动小，改造成本低，施工周期短，能够最大限度地减少我公司的经济投入，缩短施工周期。

7 结语

我公司四号井提升机制动系统采用径向杠杆液压弹簧闸改造方案，改善了原有制动系统的诸多问题，结合制动性能、安全可靠性、改造成本、改造周期、调整维护成本以及造型美观等各项指标考虑，此方案是最佳选择。

收稿日期：2020-07-06

作者简介：潘伟伟（1980—），男，河北唐山人，工程师，研究方向：煤矿机电。