煤礦架空乘人裝置制動液壓站電氣保護功能與運行方式選擇

張子明

摘 要：煤礦架空乘人裝置作為一種簡單實用高效的人員運輸設備在煤礦廣泛應用，隨著煤礦安全管理水平的提高，對安全配置提出了更高的要求。在配置工作制動器的基礎上增設安全制動器，直接作用于驅動輪，實現更可靠制動，能夠有效避免重大安全事故的發生。制動液壓站為安全制動器提供動力，煤礦架空乘人裝置制動液壓站電氣保護功能與運行方式選擇對其運行的安全性、可靠性和經濟性起著至關重要的作用。

關鍵詞：制動液壓站；電氣保護功能；運行方式選擇

中圖分類號：TD82 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）31-0088-02

1 煤礦架空乘人裝置制動液壓站簡介

煤礦架空乘人裝置制動液壓站由油箱、油泵、溢流閥、濾油器、單向閥，電磁閥和液壓盤式制動器等組成，采用自然散熱方式。液壓盤式制動器采用失效安全型結構，架空乘人裝置起動時制動液壓站首先起動，在油壓作用下將制動器打開，正常運行時液壓站沒有流量輸出，停車時制動器在內部碟簧作用下進行制動。煤礦架空乘人裝置配置雙系統液壓站和配套控制開關，當其中一套液壓系統發生故障時能夠及時切換到另外一套系統繼續運行，有效提高設備運行可靠性。

2 煤礦架空乘人裝置制動液壓站電氣保護功能

煤礦架空乘人裝置制動液壓站電氣保護功能包括溫度保護、壓力保護和液位保護。

2.1 溫度保護

溫度保護信號采集方式可選溫度變送器、溫度控制器和電接點溫度表。溫度變送器采集液壓站液壓油溫度模擬量信號，經過控制系統PLC運算處理，在液晶顯示屏上實時顯示液壓油溫度值。當液壓油溫度達到設定上限溫度值時控制系統發出停車信號和報警信號。溫度控制器和電接點溫度表輸出開關量信號，當液壓油溫度達到設定上限溫度值時控制系統發出停車信號和報警信號。

2.2 壓力保護

壓力保護信號采集方式可選壓力變送器、壓力控制器和電接點壓力表。壓力變送器用于采集液壓系統壓力模擬量信號，經過控制系統PLC運算處理，在液晶顯示屏上實時顯示液壓系統壓力值。當液壓系統壓力低于或高于設定值時控制系統均發出停車信號和報警信號。壓力控制器和電接點壓力表輸出開關量信號，當液壓系統壓力低于或高于設定值時控制系統均發出停車信號和報警信號。

2.3 油位保護

油位保護信號采集方式采用液位傳感器，安裝在液壓站油箱上蓋板上，用于監測液壓站油箱油位。油箱油位不應低于液位計下限位置，當油位低于液位計下限時發出低油位保護信號，控制系統發出報警信號，提示維護人員應盡快補充液壓油。

3 煤礦架空乘人裝置制動液壓站運行方式選擇

煤礦架空乘人裝置制動液壓站運行方式分為連續運行和經濟運行。

3.1 連續運行

煤礦架空乘人裝置起動后制動液壓站沒有流量輸出，但電動機及油泵繼續滿載運行，油泵排出的高壓油全部經過溢流閥回到油箱，消耗大量電能的同時增加電動機和油泵磨損并使液壓油溫度升高，加速液壓油和密封件老化，影響使用壽命，增加運行成本。采用自然散熱時需要大容積油箱增加散熱面積和更多液壓油，如果液壓油溫升超過允許值需增設散熱器，增加設備投資。

制動液壓站油泵電動機功率4kW，按每天連續運行16小時計算，每年消耗電量：

4kW×16（小時）×30（天）×12（月）=23040kWh

按平均電費1元/kWh計算，每年電費支出：

23040kWh×1（元/kWh）=23040元

目前，鐵法能源公司各礦共有架空乘人裝置14臺，全部采用連續運行方式每年電費支出：

23040元×14（臺）=322560元

3.2 經濟運行

架空乘人裝置制動液壓站經濟運行需配置壓力控制器和蓄能器。壓力控制器用于監測液壓系統壓力信號，蓄能器用于保持系統壓力。液壓站起動后，當系統壓力達到上限時油泵電動機停止運行，由蓄能器保持系統壓力。當系統壓力低于下限值時油泵電動機起動，系統壓力達到上限值時油泵停止運行。液壓站經濟運行設定上限動作壓力8MPa，下限動作壓力為6MPa。配置蓄能器的液壓系統必須設置安全卸壓回路，當設備檢修時首先將液壓系統卸壓，從而保證檢修人員安全。

3.2.1 簡易經濟運行控制

下面以礦用隔爆型壓力控制器控制礦用隔爆型分級閉鎖真空電磁起動器為例，說明簡易液壓站經濟運行電氣控制原理。制動液壓站簡易經濟運行電氣原理圖見圖1。

圖1中：KA1-1為架空乘人裝置控系統中控制液壓站的繼電器常開接點，KAP（上）和KAP（下）分別為壓力控制器上限和下限常閉接點，KM真空接觸器，KM1為真空接觸器常開輔助接點。

工作原理：架空乘人裝置起動時，架空乘人裝置控制系統中的繼電器KA1-1常開接點閉合，KM真空接觸器得電吸合，油泵電動機起動運行，KM1真空接觸器常開輔助接點閉合。當系統壓力升高到下限值時KAP（下）常閉接點斷開。由于KAP（上）常閉接點沒有斷開，KM真空接觸器保持吸合狀態，油泵繼續運行，系統壓力繼續升高，達到上限值時KAP（上）常閉接點斷開，KM真空接觸器斷電釋放，油泵停止運行。

盤式制動器打開后液壓站不再向外部供油，由于蓄能器的作用，系統壓力在一段時間內保持基本穩定。但由于系統內部泄漏等原因會使系統壓力逐漸下降，當系統壓力低于上限值時，KAP（上）常閉接點閉合，但KM1真空接觸器常開輔助接點已經斷開，油泵電機不能起動。當系統壓力低于下限值時，KAP（下）常閉接點閉合，真空接觸器KM吸合，油泵重新起動向液壓系統補油，系統壓力迅速升高，達到上限值時停止運行。架空乘人裝置停車時KA1-1常閉接點斷開，液壓站停止運行。

雙系統液壓站采用簡易經濟運行方式時，使用中間繼電器將壓力控制器的控制信號切換到控制回路中，實現雙系統液壓站經濟運行。endprint

3.2.2 智能經濟運行控制

利用架空乘人裝置制動液壓站配置的壓力變送器采集系統壓力模擬量信號，經過PLC運算處理，既作為液壓站壓力顯示信號又可作為壓力監控信號。制動液壓站智能經濟運行時圖1中的KA1-1為控制液壓站運行的繼電器常開接點，兩端分別連接礦用隔爆型分級閉鎖真空電磁起動器的1#和9#控制線。架空乘人裝置起動時，控制系統輸出液壓站起動信號，KA1-1常開接點閉合，油泵起動運行。當液壓站壓力達到設定上限值時控制系統輸出停止信號，KA1-1斷開，油泵停止運行。由于蓄能器的作用，在一段時間內液壓站壓力會基本保持穩定，當系統壓力下降到下限值時控制系統輸出液壓站起動信號，油泵重新起動向液壓系統補油，系統壓力迅速升高，達到上限值時停止運行。由于壓力變送器安裝在雙系統液壓站共用出口，能夠對任意投入運行的液壓系統進行壓力監控。架空乘人裝置起動后，控制系統實時監控液壓站系統壓力變化，實現經濟運行。

3.3 經濟運行效果分析

煤礦架空乘人裝置制動液壓站經濟運行方式介質溫升非常小，只需少量液壓油和更小的油箱就能夠滿足運行需要。液壓站初次起動運行時間與盤式制動器油缸容積、蓄能器容積、高壓膠管長度及系統壓力有關，一般不超過10秒。正常補油時間與蓄能器容積和系統壓力有關，一般為幾秒。油泵間斷運行時間與系統內部泄漏情況、蓄能器容積和系統壓力有關，一般為幾十分鐘甚至更長時間。與連續運行相比，經濟運行時液壓系統壓力保持在上限和下限之間，油泵運行時間很短，油泵停止運行后蓄能器保持壓力時間很長，節能效果非常顯著，從而實現經濟運行。

液壓站簡易經濟運行方式電氣原理簡單，安裝調試方便，不需編程等復雜操作，對安裝及檢修人員技術水平要求不高。液壓站智能經濟運行方式利用控制系統配置的壓力變送器，控制精度高，占用空間小，避免了重復配置，簡化了系統結構，節省了資金投入。

4 結束語

煤礦架空乘人裝置制動液壓站配置雙液壓系統，具有溫度保護、壓力保護和液位保護功能，能夠有效保證設備運行的安全性和可靠性。制動液壓站采用經濟運行方式能夠有效降低運行成本，延長設備使用壽命，節約大量能源和費用支出，是煤炭企業實現節能減排和提高經濟效益的重要途徑。

參考文獻：

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[3]邱國慶，周荃.液壓技術與應用[M].北京：人民郵電出版社，2012.endprint