一种矿井提升机可控力矩安全制动系统及制动方法与流程

本发明涉及矿井提升机安全制动控制技术领域,具体涉及一种矿井提升机可控力矩安全制动系统及制动方法。

背景技术：

矿井提升机是矿山开采的咽喉设备，承担着井上井下之间矿物、设备、材料和人员输送的重要任务，其性能好坏对于矿山安全生产十分重要；而矿井提升机制动系统是关系到提升机安全性能的关键部件。

安全制动是指在提升机或提升绞车运行过程中，为避免出现安全事故时迅速停车的制动行为；安全制动过程主要是由制动系统完成的。

目前，大部分矿井提升机和提升绞车仍采用单设定值恒力矩二级安全制动控制方式，其第一级制动油压只有唯一一个设定值。所谓恒力矩二级安全制动控制方式（简称二级制动），就是指在安全制动时，将全部制动力矩以不同数值分两个制动阶段施加到提升机或提升绞车的卷筒制动盘上；其中，第一级制动阶段施加部分制动力矩，以满足制动减速度要求，并保持制动油压（即制动力矩）恒定直至停车；然后第二级制动时施加全部制动力矩，以保证可靠停车。采用这种制动方式的主要目的是为了解决安全制动过程中,对于制动减速度大小的要求所需制动力矩与静止状态时对于停车可靠性要求所需制动力矩不一致的矛盾，使之符合国家有关安全规程要求，以实现提升系统安全可靠工作。由于不同的载荷、速度及运转方式需要的安全制动力矩不同，在实际应用中，仅以重载下放这个最恶劣工况设定制动力矩来满足重载上提和重载下放等不同工况下的制动需要。但由于重物上提工况下，重力负载方向是帮助提升系统制动的，完成制动过程所需制动力矩减小，因此，与重载下放工况相比，制动减速度过大，易出现松绳而引起的钢丝绳过载安全事故，特别是对于斜井提升尤为明显。对于多绳摩擦式提升机则易产生滑绳事故，在提升系统载荷变化情况下也存在同样的问题。

由此可见，上述单设定值恒力矩制动方式不能完全满足矿井提升机和提升绞车在全部工况下，特别是重载下放和重载上提两种极端状态工况时的安全制动需要。即现有的恒力矩二级制动方式，对于不同工况下仅能通过已设定的制动力矩进行制动，不能应对提升机载荷方向变化的情况；对于大型多绳提升设备，安全制动过程中很容易突破滑动极限，致使钢丝绳打滑；对于斜井提升易出现松绳引起的钢丝绳过载安全事故，降低了设备的安全性能和使用寿命，甚至造成重大安全事故及人员伤亡。

技术实现要素：

为解决上述背景技术存在的不足，本发提供一种矿井提升机可控力矩安全制动系统及制动方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：

一种矿井提升机可控力矩安全制动系统，包括卷筒、液压站、电控装置和检测反馈装置，卷筒上设有制动盘，制动盘两侧设有盘形制动器；

所述液压站包括储能装置、电液比例溢流阀、第一插装组件、第二插装组件和电磁换向阀，所述电液比例溢流阀的入口端通过单向节流阀连接储能装置，电液比例溢流阀的入口端通过管路分别与第一插装组件、第二插装组件和电磁换向阀连接后接入泵源，电液比例溢流阀的入口端还通过截止阀与盘形制动器的油缸连接。

所述检测反馈装置包括设置在卷筒上的测速传感器和电液比例溢流阀与盘形制动器的油缸之间的压力传感器。

所述测速传感器采集提升机减速度信号并输入电控装置，电控装置接收减速度信号并与给定的速度值进行比较发出控制指令，所述控制指令经电信号处理后送到电液比例溢流阀，电液比例溢流阀将电信号控制指令转换为液压信号并输出按输入电信号控制指令变化的液压压力信号控制盘形制动器，形成速度闭环控制回路。

所述压力传感器将采集到的油压信号经电控装置处理后反馈至电液比例溢流阀，形成压力闭环控制回路。

一种矿井提升机可控力矩安全制动系统的制动方法，包括如下步骤：

a、根据矿井提升机安全制动要求和提升系统需要在电控装置设定给定速度值；

b、设置在系统中的压力传感器将采集到的油压信号反馈至电液比例溢流阀，形成压力闭环控制回路；

c、设置在卷筒上的速度传感器将采集到的提升机速度信号反馈至电控装置，电控装置将所述速度信号与给定的速度值进行比较后发出控制指令，所述控制指令经电信号处理后，再与从压力传感器发出的油压压力信号比较后发出电信号控制指令，电信号控制指令经放大、矫正等方式处理后，经电液比例溢流阀转换为液压信号，电液比例溢流阀输出按输入电信号控制指令变化的液压压力信号控制盘形制动器3形成速度闭环控制回路，即电液比例溢流阀的输出按照输入电信号控制指令变化的液压压力信号来控制盘形制动器油缸活塞杆输出的力；

d、盘形制动器油缸活塞杆输出的力与盘形制动器弹簧力进行抵消后的剩余力通过闸瓦及制动盘作用在制动盘闸盘上，形成的制动力矩控制提升系统的运动状态按照输入电信号控制指令的变化规律而制动减速，实施了对提升系统的控制。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：

本发明所述的一种矿井提升机可控力矩安全制动系统及制动方法，避免了现有技术制动减速度变化大，制动冲击大，制动过程不平稳，制动安全可靠性欠优的不足。提高了制动平稳性和安全可靠性，使系统达到较高的安全可靠性和技术经济性。对提高矿山咽喉设备的安全可靠性，提高生产效率具有重要意义。

附图说明

图1是本发明的液压油路示意图；

图2是本发明的制动方法流程图；

附图中：1、卷筒；2、制动盘；3、盘形制动器；4、截止阀；5、压力传感器；6、蓄能器；7、单向节流阀；8、电液比例溢流阀；9、第一插装阀组件；10、第二插装阀组件；11、电磁换向阀。

具体实施方式

通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切变化和改进，本发明并不局限于下面的实施例：

本发明的矿井提升机可控力矩安全制动系统，包括设置在卷筒制动盘2上的盘形制动器3、液压站、电控装置和检测反馈装置；

所述系统的液压站包括储能装置6，一个将输入的电信号转换为相应液压流量压力的电液比例溢流阀8，还包括控制系统介质流动方向及压力载荷卸载的插装组件9、10和电磁换向阀11；液压系统通过液压管路连接至盘形制动器3的油缸。

所述系统的检测反馈装置包括设置在卷筒1上的测速传感器；

所述测速传感器采集提升机减速度信号并输入电控装置，电控装置接收所述减速度信号并与给定的速度值进行比较发出控制指令，所述控制指令经电信号处理，电液比例溢流阀8将电信号控制指令转换为液压信号并输出按输入电信号控制指令变化的液压压力信号控制盘形制动器3形成速度闭环控制回路。

所述检测反馈装置还包括设置在电液比例溢流阀8与盘形制动器3的油缸之间的压力传感器5，所述压力传感器5将采集到的油压信号经电控装置处理后反馈至电液比例溢流阀8，形成压力闭环控制回路。

所述液压站的电液比例溢流阀8的入口端接储能装置6，储能装置与液压泵源通过单向节流阀7相关连并获取压力油补充，单向节流阀7允许流体朝向储能装置的方向流动，在安全制动过程中需要补充压力油时，通过节流阀向系统流动。

在实施安全制动时，本发明的制动系统可以实现在不同载荷、不同速度及不同工况下，使提升系统按照给定的速度进行制动。在检测反馈装置检测到实际速度偏离给定值的情况下，通过电液闭环制动控制系统的反馈调节和补偿作用，使其迅速减小偏差，达到给定的速度并保持不变直至停车，从而实现可控力矩制动方式的制动效果。

如图1所示，其中液压站的储能装置—蓄能器6、电液比例溢流阀8、电磁换向阀11和插装组件连接形成液压回路，通过截止阀4连至盘形制动器3，具体连至盘形制动器的油缸；蓄能器6经单向节流阀7接至泵源，单向节流阀7允许流体朝向储能装置6的方向流动当安全制动需要补油时向系统流动。其中电液比例溢流阀8是电液转换放大元件，输入连续变化的电信号控制指令，输出随动变化的液压动力油流；蓄能器6作为系统的备用油源，在安全制动包括停电时为液压制动系统提供控制压力油；插装组件9、10和电磁换向阀11用以控制液压动力油流流动路径的通断以及紧急制动时系统压力的卸载;截止阀4是检修时用来切断液压站与盘形制动器3之间油流的；盘形制动器3是作为整个系统的液压和力转换装置，也是制动执行元件；盘形制动器3油缸的活塞杆机械连接制动盘2，制动盘在盘形制动器3油缸的作用下与卷筒轮毂紧贴摩擦产生制动力。

结合附图2所示，设置在系统中的压力传感器5将采集到的油压信号反馈至电液比例溢流阀8，形成压力闭环控制回路；设置在卷筒1上的速度传感器将采集到的提升机速度信号反馈至电控装置，电控装置将所述速度信号与给定的速度值进行比较后发出控制指令，所述控制指令经电信号处理后，再与从压力传感器发出的油压压力信号比较后发出电信号控制指令，电信号控制指令经放大、矫正等方式处理后，经电液比例溢流阀8转换为液压信号，电液比例溢流阀8输出按输入电信号控制指令变化的液压压力信号控制盘形制动器形成速度闭环控制回路。即电液比例溢流阀8的输出按照输入电信号控制指令变化的液压压力信号来控制盘形制动器3油缸活塞杆输出的力，盘形制动器3油缸活塞杆输出的力与盘形制动器3弹簧力进行抵消后的剩余力通过闸瓦及制动盘作用在制动盘2闸盘上，形成的制动力矩控制提升系统的运动状态按照输入电信号控制指令的变化规律而制动减速，实施了对提升系统的控制。

本实施例的矿井提升机可控力矩安全制动系统实施时，制动系统根据矿井提升机安全制动要求和提升系统需要设定给定速度值，电控装置将给定减速度值和实际反馈速度信号进行比较后发出控制指令，控制指令经过放大、矫正等方式处理后，再与从压力传感器5发出的油压信号比较后发出电信号控制指令，通过电液比例溢流阀8转换为液压信号，电液比例溢流阀8输出按输入控制指令变化的液压压力流量控制盘形制动器3制动提升机，实施矿井提升机的可控力矩安全制动。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何为背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围。