礦井提升機液壓站的安全保護改進

液壓制動系統是提升機的關鍵配套設備，是礦井提升機安全運行的根本保證。其液壓站的運行性能和安全保護直接影響到設備和人身安全；因此，提升機液壓站電氣保護的改進設計迫在眉睫。

1　需改進的問題

(1) 提升機運行中，液壓泵電動機發生異常跳停時，制動油壓瞬間降為零，對機械和鋼絲繩造成沖擊；

(2) 二級制動實現過程中，如果制動失效會造成提升機滑繩或錯向；

(3) 控制程序中，對二級制動解除的條件不合適，可能會發生過卷事故。

2　問題分析及改進措施

2.1　液壓泵電動機異常跳停的保護

液壓泵電動機跳停的主要原因有：人為誤操作液壓泵停止按鈕、電動機電源過流及電動機接觸器掉電，液壓泵電動機跳停瞬間安全回路閉合，工作制動電磁閥仍帶電，由于液壓泵提供的動力源消失，油液通過正常工作油路回到油箱，制動油壓瞬間降為零，制動效果等同于一級制動，提升機極易滑繩。此后由于全制動力加到提升機上，提升電動機過流故障安全回路自動斷開，對提升機造成損害。

此類情況的發生對提升機的沖擊較大，應以預防為主，電控系統程序可增加電動機異常跳停的安全保護，如圖1所示。電控系統檢測到提升機運行中液壓泵電動機跳停時，同時完成 3 方面保護措施。

圖1　液壓泵電動機故障的保護程序

(1) 電控系統控制電磁閥帶電邏輯，將液壓站的工作油路切換到制動油路，切斷卸荷油路，帶電保壓的電磁閥帶電延時 0.5 s，維持一定的制動油壓，等待安全回路斷開指令。

(2) 向主控系統發出急停故障信號，斷開主控安全回路，提升機電動機斷電。

(3) 接到主控安全回路斷開指令后，液壓站進行正常的恒減速或二級制動。

上述措施在國投新集劉莊礦副井提升機上進行了試驗。結果表明，增加電氣保護可以避免制動器的油壓瞬間降為零，減輕了對提升機的沖擊。

2.2　二級制動的全程監控

目前，我國提升機配套的液壓站大多具有二級制動功能，但對其保護功能很少，給安全生產帶來了隱患。根據現場使用經驗，電控系統需完善二級制動保護。

(1) 增加速度反饋保護　通常二級制動的實現方式是安全回路斷開，油壓保持在地 一級制動壓力，直到延時時間結束。圖2所示為開灤東歡坨礦主井制動曲線 (提升機全速為 13.5 m/s，設定延時時間為 8 s)?，F場安全制動中，由于壓力調整不合適、溢流閥卡阻等原因，造成的二級制動壓力過高或超載提升等工況。上述異常工況如發生在提升機重載上提的二級制動過程時，由于制動力矩不足，造成提升機停止，使重載側下放運行。這種工況很危險，如發生在井口位置時，輕載側的提升容器容易造成過卷事故。

圖2　未加零速反饋功能的二級制動速度-油壓變化曲線

針對以上故障產生的原因，電控系統需增加二級制動保護程序，即滿足提升機速度降為零或延時時間結束任一條件時都可實現全制動，制動油壓不需要一直保持到延時時間結束為止。優化程序在焦煤古漢山礦主井進行了二級制動試驗，該礦主井提升機最高速度為 8 m/s，設定二級制動延時時間為 5 s。圖3所示為二級制動試驗曲線，可見制動油壓保持油壓時間約為 2.6 s，小于設定值 5 s，速度已降為零，同時制動油壓降為零，制動系統實現了全制動。

(2) 增加油壓監視功能　通過壓力變送器對二級制動油壓進行實時監控，油壓過大時，執行全制動；油壓過小時，發出報警信號，提醒維修人員查找故障原因。

(3) 改進二級制動解除程序　目前大多數電控系統二級制動解除是由絞車運行方向信號和制動位置解除信號共同確認的，如圖4所示。如果主控系統超過停車位置后，方向信號解除，恢復二級制動；如果發生安全制動時，二級制動油壓過高或超載運行易造成過卷事故。

圖3　增加零速反饋功能的二級制動速度-油壓變化曲線

圖4　修改前的二級制動解除程序

根據現場使用經驗，程序可修改為二級制動解除條件只與解除位置相關，取消絞車運行方向的連鎖，如圖5所示。在二級制動解除位置內，安全制動執行的是一級制動，提升機可以很快抱閘停車，避免過卷事故的發生。

圖5　修改后的二級制動解除程序

3　結語

液壓站電控保護程序的優化，避免了因液壓站回油不暢或回油過快造成的損害，確保了提升機的安全運轉，同時加強了在設備管理方面的工作，保證液壓站時刻保持良好的工作狀態和性能。