中煤矿山建设集团有限责任公司 安徽合肥 230600
摘要：文章概述了矿井提升机在矿井中的作用及提升制动性能是影响矿井提升机安全运行至关重要的因素，介绍了矿井提升机制动系统安全性能监测的具体方法，从根本上解决了传统的提升机检测方法存在的设备笨重、检测项目少、数据精度低、集成化程度不高和检测效率低等缺点，并通过实例分析为设备提出调整措施，总结出矿井提升机制动系统安全性能检测的科学性和合理性。
关键词：矿井提升机；制动系统；安全性能；检测方法；应用
引言
矿井提升设备是升降人员、提升物料和下放材料的大型机械设备，是矿山井下生产系统和地面工业广场相连接的枢纽，是矿山运输的咽喉。提升机制动系统的安全可靠性，是确保提升机安全运行的可靠保障，定期对提升机进行安全性能检测可以了解其运行状况、掌握各项安全性能指标，及时发现问题，消除隐患，使提升机安全、高效地运行尤为重要。
一直以来，受科技技术水平等条件限制，矿井提升机安全性能检测方法和设备仪器比较落后。随着计算机、微电子和传感器等技术水平的发展，利用这些技术，对传统的提升机制动系统安全性能检测的方法进行总结、改进和创新，制定一套检测速度快，检测项目全、程序规范、数据准确、安全可靠，可以对提升机制动系统安全制动减速度、制动力矩、制动盘端面跳动、闸瓦间隙、制动闸空动时间、变位质量等标准规范规定的主要安全性能参数进行检测的方法和技术，从根本上解决传统的提升机检测技术存在的问题和不足已经非常必要。下面根据多年来的现场检测经验，对常用矿井提升机制动系统安全性能检测方法及其应用情况作一介绍。
１ 矿井提升机制动系统安全性能检测方法
1.1 制动盘表面沟纹测试
标准规范对提升机的制动盘表面沟纹深度和宽度均有限制要求，沟纹宽度的测试方法主要是对制动盘所有明显沟纹采用游标卡尺进行测量，计算出沟纹累计总宽度与有效闸面宽度的比值（取百分数）；沟纹深度的测量方法可以采用磁性表座把尖表头（可自制）百分表固定在制动盘上，先用百分表在制动盘表面的沟纹边测量一基准值（一般把百分表调到零点），然后把表头深入到沟纹底部进行深度测量，最后依据规范进行判定判断该参数是否符合标准要求。
1.2 制动闸瓦同制动盘接触面积测试
闸瓦与闸盘的接触面积直接关系到提升机制动力的大小，因此标准规定了闸瓦与闸盘的接触面积允许范围.具体测试步骤如下：
1.2.1、把提升机停在井中交钩位置（自由滑行至停车）或卸空容器落在井盖门上（凿井施工期间）；
1.2.2、为保证安全，使用定车装置或关闭一组闸的进油阀（起到锁车作用）把提升机锁住；
1.2.3、安排司机敞闸至正常工作油压；
1.2.4、采用钢板尺或卷尺测量闸瓦的长、宽，计算出所测闸板的有效面积；
1.2.5、把坐标纸垫复写纸放到闸盘和闸瓦之间，缓慢闭闸，油压降到底后，再敞闸把坐标纸抽出；
1.2.6、重复步骤3）-5），直至所有制动闸的内、外侧闸瓦测试完毕，并把锁车关闭（如有）的那副闸进油阀打开；
1.2.7、计算出坐标纸的变色面积即为闸瓦贴闸面积，贴闸面积与闸瓦的有效面积比即为该闸瓦的接触面积比。
1.3 闸瓦同闸盘间隙测试
闸瓦同制动闸盘间隙的测试有两种方法：
1.3.1 传感器法
1）把提升机停在井中交钩位置（自由滑行至停车）或卸空容器落在井盖门上（凿井施工期间）；
2）为保证安全，使用定车装置或关闭一组闸的进油阀（起到锁车作用）把提升机锁住；
3）安排司机敞闸至正常工作油压；
4）把位移传感器用磁性表座可靠的固定在闸盘侧面上，使传感器与闸瓦之间保持0.5-1.0mm左右的间隙，然后缓慢闭闸至油压回零，测试结束。此时可查看并记录仪器显示的数值，即为此次测出的闸瓦同闸盘间隙；
5）安排司机闭闸，再敞闸，重复步骤4），每块闸瓦测试至少三次，测试结果均要按照7.1的要求进行离群值判定，并确定是否需要多测一次或几次以获得三个有效数据；
6）重复步骤3）--5），直至所有闸板测试完毕，并把锁车关闭（如有）的那副闸进油阀打开。
1.3.2 塞尺法
1）同传感器法1）--3）步骤；
2）使用长度不小于闸板长度的塞尺（一般为300mm），根据估计间隙宽度选择塞尺厚度，从闸瓦与闸盘间隙由上向下或反之插入，贯穿整个闸瓦后向左右移动至闸瓦边缘，如塞尺过紧或过松则及时调整塞尺厚度，直至所选塞尺厚度在闸间隙内移动稍感受力为止，此时塞尺厚度即为此块闸瓦与制动盘的间隙；
3）安排司机闭闸，再敞闸，重复步骤4），每块闸瓦测试至少三次，测试结果均要按照7.1的要求进行离群值判定，并确定是否需要多测一次或几次以获得三个有效数据；
4）重复步骤2）--3），直至所有闸板测试完毕，并把锁车关闭（如有）的那副闸进油阀打开。
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1.4 保险闸空动时间测试
测试制动闸的空动时间主要是检查液压站、盘形闸、管路的回油性能，具体方法如下：
1.4.1 把提升机停在井中交钩位置（自由滑行至停车）或卸空容器落在井盖门上（凿井施工期间），但需保证提升机在二级制动解除位置；
1.4.2 为保证安全，使用定车装置或关闭一组闸的进油阀（起到锁车作用）把提升机锁住；
1.4.3 安排司机敞闸至正常工作油压；
1.4.4 在已敞闸的所有闸瓦接触面上贴不超过0.02mm的金属铂片（锡箔纸）；
1.4.5 安排司机闭闸，保证把金属铂片与闸瓦粘贴紧密，然后再敞开；
1.4.6 按照仪器使用说明书连接测试线（不同型号的提升机安全性能测试仪接线方式不一样），一般是采集闸瓦与制动盘的开闭信号和安全回路的通断信号（一般是把测试线并接在安全回路继电器线圈或指示灯两端，接线前应切断操作台控制电源，并用验电笔进行确认）；
1.4.7 闸瓦开闭信号线一端夹住金属铂片（锡箔纸），另一端金属夹与制动盘紧密接触；
1.4.8 要求司机在不收闸的情况下，拍紧停按钮或其他破坏安全回路正常状态的方式断开安全回路，此时测试仪器的内部时钟记录安全回路断电时至闸瓦接触到闸盘的时间，即制动闸的空动时间。
1.4.9 安排司机送上控制电源，再敞闸，重复步骤8，每块闸瓦测试至少三次，测试结果均要按照条7.1 款的要求进行离群值判定，并确定是否需要多测一次或几次以获得三个有效数据；
1.4.10 重复步骤3-9，直至所有闸瓦测试完毕，并把锁车关闭（如有）的那副闸进油阀打开。
1.5 制动力矩测试
制动力矩测试方法主要有两种：
1.5.1 顶压法：
1）使提升机处于空载状态（单钩提升的应把空容器置于井盖门上，并保持钢丝绳处于松弛状态；双钩提升的，须使两罐空载并处于交钩位置，自由滑行至停车），从而排除负载重量对制动力测试数值的影响；
2）把P型连接装置（为保证强度和稳定性厚度不小于20mm）与滚筒锁车孔使用螺栓进行连接，在紧固螺栓时，把P型连接装置前端向上抬，从而消除螺孔间隙对P型连接装置的角度影响；
3）把压力传感器上部插口与连接板前部螺孔使用螺栓进行连接，保持螺栓可以自由转动，主要起到防滑、防崩、稳定作用；
4）把千斤顶（10t或20t）放在压力传感器下部，通过加入垫木或其它材料的方式，调整高度，保证在整个测试过程千斤顶的行程满足要求；
5）安排司机敞闸，保证每块闸瓦都未接触制动盘，使用千斤顶对压力传感器进行加压至滚筒微微转动，此时力值为系统阻力，记录此数据；
6）安排司机闭闸，停止制动油泵，关闭一组制动闸的进油阀；
7）安排司机启动制动油泵，敞闸，使用千斤顶对压力传感器进行加压至滚筒微微转动且力值不再增加为止，闭闸，记录此数据；
8）重复步骤7），每幅制动闸测试至少三次，测试结果均要按照条7.1的要求进行离群值判定，并确定是否需要多测一次或几次以获得三个有效数据；
9）重复步骤6）--8），直至所有制动闸测试完毕，并把最后测试的制动闸进油阀打开；
10）在测出的每组制动力数值中减去系统阻力值后所得结果作为单项测量值；
11）根据测力点半径和测出的制动力计算然后算出提升机的总制动力矩（每副闸制动力测量结果之和加上系统本身的阻力值），并根据提升机的最大静力矩验算其制动力矩倍数K，判断是否符合标准要求。
1.5.2 拉力法
1）同顶压法步骤1）；
2）把行车通过短绳套串入拉力传感器沿切线方向与滚筒相连。对于凿井施工提升机，一般提升机房无检修行车，则可采用手动葫芦（5t）通过短绳套串入拉力传感器沿切线方向与滚筒相连，拉力传感器另一端用短绳套套在提升机制动闸座地脚螺栓下端的螺帽上；
3）安排司机敞闸，保证每块闸瓦都未接触制动盘，开动行车或拉动手动葫芦至滚筒微微转动，此时力值为系统阻力，记录此数据；
4）安排司机闭闸，停止制动油泵，关闭一组制动闸的油阀；
5）安排司机启动制动油泵，敞闸，开动行车或拉动手动葫芦至滚筒微微转动且力值不再增加为止，闭闸，记录此所关闭闸的制动力数据；
6）重复步骤5），每幅制动闸测试至少三次，测试结果均要按照条7.1的要求进行离群值判定，并确定是否需要多测一次或几次以获得三个有效数据；
7）重复步骤4）--6），直至所有制动闸测试完毕，并把最后测试的制动闸进油阀打开；
8）在测出的每组制动力数值中减去系统阻力值后所得结果作为单项测量值；
9）根据测力点半径和测出的制动力计算然后算出提升机的总制动力矩（每副闸制动力测量结果之和加上系统本身的阻力值），并根据提升机的最大静力矩验算其制动力矩倍数K，判断是否符合标准要求。
1.6 制动盘端面跳动测试
制动盘端面跳动的测试有两种方法：
1.6.1 传感器法
1）用磁性表座把传感器可靠的固定在闸座上，使传感器与制动盘之间保持2mm左右的间隙；
2）安排司机缓慢匀速（可切换至验绳状态）转动滚筒至少二圈，仪器同步采集传感器与制动盘之间的间隙值并绘制跳动曲线，曲线波峰与波谷差即为制动盘最大端面跳动量；
3）数据采集结束后，闭闸停车；
4）重复步骤2）--3），每侧制动盘测试至少三次，测试结果均要按照条7.1的要求进行离群值判定，并确定是否需要多测一次或几次以获得三个有效数据。
1.6.2 百分表法
1）用磁性表座把百分表可靠的固定在闸座上，使百分表表头与制动盘可靠接触；
2）为便于读取数据，可预先把百分表调整指示在零位；
3）安排司机缓慢匀速（可切换至验绳状态）转动滚筒至少二圈，时刻观察百分表读数，记下最大值，即为制动盘的最大跳动量；
4）数据采集结束后，闭闸停车；
5）重复步骤2）--3），每侧制动盘测试至少三次测试结果均要按照条7.1的要求进行离群值判定，并确定是否需要多测一次或几次以获得三个有效数据。
1.7 数据处理和修约
1.7.1 测试过程中离群值的检出与剔除
对于制动力矩、闸瓦同闸盘间隙、保险闸空动时间、安全制动减速度、制动盘端面跳动等参数和项目，在检测过程中均需采用GB/T 4883-2008《数据的统计处理和解释 正态样本离群值的判断和处理》中的狄克逊（Dixon）检验法（亦称Q值检验法）剔除其离群值，以获取三个有效数据，确保数据采集的有效性和准确性。
1.7.2 最终数据的处理与结果的判定
以三次有效数据的平均值对结果进行评定，所有数据参照GB/T 8170-2008《数据修约规则与极限数值的表示和判定》进行修约处理，结果保留至小数点后2位。最后依据规范进行判定判断该参数是否符合标准要求。
2 应用情况分析
对以上检测方案，依据《煤矿安全规程》和《提升系统安全检测检验规范》的要求，通过现场大量的检测实验数据，对检测报告和记录进行了修改和完善，并成功应用于现场检测，采用新的检测技术已累计检测提升机近百台次，及时发现和排除了多起事故隐患，在此对两个典型应用实例进行简要介绍：
实例１：2013年1月4日，采用此技术对某公司项目部副井凿井施工用JKZ—3.2×3提升机检测，在进行盘形闸空动时间测试过程中，发现该提升机在安全回路断电后，盘形闸二级制动控制的4副闸不参与制动，从而导致制动力矩及安全制动减速度不符合要求，存在严重的安全隐患。项目部对发现的问题十分重视，立即进行了停车检修。经检查，发现是安装人员把电磁阀电源线接错了。调整后，再次检测，二级制动控制的4副闸能够正常工作，杜绝了事故隐患。
实例2：2013年5月12日，采用顶压法在对某公项目部风井凿井施工用JK3.0/20提升机进行制动力矩检测时，发现其盘形闸为双侧单副布置形式，而且提升重量较大，在盘形闸间隙、贴闸压力及闸板与闸盘接触面积均符合要求的情况下，制动力矩倍数仍不能符合标准规范的规定，于是我们建议项目部减少提升重量或把盘形闸更换为双侧双副布置形式。为了保证工程进度，项目部采纳了更换盘形闸的办法，后经复测，制动力矩倍数满足了《煤矿安全规程》规定要求，为设备的安全运行和工程的顺利施工提供了保障。
3 结束语
该矿井提升机制动系统安全性能检测技术科学合理、方法先进，检测内容全面、数据精度高，能明显减少对生产的影响，保证了生产安全，提高了经济效益，从根本上解决了传统的提升机检测方法存在的设备笨重、检测项目少、数据精度低、集成化程度不高和检测效率低等缺点，对矿用提升机制动系统的检测具有指导意义，为实现矿山安全生产提供了可靠保证。
论文作者:王珍
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第18期
论文发表时间:2017/12/7
标签：闸瓦论文; 提升机论文; 测试论文; 制动闸论文; 力矩论文; 数据论文; 间隙论文; 《建筑学研究前沿》2017年第18期论文;