余吾煤业公司山西长治046000
摘要：现阶段，随着社会的发展，我国的科学技术的发展也有了很大的提高。某煤矿主井提升系统所采用的液压制动器，是由驱动机构的液压站和执行机构的盘式制动闸组成，作用对象是被制动的闸盘，由碟簧产生制动力，靠油压松闸、合闸，液压站、制动闸、闸盘之间串联完成制动，任一个点出现故障都会导致制动失灵，它是各种保护的最终执行者，制动失效轻则损毁设备，重则坠落箕斗酿成重大事故。根据《煤矿安全规程》规定，盘式制动闸空动时间不得超过0.3秒，闸间隙必须小于2mm；当闸间隙超过规定值，能自动报警或自动断电；提升绞车的常用闸和保险闸制动时，所产生的力矩和实际提升静荷重旋转力矩之比K值不得小于3；测试盘型闸的贴闸油压与制动闸活塞承压面积的乘积是碟簧施加的制动正压力。主井改造前有闸间隙在线监测和液压站油压监测，综合制动性能在线监测还没有实现，远远不能满足《煤矿安全规程》的量化要求。主提升机运转时间长，开停机周期短，更需要对其制动性能加以改善，对矿井提升机液压制动装置的安装改造，保证人员和设备的提升安全。
关键词：矿井提升机；液压制动装置；在线监测系统；改造
引言
针对煤矿主井提升系统所采用的液压制动器经更新改进液压制动装置，从液压站、制动器、摩擦系数三个方面入手，通过在线监测闸间隙、闸偏摆量、闸的开合状态等，并通过监测的制动正压力得出闸瓦和闸盘之间的摩擦系数，实现制动力矩在线监测，达到液压制动安全可靠。
1改造技术构思及实施方案
该矿副立井提升是矿井生产中的重要环节，井下所需物资的运送及人员的上、下井等都是通过副立井提升机运行实现的，所以提升机的安全运行是整个矿井安全生产的枢纽。保证系统正常工作的途径一是设置闸间隙监测及过压保护装置并通过安全回路控制实现安全制动；二是提高制动系统制动力。盘式制动闸的闸瓦与制动盘之间的间隙大小，作用于闸盘上的制动力的大小是否满足3倍静力矩的要求及液压站油压值等参数，直接影响到提升机的制动性能，因此对3种参数进行判断和在线监测，保证提升机制动性能可靠和稳定，是判断提升机安全标准的主要依据。结合新《煤炭安全规程》的要求及矿井实际生产情况需要，该矿对副立井提升机液压制动装置的上述3种参数的在线监测进行改造。
3改造措施
3.1液压站油压监测
液压站是制动器的驱动机构，为各制动闸提供压力油，以达到开闸和制动。若闸松不开而导致提升机不能运行只是故障不属于安全事故，若提升机正在运行制动时却不能回油制动，将导致所有制动闸不能制动的重大安全事故，因此液压站的可靠性决定了提升机的安全运行。在液压站上安装油压传感器和安全制动回油时间监测板，监测安全制动时间从而诊断油路的畅通和堵塞情况，安装紧急手动回油阀，确保制动闸回油制动可靠。
3.2制动正压力监测
制动正压力是由碟簧产生，靠油压松闸，碟簧在变化的作用下往复运动，碟簧易疲劳和断裂。碟簧疲劳会导致制动正压力减小，碟簧断裂会导致制动闸卡阻故障，因此，碟簧是制动器中最关键的零件之一。《煤炭安全规程》第四百三十五条第七项规定要测试盘型闸的贴闸油压。贴闸油压乘上承压面积就是制动正压力，因为制动状态时油压为零，用贴闸油压的测量方法绘制动正压力误差很大，而且在线监测贴闸油压不可能实现。直接监测制动正压力可代替贴闸油压，能判断碟簧的疲劳和断裂，为在线监测制动力矩奠定基础。使现用制动器实现直接监测制动正压力的功能，而不改变原制动器性能和其它零件的结构，只能适应现用制动器的结构比较困难。制动器和提升机的寿命一样长，能使现用制动器直接监测制动正压力，更具有广泛的实用性。
3.3制动力矩在线监测
提升机制动器制动效果由制动力矩的大小决定，在线监测制动力矩是保证制动器制动性能最直接有效的办法。煤矿在用摩擦式提升机系统安全检测检验规范AQ1014-2005中规定：提升机的盘式制动器制动时，产生的制动力矩与实际提升最大静载荷旋转力矩之比值K不得小于3。2016版《煤矿安全规程》规定：计算制动力矩时，闸盘和闸瓦的摩擦系数应当根据实测确定，采用系数为0.3~0.35。我们先采用高精度压力传感器测试提升系统的制动正压力N，再通过测量装置测量制动力矩和已监测的制动正压力计算出摩擦系数f，最后根据公式M=Nfr计算任一个制动闸的制动力矩Mi，r为制动盘的制动半径。若制动器有n个盘式制动器，则总制动力矩为n个盘式制动器制动力的总和。由于摩擦系数f随制动盘和闸瓦之间的磨损、粗糙度、附着物等变化，所以制动力矩M的实时监测值也会出现相应变化，从而实现了每个制动闸的制动力矩和总制动力矩的在线监测。经试验，调整制动闸制动正压力使之满足K值大于3的要求后再允许开车。制动正压力是指盘式制动器抱闸时，制动力由碟簧产生。由于盘式制动器抱闸时油压为零，用抱闸油压的测量方法测制动正压力误差很大，且在线监测抱闸油压不可能实现，所以我们采用直接监测制动正压力来代替测量抱闸油压，并用于判断碟簧的疲劳度和断裂情况。为此，我们通过依靠制动正压力传感器使原制动器实现了直接监测制动力的功能，而不改变原制动器性能和其他零件的结构，并将正压力传感器安装于盘式制动器内。
3.4软件部分
通过LabVIEW运行引擎系统，运行“矿井提升机液压制动装置安全运行在线监测系统.exe”。该在线监测系统是利用西门子S7-200系列可编程控制器及精密传感器来实现对副立井提升机的液压制动系统在线监测，并动态显示数据。进入监测主界面以后，便可以使用系统对提升机制动系统相关参数进行直接查看。可以看到界面内由“系统监测，报警查询，过程趋势，系统调试，退出运行”操作部分组成。通过鼠标点击主界面“系统监测”按钮，可进入系统监测的主画面，可直接检查各个闸瓦的间隙值，最大间隙值，制动正压力值，油路的状态，系统的工作状态，以及闸瓦的开、合动作，各油路油管是否堵塞的显示。点击“报警查询”按钮，可对系统曾发生的故障情况进行手动查询。通过人工设置查询的时间段，系统便将此时间隔内发生的故障情况进行列表显示。点击“过程趋势”按钮，在屏幕上将显示测量的各闸瓦间隙和油压的变化趋势波形图。点击“系统调试”按钮，可进行查看和修改系统基本设置参数，包括各个故障产生的限定值、合闸次数、闸瓦间隙初始值和实测值的显示等。
结语
随着制造业的不断发展，越来越多的工厂企业开始布局自动化生产线，而机械手作为一种执行机构在自动化生产线中可以说是不可缺少的一部分。本文采用PLC和电磁阀对机械手系统进行控制，可以快速、准确地实现机械手的预定动作，实现对各个气缸的合理精确控制，进而实现系统的设计功能。
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