淺析帶式輸送機盤式制動器控制系統設計

摘要：分析了常用制動器的工作原理和控制要求，并結合帶式輸送機盤式制動器運行中存在的問題，提出了解決方案，增加了不間斷電源模塊和中間繼電器，避免了盤式制動器因斷電而導致突然失去液壓無法進行制動的問題，保證了系統工作電源的穩定性和可靠性;對盤式制動器控制系統進行了改造，保證了帶式輸送機能夠軟停車，實現了可控制動。

關鍵詞：盤式制動器;控制系統;可控制動;軟停車

0? ? 引言

帶式輸送機制動器通常情況下分為兩種：盤式制動器和電力推桿式制動器，前者對應的制動力矩較大，安裝于低速軸，后者制動力矩較小，安裝于高速軸?，F有大多數煤礦大型帶式輸送機均采用盤式制動器，而多數情況下，正常停車和控制系統斷電均為直接抱閘，久而久之，就會對帶式輸送機產生很大的機械沖擊，甚至可能會導致斷帶事故發生。因此，盤式制動器控制系統的可靠性以及制動力的可控性就變得尤為重要。

1? ? 液壓盤式制動器工作原理

液壓制動方式相對于其他制動方式而言，有許多獨特的優勢，譬如，液壓制動方式可以直接對主機的轉速進行控制，系統的結構相對來說又比較簡單，造價也不是很高，而且液壓制動裝置在低速時關停帶式輸送機的機能也比較好，液壓制動工作時的穩定性比較高[1]。如圖1所示，盤式制動裝置的制動力矩是由閘瓦與制動盤摩擦而產生的，因此，調節閘瓦對制動盤的正壓力即可改變制動力，而制動器的正壓力大小與液壓系統的控制油壓成比例。

液壓盤式制動器是通過調節液壓泵的壓力來工作的，而想要液壓泵輸出力矩，需要用電動機去驅動液壓泵產生阻尼力矩，針對下運帶式輸送機，當液壓泵輸出的阻尼力矩大于貨物沿輸送帶的下滑分力時，便可以對帶式輸送機進行制動[2]。也可以通過改變液壓泵的排油流量及液壓力大小，對阻尼力矩進行相應的調節。機械設備正常工作時，油壓達最大值，此時正壓力為0，并且閘瓦與制動盤間留有1～1.5 mm的間隙，即制動閘處于松閘狀態。當機械設備需要制動時，電液擴能改造系統將根據工況發出控制指令，使制動裝置按照預定的程序自動減小油壓以達到制動要求。

2? ? 液壓盤式制動系統的控制要求

液壓盤式制動系統的控制要求主要體現在以下幾個方面：

（1）具備在各種工況下均能可靠停車的性能。在供電系統忽然斷電或制動系統故障時，能夠及時上傳相關信息，并能配合帶式輸送機控制系統完成在各種突發情況下的可靠停車。

（2）制動力矩是可控的。由于下運時，帶式輸送機的載重和傾角不同，對應需要的制動力矩也會不同，此時若啟動下運帶式輸送機，為了解決下運超速溜車的問題，常常需要制動裝置配合預制一定的反向力矩，作為輸送機下滑的阻力，從而實現下運帶式輸送機的啟動[3]。針對這種情況，就需要制動力矩可控，并能根據工況的變化而設定。

（3）避免在制動時出現打滑狀況。制動裝置在對帶式輸送機進行制動時，如果制動裝置輸出的制動力矩太大，就有可能會導致輸送帶出現打滑的情況，制動不起作用，甚至會引起嚴重的生產安全事件。

3? ? 液壓盤式制動器控制系統的改進

結合以上分析，并結合煤礦現場實際運行情況及某礦井實際發生的故障，對常規液壓盤式制動器控制系統進行改進。

（1）制動器PLC控制箱電源模塊增設不間斷電源（UPS），避免在液壓制動時忽然發生斷電事故，液壓制動裝置因斷電而導致突然失去液壓無法進行制動。

在供電系統正常供電時，UPS還可以充當輔助電源，同時也可以對供電系統供應電源的電壓和頻率進行穩定，然后再提供給負荷使用，供電系統在此期間對UPS中蓄電池進行充電;在供電系統突然斷電或供電質量較差時，UPS備用電源立即投運，將蓄電池內存儲的電能經過逆變之后供給負載使用，使PLC維持正常工作，以保存資料并保護設備，保證了系統工作的穩定性和可靠性。

（2）增設中間繼電器，將制動裝置斷電故障信號傳輸至主控系統，并使主控系統做出相應處理。在現場對改進后的系統進行運行調試，保證系統能夠可靠工作。

（3）改造制動器控制系統，保證帶式輸送機能夠實現軟停車及可控制動。

首先要說明的是，要想實現可控制動，也要對液壓制動系統構造進行改進，本文只闡述相應控制系統的改進，并結合現場經驗，對改造后控制系統的程序及參數進行設定。在正常停車過程中，通過速度傳感器檢測到帶式輸送機速度為0.8 m/s時，控制制動系統抱閘，此時控制電液比例節流閥緩慢卸壓;在緊急停車過程中，檢測到速度為0.5 m/s時，控制制動系統抱閘，此時控制電液比例節流閥快速卸壓;當制動系統斷電時，控制系統按照正常停車動作。

4? ? 控制系統的程序及參數設定

制動器控制系統松閘程序如圖2所示。

輸送帶張緊正常則指示燈亮，此時允許啟動制動閘。給出制動閘開信號，制動閘打開后，反饋回閘開信號，允許啟動變頻器。制動器控制系統斷電時按正常停車執行，停車時間60 s。

停車程序為：按下帶式輸送機停止按鈕后為正常軟停車，停車時間設置為60 s，輸送帶速率為0.8 m/s時主動抱閘。急停車時的設置為：按下控制臺上的急停按鈕則為急停車，通過自由慣性停車，因輸送帶上承載貨物因素的不確定，停車時間也不能夠確定，輸送帶速率為0.5 m/s時主動抱閘。

5? ? 結語

本文對常規液壓盤式制動器液壓工作原理和控制要求進行了簡要分析，并結合現場運行過程中存在的問題提出了很好的解決方案，最后完成了控制系統程序和參數設定，并對改進后的系統進行了簡單的程序調試，驗證了改進后的方案提高了系統可靠性，為解決此類問題提供了一定的參考。

[參考文獻]

[1] 荊棟.基于模糊控制的下運帶式輸送機液壓制動系統的研究[D].西安：西安科技大學，2005.

[2] 吳平平.基于ARM的下運帶式輸送機液壓制動系統的計算機控制研究[D].西安：西安科技大學，2007.

[3] 李紀，池鳳山.煤礦機電事故分析與預防[M].北京：煤炭工業出版社，1994.

收稿日期：2019-11-28

作者簡介：史志紅（1988—），男，江蘇徐州人，工程碩士，工程師，從事煤礦電氣設計工作。