ST3-D型液壓制動裝置安全在線監測系統在東龐礦的應用

摘要：詳細介紹了ST3-D型液壓制動裝置安全在線監測系統的技術內容、技術創新和水平，與當前國內外同類系統的技術主要參數、效益、市場競爭力的分析和比較，以及系統創造的經濟效益、社會效益和推廣應用情況。ST3-D型液壓制動系統在線監測裝置在東龐礦的自安裝投運以來，系統運行穩定，監測監控數據準確，可較好的滿足煤礦提升系統安全制動的要求。

Abstract： This paper introduces in detail the technical content， technical innovation and level of ST3-D hydraulic braking device safety online monitoring system， analyzes and compares the main technical parameters， benefits and market competitiveness of the similar systems at home and abroad， as well as the economic benefits， social benefits and popularization and application of the system. ST3-D hydraulic brake system online monitoring device has been installed and put into operation in Dongpang coal mine. The system runs stably and the monitoring data is accurate， which can better meet the requirements of coal mine hoisting system safety braking.

關鍵詞：ST3-D;安全在線監測;效益;安全

Key words： ST3-D;online monitoring;security benefits;security

中圖分類號：TD76 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）30-0196-02

0 ?引言

提升機液壓制動器由作為驅動機構的液壓站和執行機構的盤式制動閘組成，作用對象是被制動的閘盤，由蝶簧產生制動力，靠油壓松閘合閘，液壓站、制動閘、閘盤之間是串聯關系，任意一個出故障都會導致制動失靈，它是各種保護的最終執行者，它的故障會導致機毀人亡的重大事故發生。先前主井提升機液壓制動系統主要由恒力矩液壓制動系統。恒力矩液壓制動系統在緊急制動情況下采用二級制動，為了進一步提高主副井提升機液壓制動系統的安全可靠性、縮短檢修時間，減少液壓制動系統故障判斷時間，對在用主井提升機增裝ST3-D型液壓制動裝置安全在線監測系統。系統在緊急制動情況下根據提升機運行情況采用恒減速度的制動方式進行制動。系統的PLC系統選用的是SIMATIC S7-300 PLC，已達到國際先進水平，不需要大量的活動元件和連線電子元件，它的連線大大減少。與此同時，系統的維修簡單，維修時間短。PlC采用了一系列可靠性設計的方法進行設計。例如：冗余的設計。斷電保護，故障診斷和信息保護及恢復。它具有比通用計算機控制更簡單的編程語言和更可靠的硬件，采用了精簡化的編程語言，編程出錯率大大降低。恒減速液壓制動系統是國內外行業先進的提升機液壓制動系統，因其具有良好的制動性能、先進的電氣控制，恒減速液壓制動系統成為國內外大型礦井提升機首選液壓制動系統。

1 ?系統科學技術內容

主井提升機液壓制動系統采用德國SIEMAG公司的ST3-D型恒減速液壓制動系統對我礦現ST-1型恒力矩液壓制動系統進行升級改造，將電氣控制與液壓原理有機地結合在一起，實現了閘開合狀態、閘間隙、關鍵閥件動作情況、蓄能器壓力、過濾器堵塞、液壓站壓力、油位和溫度等參數的在線監視和保護，使得液壓制動系統偏于維護與查找故障，通過西門子觸摸屏可實現調工作制動壓力、貼閘壓力、恒減速制動減速度等參數在線快速調整，使得我礦提升機液壓制動系統工作安全可靠。

主井提升機液壓制動系統具有如下主要功能和技術指標：①為確保液壓站回油制動可靠，在盤形閘閘柱位置安裝緊急手動回油閥，亦可用于液壓制動系統排氣。②每個盤形閘閘頭上安裝接觸電阻式位移傳感器，用于檢測閘間隙，同時用于判斷閘瓦磨損與彈簧斷裂。③閘盤部位安裝紅外線溫度傳感器，實時監測閘盤溫度，防止閘盤超溫變形影響制動。④關鍵閥件安裝傳感器，監視關鍵閥件動作情況，便于故障閥件查找;安裝壓力傳感器用于檢測蓄能器壓力，防止超壓或壓力過低影響緊急制動。在過濾器位置安裝壓力傳感器，通過過濾器兩端壓力差，判斷過濾器是否堵塞，監測油液品質和過濾器工作情況。⑤安裝獨立的測速發電機，實時檢測提升機運行速度，從而用于恒減速制動時制動力大小反饋，通過調整閥件控制油壓，從而控制制動力及恒減速制動速度。⑥安裝壓力傳感器，實時監測敞閘壓力、殘壓、貼閘壓力，保證系統壓力穩定正常。⑦觸摸屏顯示監測畫面，監視閘盤溫度、閘間隙、油壓數值、閥件誤動作情況等液壓制動系統參數，具有實時數據瀏覽、數據曲線繪制及歷史數據查詢等功能。出現故障后報警、閉鎖提升機或緊急安全制動。

ST3-D型恒減速液壓制動系統安裝該盤式制動器在線監測系統，符合煤礦安全規程，實現了制動力矩和閘間隙、閘偏擺量、閘開合狀態、液壓站壓力等參數的在線監視和保護。

2 ?系統技術水平

ST3-D型液壓制動裝置安全在線監測系統，是當今世界最為先進的提升機液壓制動系統。該型號液壓制動系統緊急狀態下采用恒減速制動，較國內外傳統的恒力矩液壓制動系統，制動性能安全平穩。ST3-D型液壓制動系統相對于國內外液壓制動系統具有制動曲線平滑制動穩定、油泵功率大敞閘速度快、采用雙雙PLC冗余相互監控、油箱體積大散熱性能良好、加工工藝先進等優點。

ST3-D型液壓制動裝置安全在線監測系統是追求閥件在功能上的專一性，利用幾個閥件的串聯或并聯來完成一個功能，用回路的可靠性來確保系統的可靠性，并通過對重要閥件的動作檢測來增加系統的可靠性，同時實現了閘開合狀態、閘間隙、蓄能器壓力、過濾器堵塞、液壓站壓力和溫度等參數的在線監視和保護，使得液壓制動系統便于維護與查找故障，同時該液壓制動系統可實現液壓站其以功能為目標，控制回路清晰明了。該型液壓制動系統在國內已應用56套，售后技術及備件服務響應時間較短，其雙通道恒減速方案較好的解決了我礦主井提升系統較輕的問題，在發生緊急制動時，液壓制動系統自帶測速發電機，實時對絞車運行速度進行監測，根據速度變化不同，通過調整系統壓力，從而調整制動力矩，實現恒減速制動安全平穩抱閘。

3 ?經濟效益和社會效益分析

3.1 經濟效益分析

按每次液壓制動系統故障分析查找時間為0.5小時進行計算，使用液壓制動系統檢測系統后，可馬上發現故障原因，可節省故障分析查找時間0.5小時，0.5小時可提原煤272噸，每噸原煤按300元進行計算，每年按10次故障進行計算，使用液壓制動系統監測系統后，可降低經濟損失300*272*10=81.6萬元。

3.2 社會效益分析

使用ST3-D型液壓制動裝置安全在線監測系統后，為檢修人員大大節約了時間，縮短了因維修提升機停車時間，增加提煤量和提物提人量，縮短了閘間隙測量等檢修項目所需時間，每天可以節約檢修時間約20～30分鐘，且發生故障時，可迅速發現故障閥件及故障原因，實現故障快速查找處理，大大縮短了故障分析處理時間，將由于液壓制動系統故障造成的影響時間降到最低。

4 ?應用情況與推廣

東龐礦提升機液壓制動裝置安全在線監測系統現場應用，此次在東龐礦主井提升機安裝了液壓制動裝置安全在線監測系統，采用的國際先進的在線監測控制方式，選用國際領先的元器件，所有閘盤全部為德國西馬格公司進口閘盤（圖1所示），系統整體已達到了國內領先，國際先進的水平。適用于股份公司所屬各礦井提升機液壓制動系統，具有廣闊的推廣應用前景：①項目成果將指導東龐礦液壓制動系統的升級，維護工作;對冀中能源股份有限公司所屬各礦井立井提升機液壓制動系統維護、升級具有直接指導作用;對全國立井提升機液壓制動系統再現檢測系統的安裝、使用、維護具有指導作用。②此次提升機液壓制動系統在線監測系統改造可實現提高總體技術水平、提高總體安全可靠性和工作可靠性和總體技術水平、提高系統可維護性等目標，并將推動立井提升機液壓制動系統及電控系統技術研究邁上新的臺階，為下一步煤礦挖掘提升系統潛能積累了寶貴的經驗。

5 ?結語

ST3-D型液壓制動裝置安全在線監測系統采用國際最先進的液壓制動裝置（圖2所示），在東龐礦的自安裝投運以來，系統運行穩定，監測監控數據準確。ST3-D型液壓制動裝置安全在線監測系統的成功應用，使得我們對于液壓制動系統各個運行參數直觀地掌握，極大地縮短了閘間隙測量等檢修項目所需的檢修時間，大大降低了工人勞動強度，便于故障查找，縮短了故障判斷查找時間，極大的保證了東龐礦主副井提升系統的安全正常運行。

參考文獻：

[1]煤礦安全規程[M].2016.

[2]GB16424-1996，金屬非金屬地下礦山安全規程[S].

[3]GB50070-94，礦山電力設計規范[S].

[4]MT5021-7997，煤礦地面多繩磨擦提升系統設計規范[S].

[5]現行國家電工委員會及其它有關標準[S].

[6]進口電氣設備遵守國際電工委員會IEC標準[S].

[7]GB/T17626-98，工業過程測量和控制裝置的電磁兼容性[S].

[8]安全回路等關鍵電路采用雙線或多線制設計[S].

[9]GB 20181-2006，礦井提升機和礦用提升絞車安全要求[S].

[10]JB3277-2004，礦井提升機和礦用提升絞車液壓站[S].

[11]JB8519-1997，礦用提升機和礦用提升絞車盤型制動器[S].

作者簡介：楊軍坤（1986-），男，河北內丘人，畢業于中國礦業大學（北京），碩士研究生，現為冀中能源股份有限公司東龐礦動力科副科長，電氣工程師，從事礦井提升系統技術管理和維護工作。