1、恒减速制动系统技术性能测试与分析摘要：简述提升机恒减速制动的原理，与传统制动方式比较其优点，通过技术测试得出在不同载荷状态下制动参数，分析恒减速制动系统调试过程中存在的问题。 关键词：恒减速；对比；测试；分析 中图分类号：X752 文献标识码：A 文章编号： 引言： 提升机是煤矿生产重要设备之一，是联系井上和井下的主要交通运输工具，提升机能否安全可靠运行，直接关系到矿工的生命安全和生产任务的完成。而制动系统又是矿井提升安全可靠运行的重要保证。 铁法煤业集团大强煤矿有限责任公司井深 998 米，设计年产量 150万吨，2012 年 9 月副井安装一台 JKM-4.84（）E 型摩擦式提升机，设计
2、提升机设计最大静张力 1100 kN；最大静张力差 180 kN；运行速度8.5 m/s。提升方式为混合提升，实际运行载荷在 0-150 kN 之间，有运行距离长、运行速度快、载荷变化范围大等特点。 1 提升机制动方式对比 目前应用较为广泛的有二级制动和恒减速制动等； 1.1 二级制动 二级制动是一种传统的安全制动方式，属于恒力矩制动，其制动过程就是将某一提升机所需要的全部制动力矩,分成二级延时制动。第一级制动力矩,使提升系统产生符合煤矿安全规程规定的减速度，以确保整个提升系统平稳、可靠减速，然后经过延一段时间第二级制动力矩全施加上去，使提升机系统安全地处于静止状态。这种方式足以满足使用。但由
3、于第一级制动力矩和延时时间一经调定后，将不再变动。为了安全起见，一般按最大负荷、最恶劣工况，即全载下放工况来确定第一级制动力矩和延时时间值，比较适合提升量恒定的主井提升；而副井提升多为混合提升，负荷、工况变化大，既有全载下放、全载上提，又有轻负荷工况，这就可能在较小载荷的情况下 1 级制动力矩仍然很大，从而在1 级制动时就产生很大的制动力矩，对于多绳提升机，过大的减速度将导致钢绳滑动突破防滑极限；对于单绳提升机，则增加断绳的危险性，从而危及设备及人身安全。这种恒力矩制动在制动过程的制动力 (制动油压) 不能随负载变化而自动调整，当然就不能适应提升载荷大、速度快、工况复杂的要求。 1.2 恒减速
4、制动 恒减速制动是一种全新的制动方式，其将提升机的制动减速度设计为一个恒定值，无论制动工况如何，安全制动减速度均以预先设定的值为基准，在允许的范围内进行调整，这对提升机的安全运行有重要意义。从牛顿第二定律 a = F/ m 可知，制动减速度要恒定，制动油压产生的制动力矩要随负载变化而变化，直接从力的因素入手很难。从最初的分析可知：制动力矩与制动减速度之间并不是一个线性关系，并且在复杂的工况中，绞车司机事先也很难知道负载多大，且在不同位置发生安全制动时，外负载也是不同的，发生安全制动后外负载也是在变化的。所以从运动角度分析 a = V/t，可以看出，实现恒减速可以控制速度变化与时间变化之比为定值
5、。可通过电气控制系统根据煤炭安全规程所要求的减速度值，首先标定一条速度变化设定曲线，直线的斜率即为减速度a，这样的减速曲线 (a 恒定) 即是要达到的减速效果。如果安全制动时，速度是按这样一条曲线变化，便达到减速度值恒定的目的。恒减速制动回路的核心部件是比例方向阀，比例方向阀既能够按输入信号的正负改变方向，还能够根据输入信号的大小成比例地控制阀的开口度，控制流量。在制动过程中，它起节流控制作用，使盘形制动器内的回油快慢按控制要求执行。调节中速度给定是一条设定的曲线，而压力给定是经速度比较得出的，是不断变化的。此外在这个阶段，溢流阀除第一步贴闸外还兼有安全保护的作用，这是为了避免因调节失效，造成
6、阀芯超行程，产生误“开闸”的结果。 1.3 对比 对比两种制动方式的工作原理不难看出，二级制动方式虽然简单易掌控，但因其制动力矩不能随负载变化而自动调整的局限性，只适合主井提升。 恒减速制动的本质是以相对恒定的减速度进行制动。其特点是：通过闭环控制，双向调节油压，使得制动力矩能够随负载变化而自动调节，最终达到减速度“恒定”这样一个效果。正是兼顾了各种因素，采用了闭环控制，使得这种制动方式更加安全可靠。 2 主要参数测试及分析 恒减速制动系统虽较传统的二级制动方式更加安全可靠，但在实际运行调试中仍存在瞬时减速度大等现象，笔者在恒减速系统调试时对该系统进行模拟测试，以找出潜在缺陷。 2.1 测试用
7、仪器 测试选用 TC-3C 型提升机综合测试仪，该仪器是目前较为先进的综合型测试仪器，运用了检测技术、信号分析、计算机技术等对提升机的运行速度图、提升力图、制动系统及制动减速度等参数精确测试。 2.2 测试方法 由于该提升机主要承担井下作业人员的运输又担负着物料运输，实际运行载荷在 0-15kN 之间，所以制动装置必须满足载荷变化的要求，测试分为 3 个阶段进行即模拟该改提升机实际运行满载提人、半载提物、满载提物 3 中状态下全速运行时紧急制动，从而得出制动时间、制动减速度、制动距离等参数。 2.3 测试结果及分析 测试结果见下表 2.4 分析结论 从测试结果可以看出，在三种载荷状态下无论是提
8、升容器上提还是下放，其参数均符合煤矿安全规程的规定。但从减速度图中可以看出仍然存在速度超调量大和瞬时减速度大等情况，如图 1 中（D）所示设定速度曲线与实际速度曲线，如果这 2 条曲线重合度越高，调节效果越好。很明显图(D)实际速度曲线振荡过大，其瞬时减速度是很大的，这是由于恒减速制动的控制相对复杂，每一部分性能的好坏都能影响到最终的调节效果。比如油液的清洁度，整个闭环系统的刚性、控制元件的调节性能、电气元件是否受到干扰等等。在实际调试时，液压与电气调试人员要相互配合。综合分析通过多次的现场调试，发现恒减速调节第一步“贴闸”很关键，它对整个调试效果起着重要作用，安全回路断开的瞬间，闸瓦与闸盘有
9、 1 mm 左右的间隙，防止速度超调尤其是在重物下放的时候，首先要消除这 1mm 左右的间隙。通过液压回路中溢流阀将制动器中的油泄回油箱。从控制角度讲，这也是在“压力环”首先给出了一压力给定信号，反映到“速度环”中得出一初始速度偏差。如果贴闸不迅速，会出现速度超调量大如图（F）所示，即初始速度偏差大，这会影响到整个调试效果。理想情况下，希望贴闸后闸瓦与闸盘之间产生的摩擦阻力矩接近于 0 或很小，尽可能减小初始速度偏差。如果出现较大的速度超调量，则要求在之后的速度比较阶段，比例阀有较大的位移量来消除速度偏差。然而比例阀作为控制元件，其通流能力易受外部压力变化的影响而不能满足消除较大速度偏差的要求
10、，就会造成在某点瞬减速度很大。因为正常情况下，在速度比较与调节过程中，制动器的闸瓦始终与闸盘是相接触的，只是根据速度的偏差不同，制动力矩大小不一样， “贴”的程度不同。此时油缸的位移不大，碟簧处于一种小形变状态。压力波动也不大，方能体现比例阀的节流效果而如果贴闸效果不好，压力波动大，近似于“大开大合”的状态，会使调节效果很差，甚至没有。尤其是在重物下放的时候，更是如此，这对设备的安全运转非常不利。建议在实际调节过程中结合减速度图，要从低速到高速，轻载到重载，上提与下放，逐次调节，兼顾各种工况，来达到一良好的贴闸效果。 图 1 A实际载荷为 4t 时重载上提制动减速度图 B实际载荷为 4t 时重
11、载下放制动减速度图 C实际载荷为 8t 时重载上提制动减速度图 D实际载荷为 8t 时重载下放制动减速度图 E实际载荷为 10t 时重载上提制动减速度图 F实际载荷为 10t 时重载下放制动减速度图 3 结束语 恒减速制动以其先进的控制方式明显提高了提升机运行的安全性，已从测试中得到了验证。恒减速液压制动回路控制上的最大特点是采用了比例控制技术。电液比例控制技术无论是性价比还是控制功能都代表了液压技术的一个发展方向，要想使系统更加安全可靠，要加强现场测试能帮助调试人员做出正确的判断；从测试结果不难看出，在 ZK143(D)恒减速制动系统调试过程中结合技术测试显得尤为重要，反复调反复试是解决存在问题的最好方法。 【参考文献】 1李纪.矿山设备性能测定与状态诊断技术，1995.6 2权毅.浅谈恒减速制动的原理及在矿山提升系统中的应用，2010.5 作者简介： 张景龙， （1982-） ，男，工程师，毕业于辽宁工程技术大学，从事矿山提升、排水、通风等机电设备安全技术测试工作。 花学民， （1973-） ，男，工程师，毕业于辽宁科技学院，从事矿山机电、运输技术管理工作，现任铁法煤业集团大强煤矿有限责任公司机电副总工程师。 高崇， （1986-） ，男，工程师，毕业于辽宁工程技术大学，从事矿山提升、排水、通风等机电设备安全技术测试工作。
