河南焦煤能源有限公司机电设备管理中心检测中心，河南省 454000
摘要：目前，我国的矿山发展十分迅速，针对矿井提升机在矿山生产和安全方面的重要性，本文对传统提升机进行了结构和控制系统的分析，得出传统提升机制动机构存在抖动、失速和失效等问题，几类问题的出现极大地影响了矿井生产和井下工人的人身安全。综合多方面因素，提出了一种通过PLC和变频器代替传统的继电器--接触器控制系统的控制方案，该方案可以解决操作者发出控制指令的准确性和平稳性，使得制动控制系统的精度有所提高。由液压系统导致制动机构失效也是常见的现象，文中作了重点分析，提出了预见性的措施。
关键词：矿井提升机；制动机构；稳定性；措施
引言
矿井提升机作为矿山生产流程中的关键设备，构建了地面和井下的联系，担负着提升煤炭、矿石下放材料，升降人员和设备的重要任务。随着科技的迅猛发展，矿井提升机不断的向高速度、高精度、重载荷、高可靠性的方向发展;提升机的结构日趋复杂化、工作环境越来越恶劣，其性能和状态都会随着不断的持续运行逐渐恶化并导致故障的产生。提升机的制动系统是保障提升机安全运行的最后一道屏障，其制动性能的优劣直接影响着提升机的安全、可靠运行。借助或依靠先进的传感器技术和动态测试技术及计算机信号处理技术，分析设备中异常的部位和原因，对隐含的故障进行精准的早期预报和诊断对保证提升系统的安全运行有重要意义。许多研究机构和学者在提升机制动系统的状态监测与故障诊断领域作了不少工作，本文对此作一个比较全面的总结和分析。
1矿井提升机简介
矿井提升机是矿山大型固定设备之一，是井下生产系统和地面工业广场连接的枢纽、矿山运输的咽喉。按钢丝绳在卷筒上的连接形式可以分为缠绕式提升机和摩擦式提升机，缠绕式提升机又分为单绳缠绕式和多绳缠绕式，摩擦式提升机分为落地式和塔式;按卷筒数可以分为单卷筒提升机和双卷筒提升机;按提升绳数可以分为单绳提升机和多绳提升机。目前，我国生产使用的提升机主要结构形式有:单绳缠绕式提升机和双卷筒矿井提升机;落地式摩擦式提升和塔式摩擦式提升机。缠绕式提升机结构简单工作可靠，但由于提升钢丝绳全部缠绕在卷筒上，在深井条件下需要增加提升钢丝绳和提升机卷筒的直径，使提升钢丝绳和提升机在制造、运输和使用上带来许多不便，因此仅适用于浅井及中等深度的矿井，且终端载荷不能太大。摩擦式提升机的提升高度不受卷筒大小的限制，适用于深井提升。由于多根钢丝绳共同承担终端载荷，钢丝绳直径变小，故摩擦轮直径也显著减小，便于制造、运输和安装。随着科技的发展及适应市场的需求，提升机制造企业都积极开发或采用先进技术，推出了许多新产品，使提升机的技术水平明显上升了一个台阶。为了满足矿井建设提出的更高要求，矿井提升机将朝着高速、重载、设备大型化、自动化程度高、安全保护更加齐全的方向发展。
2矿井提升机制动机构存在的问题及改进措施
2.1制动机构失效的原因
矿井提升机的制动机构由液压站、液压管路和盘形制动器三部分组成。液压站制动导致提升机失效的主要原因有 ：（1）液压站电液调压装置出现问题对液压站来说，液压系统的压力一般是由溢流阀来调节控制的，如果压力高不能下调，应该检修溢流阀，看它的内部是否有堵塞或其他问题。（2）液压管路出现问题，最常见的原因是回油管有堵塞现象，常见的有回油滤芯堵塞，回油管线的阀门坏了或开启太小，如果回油有背压阀（平衡阀，顺序阀等）可能是这些阀调节的开启压力过高，也可能是回油节流阀等流量阀调节开口太小等等。（3）电磁阀出现问题，电磁阀包括线圈和阀体，只要查找这两方面即可。（4）液压系统的残留压力过大盘型制动器通过蝶形弹簧的压力来达到制动效果的，当液压站给油时盘型制动器是松闸状态，如果残压大于0.5Mpa的话，液压站不给油，但是压力还在0.5Mpa，油路会对盘形制动器给油，会使盘型制动器闸瓦松开，起不到制动目的。
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2.2可靠性维修技术
产品的实际使用工作可靠度等于固有可靠度与使用可靠度之积。 固有可靠度取决于产品的设计、制造和安装，而使用可靠度取决于使用条件、环境条件和维修技术。 提升机制动系统投入使用之后，各零部件不断受到磨损、锈蚀、冲击等造成的损伤和影响，加之设计和制造缺陷，系统零部件容易损坏，因此必须对损伤的零部件或已损坏的零部件进行维护和修理，以维持和提高系统的安全可靠性。以往的维修技术是以事后维修和预防维修为主，由于事后维修方式落后，逐渐被预防维修取代，预防维修主要包括定期维修和按需维修。 目前，在机械设备系统中仍然广泛采用定期全面维修方式，这种维修方法对于当前大负载、高速、大型化矿井提升机，维修时间长，质量低、费用高，而且通过维修不能发现内部零部件的安全可靠性程度。近年来，在故障分析技术和故障诊断理论发展的基础上，维修技术逐渐发展为以状态监测维修和以可靠性为中心的维修为主。 以可靠性为中心的维修方式以状态监测为基础，根据设备及零部件的可靠性特点，应用逻辑分析决策法，对影响安全可靠性的各项因素进行具体分析并加以控制。 对于提升机制动系统安全可靠性维修重点应放在安全保护系统、关键薄弱机械环节和电控系统的状态监测和维修管理上，同时通过技术培训等方式提高人的可靠性以保证维修技术的可靠性管理。
2.2基于信息融合的故障诊断方法
信息融合是恒古至今生物体所固有的一种本质特征，是生物体环境感知和行为行动的基础。信息融合起源于1973年美国国防部资助开发的应用于军事领域的声纳信号处理系统，它是把多种传感器获得的数据进行“融合处理”，以得到比单一传感器更加准确和有用的信息。随着融合概念的不断扩展，融合的对象不仅仅局限于多平台、多传感器、多源信号和数据，还扩充到符号、甚至知识和经验等多种信息。目前信息融合的一般定义为:利用计算机技术，对按时序获得的若干传感器(含软传感)的观测信息在一定准则下加以自动分析、优化综合以完成所需的决策和估计任务而进行的信息处理过程。从定义中看到，各种传感器是信息融合的基础，多源信息是信息融合加工的对象，协凋优化和综合处理是信息融合的核心。
2.3矿用提升机PLC+变频器控制系统
PLC是一种为工业环境应用而设计的数字系统，以可靠性、稳定性、程序可移植性、扩展性强、抗干扰能力强等优点著称，用来代替传统的继电器-接触器控制系统。整个控制系统由四大单元构成，即显示单元，显示电动机的电流和电压值、提升机深度值、提升机的转速值等 ；控制单元，由PLC和变频器构成，有PLC发出控制指令，变频器输出给电动机，通过频率的变化来调整电动机的转速。改造提升机用的变频器是在原提升机电控系统的基础上，用变频调速系统替代原工频调速系统，同时保留工频调速系统，使两套系统互为备用，增加系统运行的可靠性。改造时需要增加工、变频转换功能。在系统运行前，将主回路和控制回路各转换开关切换至相应的变频或工频位置上。制动单元，由①回馈制动 ：变频器采用能量回馈单元将再生能量回馈给电网。②能耗制动能耗制动单元可单独使用，也可以与能量回馈单元配合使用。辅助单元，由上位机监控系统、DCS系统、打印机等辅助设备构成。
结语
本文针对矿井提升机制动机构提出了一些影响生产和安全的因素，同时结合实际使用环境，提出了解决措施。提升机控制系统改造是在原有电控系统的基础上加入PLC和变频器控制，利用变频器中设定上下坡时间提高提升机运行位置的精确性。
参考文献：
[1]《矿井提升机故障处理和技术改造》编委会编著．矿井提升机故障处理和技术改造第2版：机械工业出版社，2013.09.
[2]安顺波主编．现代矿山机械设备安装调试、规范操作、维修保养及常见故障排除实用技术手册第四册：北京矿业大学出版社，2005.6
论文作者:张旭
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第15期
论文发表时间:2019/9/19
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