ABB 恒減速制動系統(tǒng)工作原理及其比例電磁閥故障研究

吳 碩

（晉能控股煤業(yè)集團麻家梁煤業(yè)公司， 山西 朔州 036002）

1 麻家梁礦立井ABB 恒減速制動系統(tǒng)簡介

同煤浙能麻家梁礦主立井采用全套瑞典ABB公司生產(chǎn)的JKMD-5.7×4 落地式4 繩摩擦提升機，雙箕斗提升，額定載荷為45 t/斗。ABB 恒減速制動系統(tǒng)設(shè)計為雙獨立回油油路，靜態(tài)制動安全系數(shù)為≤3 倍的最大凈張力差（500 kN≈50 t），安全制動減速度a滿足1.5 m/s2≤a≤5.0 m/s2，具有可控力矩（恒減速）和恒力矩安全制動功能，系統(tǒng)有自動測試重要電磁閥和蓄能器的功能。兩組液壓站彼此相連且和系統(tǒng)相連，制動系統(tǒng)由兩組液壓站組成是為了防止如油管破裂或類似故障發(fā)生后系統(tǒng)仍能保持壓力，并且兩組液壓站分別給兩個閘盤上的閘頭供油[1-2]。

2 恒減速制動液壓站工作原理

2.1 提升機正常工作敞閘時電磁閥動作時序

主提升命令給定，V32 上電通過控制比例電磁閥V37，系統(tǒng)壓力升至8.5 MPa 適當(dāng)延遲后，通過增大V37 的參考電壓值，系統(tǒng)油壓升至11.5 MPa，系統(tǒng)貼閘（制動力為0）。主提升命令給定后，經(jīng)過一段延時，閥V16 上電，系統(tǒng)壓力升至最大值：14.5 MPa，此時系統(tǒng)進入完全敞閘狀態(tài)。工作敞閘和工作制動時的壓力曲線如圖1 所示。

2.2 提升機正常停車施閘時電磁閥動作時序

箕斗即將到達停車位置時（約0.5 m 處），V16閥失電，油壓降至11.5 MPa，系統(tǒng)進入貼閘運行狀態(tài)。箕斗到達停車位置時，主敞閘命令消失，通過控制電磁比例閥V37，系統(tǒng)壓力迅速降至8.5 MPa。此后很快，系統(tǒng)壓力降至6.5 MPa（通過改變V37 的參考電壓），制動力相應(yīng)增大，V132 閥短暫失電，系統(tǒng)壓力降至系統(tǒng)允許的最大制動力的平穩(wěn)水平（Pb值），本步驟的目的是對后備閥的功能進行測試。V132 閥測試完成后，在對其進行重新上電前，V37比例電磁閥完全失電，系統(tǒng)壓力維持在之前的最大制動力的水平。最后，控制閥V32 失電，系統(tǒng)油壓達到最小值，之后控制閥V132 上電。

圖1 工作敞閘和工作制動時的壓力曲線圖

2.3 減速安全制動時電磁閥動作時序時序

閘控系統(tǒng)安全繼電器跳閘，系統(tǒng)執(zhí)行緊急制動，V16、V32、V40 閥及油泵電機立即失電，閥 V11 和V25 共同作用，使系統(tǒng)油壓降至貼閘壓力，V11 設(shè)定值為 8.4 MPa，V25 的設(shè)定值 7.6 MPa，V25 的設(shè)定值對應(yīng)于最大靜態(tài)不平衡張力；閥V37，V132 的設(shè)定值為PB 壓力值（4.5 MPa），對應(yīng)于減速度時要求的最大制動力矩。控制閘卡通過減小閥V37 的參考給定，來控制閥V16 的開口壓力，以得到要求的減速度、實現(xiàn)恒減速制動，最終油壓降為零（通過V9）。

2.4 恒力矩安全制動時的電磁閥動作時序

閘控系統(tǒng)安全繼電器跳閘，系統(tǒng)率先投入恒減速緊急制動，V16、V32、V40 閥及泵電機失電，當(dāng)系統(tǒng)檢測到制動減速度不能滿足恒定減速度工況要求，判定為恒減速失敗，隨即V37 閥失電，系統(tǒng)投入到恒力矩制動狀態(tài)；閥V11 和V25 共同作用，使系統(tǒng)油壓降至貼閘壓力；V11 設(shè)定值為8.4 MPa，V25 的設(shè)定值為7.6 MPa，V25 的設(shè)定值對應(yīng)于最大靜態(tài)不平衡張力，閥V37，V132 的設(shè)定值為Pb（4.5MPa），對應(yīng)于減速度時要求的最大制動力矩，系統(tǒng)迅速降至Pb值壓力，按照恒定的制動力矩減速至零；系統(tǒng)壓力保持Pb值約8 s 左右，最后系統(tǒng)余壓力通過V9 降為0。恒力矩制動回油油路1 如下頁圖2 所示。

圖2 恒力矩制動回油油路1

3 比例調(diào)節(jié)電磁閥的控制研究分析

3.1 比例調(diào)節(jié)電磁閥敞閘控制

V37 閥為比例調(diào)節(jié)電磁閥，從在線控制程序可知：當(dāng)敞閘命令發(fā)出后，立即觸發(fā)V32 閥上電，經(jīng)600 ms 延時，觸發(fā)V37 閥上電。當(dāng)全敞閘信號發(fā)出后，經(jīng)1 s 延時，觸發(fā)V16 閥得電，系統(tǒng)進入全敞閘運行狀態(tài)。當(dāng)敞閘命令消失后, 經(jīng)過1 500 ms 的延時，V37 閥敞閘命令消失，經(jīng)過2 000 ms 的延時，V32 閥敞閘命令消失，V32 閥失電，敞閘命令消失1s 后，V132 閥1s 鐘短暫失電后又重新上電，對132 閥進行故障檢測。132 閥上電與32 閥失電同時動作[3]。

當(dāng)敞閘命令發(fā)出后，經(jīng)過600 ms 延時，觸發(fā)PV37 上電。V37 敞閘信號發(fā)出后，V37 給定輸出按照程序設(shè)定，V37 閥比例控制輸出8.5 MPa；經(jīng)過600 ms 延時后，V37 閥比例控制系統(tǒng)壓力輸出為11.5 MPa。給定設(shè)置按照閘控卡“SPN”電位調(diào)節(jié)旋鈕來調(diào)節(jié)控制給定精度，必須經(jīng)常按照貼閘壓力設(shè)定來校準(zhǔn)，否則，V37 給定值可能偏大或偏小。V37 敞閘控制給定壓力為0→8.5 MPa→11.5 MPa。

3.2 V37 閥抱閘給定控制

在敞閘信號消失后，V37 閥一次給定降至為8.5 MPa；過400 ms 延時后，二次給定降至為6.5 MPa,再過1.1 s 后，V37 閥敞閘命令消失，V37 給定輸出為0。V37 抱閘控制給定為11.5 MPa→8.5 MPa→6.5 MPa→0 MPa）。

3.3 V37 閥制動器拖拽測試給定控制

在選擇上P1 測試后，V37 閥壓力給定輸出按照P1 測試設(shè)定壓力給定輸出設(shè)置8.2 MPa。

3.4 V37 閥制動器彈簧測試給定控制

在選擇上P1 彈簧測試后，V37 閥壓力給定輸出按照P1 彈簧測試設(shè)定壓力給定輸出設(shè)置10.2 MPa進行輸出給定。調(diào)節(jié)BCC-1 閘控卡SPN 電位器可以調(diào)節(jié)V37 比例給定的精準(zhǔn)準(zhǔn)度。

4 比例調(diào)節(jié)電磁閥相關(guān)故障研究分析

4.1 V37 閥上電敞閘故障檢測

在敞閘命令發(fā)出后，經(jīng)過延時接通指令延時4 s后，如果P1 站系統(tǒng)壓力依然小于V37 閥敞閘壓力檢查設(shè)定值8.0 MPa，則會觸發(fā)V37 閥故障。

4.2 V37 閥抱閘故障檢測

在敞閘命令消失后，經(jīng)過延時接通指令延時800 ms 后,如果P1 站系統(tǒng)壓力依然大于V37 閥抱閘壓力檢查設(shè)定值9.0 MPa，則會觸發(fā)V37 閥故障。

4.3 V37 閥故障排查

1）油溫過低：油溫低于25 ℃，導(dǎo)致回油過慢，檢查油溫加熱開關(guān)設(shè)置。

2）V37 閥故障監(jiān)視時間過短：抱閘監(jiān)視延時時間T0N_5 設(shè)置太小，一般設(shè)為900～1 000 ms。

3）比例控制SPN 不合理：貼閘控制遠大于11.5，造成制動回油監(jiān)視壓力值大于設(shè)定值。

4）V37 閥值設(shè)置出現(xiàn)問題,調(diào)節(jié)閥值。

5）閥故障：更換 V37 閥。

6）檢查 P1 液壓站 B101.90、B101.91 繼電器，P2液壓站B101.92、B101.93-V37 控制中間繼電器。