林南仓矿提升机闸瓦保护系统研究与应用
矿用提升机闸间隙保护装置研究
矿用提升机闸间隙保护在线监控装置在集团公司的应用一、立项原因或背景众所周知，矿井提升机是煤矿生产中的重要设备，它是确保整个矿井安全生产的咽喉要道。
而盘式制动器的闸瓦与制动盘之间间隙的大小直接影响到提升机的制动性能，其性能的好坏危及着安全生产，因此对其检测及故障判断至关重要。
《煤矿安全规程》中明确要求提升机要有闸间隙保护装置，闸间隙保护就是当闸瓦与制动盘的间隙超过规定值2mm时，能自动报警或自动断电，起到保护作用，为我们的安全工作排除了较大一部分的隐患。
因提升机安全闸失灵造成的事故屡有发生，如果提升机配备了闸间隙保护在线监控装置就会大大提高提升机安全制动的可靠性，避免因事故给人员生命财产安全带来的重大损失，它安全稳定可靠，判断精度高，抗干扰能力强，操作灵活，安装方便，大大地提高工作生产效率，促进安全生产，推广前景良好。
二、研究内容及创新点我们经过前期的技术调研及论证工作，选定了由山东泰山无线电厂生产的ZTJ127型闸间隙保护装置在部分矿进行试用。
1、提升机闸间隙保护装置的设计依据《煤矿机电设备完好试行标准》中要求：闸瓦与制动轮接触严密，平移式松闸后的间隙不大于2 mm，且上下相等；角移式在闸瓦中心不大于2.5 mm；盘式闸不大于2 mm。
2、提升机闸间隙保护装置系统组成此装置采用了国外先进的设计技术来处理复杂的技术过程，通过高级软件的合成，大大的加强了设备的工作完成情况，功能强大、性能优越，从而提高了系统的稳定性、减少了施工难度。
（1）提升机闸间隙保护装置硬件组成由图示我们可以分析到：该系统创新出较新颖的技术，可以在检测屏幕中直观的看见油压、间隙和疲劳度等因素，非常有利于我们了解该装置的运行情况和运作过程中出现的问题和状况。
（2）提升机闸间隙保护装置软件组成软件系统由基于ARM9平台的C#编写,该软件包括管理程序、测试程序、数据交换程序、显示程序。
各部分均采用模块化设计，具有很高的通用性、可靠性、可维护性、可扩展性和可移植性。
煤矿提升机液压站冗余回路和闸瓦间隙保护的改造应用
煤矿提升机液压站冗余回路和闸瓦间隙保护的改造应用彭朋;靳颖泽;刘毅【摘要】标准《煤矿安全规程》(2016)第423条、425条规定:提升机必须装设闸瓦间隙保护,当闸瓦间隙超过规定值时,能报警并闭锁下次开车;安全制动必须有并联冗余的回油通道.杨村煤矿的2JK-3.5型提升机及TE160型液压站均不符合标准规定的要求,须进行技术改造.经研究分析,在液压站安全制动油路中加装了并联冗余的回油通道,实现了闸瓦间隙超过规定值时能报警并闭锁下次开车.实际运行中该两项技术改造都取得了良好的效果,为同类型矿井的提升机、液压站改造提供了借鉴作用.【期刊名称】《煤矿机电》【年(卷),期】2017(000)006【总页数】4页(P80-82,85)【关键词】提升机;液压站;冗余回路;闸瓦间隙保护【作者】彭朋;靳颖泽;刘毅【作者单位】兖州煤业股份有限公司杨村煤矿,山东济宁272118;兖州煤业股份有限公司杨村煤矿,山东济宁272118;兖州煤业股份有限公司杨村煤矿,山东济宁272118【正文语种】中文【中图分类】TD534+.5杨村煤矿核定生产能力为115万t/a,其主井、副井安装2JK-3.5型提升机各一部，配备TE160型液压站及附属制动装置。
该TE160液压站有两套液压泵装置和两套电液比例调压装置，一套工作，一套备用。
该设备主要存在的问题是,当系统发生故障时，若全矿停电等提升机实施安全制动时，TE160液压站G3和G4电磁阀断电，则固定卷筒的盘形制动器内液压油通过G4电磁阀立即回到油箱;若G4电磁阀出现阀芯堵塞无法回到原位等情况时，则盘形制动器内液压油无法回到油箱，盘形制动器始终处于敞闸状态，致使提升机无法进行安全制动，有可能引发跑车事故。
同时,杨村煤矿的主副井提升机闸瓦间隙保护装置是采用接近开关触发的保护方式，即当闸盘与接近开关的距离变化量小于接近开关动作值时，提升机控制系统安全回路发出警报。
根据标准《煤矿安全规程》(2016)中明确规定：安全制动必须有并联冗余的回油通道。
矿井主提升机供电设施远程监测、监控系统改造
矿井主提升机供电设施远程监测、监控系统改造摘要：随着林南仓矿120万吨达产的深入，原煤产量不断地增加，从而加大了对提升系统的挑战。
为了保证提升系统的正常运行，杜绝或降低因提升事故对生产的影响，林南仓矿主井提升机交流绕线式双机系统在原有转子双馈变频系统的基础上，引进了这一新系统。
新系统将与原有系统独立并互为备用。
关键词：变频；备用前言林南仓矿作为开滦集团的发展型矿井，其生产地位日趋提高，在核定能力之内的产量要求也不断提高。
2008年林南仓矿对原有提升机电控系统进行了自动化更新改造，使其提升能力适应了矿井发展的要求。
为了能够降低因提升系统故障对生产的制约，林南仓矿又引进了一套提升机定子变频电控系统。
新系统与原有转子双馈变频系统互为备用。
1.电控系统总体技术方案1.1 总体技术方案本套电控系统采用高压定子变频系统，与原有的交流绕线式双机转子双馈变频系统互为备用。
整个电控系统分为几个部分：全数字交流变频调速系统、网络化操作系统、监控系统。
调速系统：采用全数字变频器实现多重化控制，带回馈制动四象限运行。
网络化操作系统采用双PLC双线制控制；监控系统采用工控机系统，通过大屏幕真彩液晶显示器对提升机的运行情况进行实时监控。
1.2系统特点（1）根据提升机的特点，采用多重化技术的变频器对交流电机进行调速，回馈制动四象限运行。
启动、停车及加减速平稳，节能、免维护。
（2）采用了全数字速度、电流、位置闭环控制使提升机在任意速度下运行稳定可靠并保持较高的运行效率。
（3）PLC操作控制系统能完成提升机手动、半自动、检修及应急控制等各种运行方式的控制要求等。
（4）具有三条安全保护回路，其中，软件安全回路两条、硬件安全回路一条，关键环节采用三重或多重保护。
（5）监控系统采用工控机作为上位机，通过大屏幕液晶彩色显示器实现多画面实时监控，多参量数码及曲线显示、记录，各种故障的报警及记录，所记录的图表、曲线多达10天以上所进行的提升循环。
提升机闸瓦在线监测系统的应用
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ５—２ ７ ９ ８ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ７ ． ０ ３ ２
提 升 机 闸 瓦在 线 监 测 系统 的应 用
张 磊
（ 潞安环 能股份公 司 王庄煤矿 ， 山西 长 治 ０ ４ ６ ０ ３ １ ） 摘 要： 矿 井提 升机是煤矿 的重要设备 ， 其 可靠 运行 对煤 矿安全生产起 着很大作用 。制 动系统决定提升机
进 行报警 。当 闸瓦 间隙值 超 过 规 定 值 、 闸 瓦磨 损 过 量、 同组 制 动器 闸瓦 间 隙不 对 称 量超 过 报警 值 时进 行 报警 。数 据处 理系统 包括 ： １ ） 建 立数 据库 ， 存 储历 次 制 动器 制 动 后 的 闸 瓦 间隙值 、 闸 瓦磨 损量 。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ － ０ ４ — １ ８ 作者简介 ： 张 磊（ １ ９ ８ ５一） ， 男， 辽宁喀左 人 ， 助理工程师 ， 从事生产技术工作 。
２ ０ １ ３年 ７月
张 磊 ： 提升机 闸瓦在 线监测系统 的应用
第２ ２卷 第７期
２ ） 对存储数据 进行分析 ， 具 体有 ： ① 将 闸瓦 磨 损与 产煤 量相 关联 ， 形 成 时间对 比 ， 能够 指示 提升 机 的运 行状 况 ； ②能 够 识 别 每 组 闸瓦磨 损 变化 的规 律， 判断闸瓦的质量优劣 ； ③提示工作人员每副制动 器闸瓦 的更换情况 ； ④ 间接反映蝶形弹簧的状态 ， 为 更换蝶形弹簧提供可靠依据。 监 测 系统实 现 了对 闸 瓦 间 隙 的实 时 监 测 ， 为工 作人 员 管理 和维 护 矿 井 提 升 机 制 动 系统 提 供 指 导 ， 大 大方 便 了工作 人 员 的工 作 。 同 时 ， 能 够 为 矿 山 以 后 相关 方 面 的发 展 和革新 提 供有 效 的数据 支持 。
仓矿主井技术报告
整流柜 全数字 调节柜 PLC 控制柜
低压柜
显 示 台 液压站
逆变柜
逆变柜
监视器 工控机 转换部分 井 筒 开 关 测速机 轴编码器 轴编码器 左 操 作 台 右 操 作 台
M
3
转换部分
M
3
S
S
老系统
老系统
钱 林南仓矿业分公司 公 司 家 营 矿 业 分
2005.12 2009.2
1）两台交流电机，单机功率800KW，转子额定电流590A， 额定电压848V，经一级减速作为提升机的驱动源。 2）4台变流柜作为功率单元给转子供电，实现电动机的各项 控制功能。 3）2台整流变压器分别采用Dd0，以降低电网谐波分量。 4）全数字交流调节控制系统采用中国矿业大学自行开发和 研制的ASCS控制装置，通过与主控PLC通信和自行开发的 控制软件，完成提升机速度控制。 5）PLC控制系统采用SIEMENS公司的SIMATIC S7-300系 列PLC，包括行程PLC、保护PLC、操作台PLC，通过 PROFIBUS和MPI网进行数据交换传输。 6）操作台上配备上位机人机界面装置，通过与PLC系统建立 点对点通信，综合整个提升系统的运行参数和运行状态，进 行信息管理。
钱 林南仓矿业分公司 公 司 家 营 矿 业 分
2005.12 2009.2
针对林南仓矿主井提升机的现状，开滦集团经过多方调研后决定 与中国矿业大学联合对原系统进行改造。中国矿业大学拥有有利的 学术、学科优势，所在“电力电子与电力传动”学科是全国重点学 科，有1个硕士点、1个博士点、1个博士后流动站，位列全国高校前 列。学院一直秉承为煤炭行业提供最优的设备为宗旨，多年来致力 于电力传动方面的研究，积累了大量交直流传动方面的理论和实践 经验，为此次项目提供强有力的理论依据和技术储备。自1996年以 来，中国矿业大学自行开发研制的ASCS全数字调速系统已经在全国 9个矿务局得到应用，目前正常运行的系统已达100多套。进入21世 纪后，在不断完善ASCS系统同时，也不断吸收国内外传动控制方面 的先进技术。利用ABB与SIEMENS公司在中国矿大设立的实验基地， 掌握了这两家传动产品的关键技术。 在多年的发展过程中，不仅在业绩上有了喜人的成果，还造就了 一支有很高理论水平、有丰富现场经验、技术全面、敢于创新的技 术队伍。
浅谈矿用提升机制动器的分析及应用
【 关 键词ｌ提升机； 制动器； 制动力矩； 二级制动； 紧急制动
式制 动器， 这种 制动器 实际上是盘 型制 动器的一种 衍生 产品， 制动副 的 运 动仍是直线运 动， 但 是制动副的形状不是平面 ， 而是 圆弧面 。
２ ． ３盘式 闸制动器 在矿山矿井提 升机 是极其重要的设备， 它 承担矿物 的提 升运输 、 人 盘 式制动 系统 是应 用于矿井 提升机 上的新 型制动系统 ， 用于ｘＫ Ｔ 员上下、 材料和 设备的运送 ， 直接 决定了矿 山的 开采量， 是联 系井下与地 系列和Ｊ Ｋ 系列矿井提 升机 及Ｊ Ｋ Ｄ 型多绳摩擦 轮提升机 上。 面的枢 纽设备 ， 因此又被 人们称 为矿 山的 “ 咽喉 设备” 。 因此 也就 意味 着提 升机和 一般 的起 重设备不同 ， 除了提 升物 料， 还 要升 降人员， 一旦
术， 采用碟形弹簧制动 ， 而适 应于 老提升机带闸轮 的结 构。 过 滑轴 上复位弹簧 的Ｎ’ 迅 速离 开制动盘 ， 当通 入缶 【 体 内的油压 减 小至 第 三类是 盘型制动 器， 属 轴向制动器， 分为 固定式 盘型 闸和 浮动式 Ｐ ＝ Ｆ 时， 主动刹 车片贴合制 动盘 ， 下 钳体通过 Ｎ’ 的整体位 移 ， 对 制动 盘 产生制 动力， 随着油压Ｐ 越小， 制动 力会越 大。 盘 型闸。 ２ ． １ 第一类 块闸制动器 浮 动式 盘式制 动器的特点 ： 浮动 式安装 ， 自 动对 准制动 盘； 制动 块 闸式制 动系统用于 老产 品ＫＪ 系列提 升机上 ， 它包括 块 闸式制动 器退距均等 ， 不会发生偏刹 、 千 磨等现 象， 具有 自动补偿功能 ， 不需人
运行， 通过 分析几种矿 用 提 升机制动器的工作 原理 及性 能， 查找 出其优缺 点 。 该种 类型的改 造适用于苏制 或仿苏型、 老Ｊ Ｋ Ａ型。 这 种改造 是仍然 点， 能够根据生产实际情况选择合适 的制动器， 来更好 的为 提 升机安全运 使 用原装制 动轮 的圆柱面作为摩擦 副的接 触面 配以液压径 向推力平移
浅谈矿用提升机制动器的分析及应用
浅谈矿用提升机制动器的分析及应用【摘要】在矿山矿井提升机是极其重要的设备，它承担矿物的提升运输、人员上下、材料和设备的运送，是联系井下与地面的枢纽设备。
制动器是提升机（提升绞车）的重要组成部分之一，直接关系着提升机设备的安全运行，通过分析几种矿用提升机制动器的工作原理及性能，查找出其优缺点，能够根据生产实际情况选择合适的制动器，来更好的为提升机安全运转服务。
【关键词】提升机；制动器；制动力矩；二级制动；紧急制动在矿山矿井提升机是极其重要的设备，它承担矿物的提升运输、人员上下、材料和设备的运送，直接决定了矿山的开采量，是联系井下与地面的枢纽设备，因此又被人们称为矿山的“咽喉设备”。
因此也就意味着提升机和一般的起重设备不同，除了提升物料，还要升降人员，一旦出现事故，直接关系到人员的生命安全。
所以这就要求提升机必须具备非常高的安全性，而确保提升机安全性与制动系统是有直接作用，在最终的工作机构——卷筒上，从而更加安全可靠。
制动系统是保证提升机安全停车的部件，任何环节失效都要由制动器来完成最终保护。
1.制动器的作用及要求1.1制动系统的作用①保证提升容器按给定状态运动，并在需要的位置制动—工作制动；②在可能造成事故的不正常工作状态下，紧急制动以保障人员和设备的安全—紧急制动。
1.2制动系统的要求①提升机除有制动装置外，还装有zM定车装置，一边在调整卷筒位置时使用；②全部制动力矩，不得小于提升机最大设计静载荷所需转矩的3倍；③一副制动器的制动力矩应大于调绳力矩的1.2倍；④紧急制动时，对于提升重物，减速度必须小于5m/s2；对于下放重物，减速度应大于1.5m/s2；⑤对于摩擦轮式提升，紧急制动时的减速度不应使钢丝绳在摩擦轮上产生滑动。
2.提升机制动器种类分析提升机制动器至今为止有三大类形式：第一类是块闸制动器，属径向制动器，分为角移式、平移式、综合式三种。
第二类是液压径向推力平移式制动器，利用盘型制动器的先进技术，采用碟形弹簧制动，而适应于老提升机带闸轮的结构。
浅谈KTZ-Ⅱ型提升机闸瓦综合保护系统在建井期间的应用
对应剧期的波形信号 ） 根据 电子线路要求 汁算出波列的剧期 ｛ 必须 要有 ３ ４ — 个波峰 ） 信号通过Ｒ 衰 减电路变换成 滑的波形信 号 ， Ｃ 通过运放 电路 处理成声波波列 ，再经过驱动电路和变压器阻抗变换输 出到声波 电子线路上 。完成声波探 头波列信号的模拟
连 ．打开模拟声 系电源 ，可观察到在 电路发射同步下的长 、短两路波 列信号 。 模拟 声系的 设计原理 图见图 ｌ 。它 出脉 冲接 入选择开关 、逻辑产 生 电路 、 模拟选择开关 电路 、 整形 电路 、 波形形成电路及驱动电路组 成 。电子线路提供 的发射脉冲通过稳压限幅 ，输入到模拟声系的发射 接收逻辑形 成电路形 成控制时序 ，在触发脉冲启动下产生一系列控制 信 号 ，控制 整个 系统 的工作 。波形 形成 电路在逻 辑控制 下产 生一组 长 、短两个振 荡波形 ，周期 为Ｔ ＝ ． Ｒ 选择不同 的Ｒ 可 以得到 ｍ ２ ８ Ｃ（ ４ Ｃ
个过程 ，因此检修仪器时要等待一段时间 ．不方便快 捷维 修。耐时 电子线路与测量探头分离后 ，出于没有同步的声波源 ， 修人员不能 仪 对 电子线路进行整体检查 。因此 ，我们研制了声波模拟声系 ，它给 电
一
图１ 声波 模 拟 声 系原 理 图
子线路提供波列信号 。这样测量探头不用放入刻度井中 ，且声波电子 线路能够脱离声系进行检修 ，可达到快速 便捷检修仪器的 目的。
声波仪器用于测量声速时差 。维修仪器时 。由其测量探 头提 供给 电子线路波列信号 。声波的测量探头放入充满清水的套管刻度井中耦 合 出波形 ．以观察首波信号的时差。耦合过程中波列信号的幅度一直 处于变化中 。只有耦合 良好时才能得到最大幅度信号 ，从而符合电子 线路维修的条件 。而测量探头被包在皮囊内 ，皮囊与水充分耦 合需 要
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林南仓矿提升机闸瓦保护系统的研究与应用
摘要：本文就提升机闸瓦系统与工业单片机控制技术相结合，实施提升机的闸瓦综合保护系统进行了研究，介绍了提升机闸瓦综合保护系统故障信息的实时采集和故障报警等功能。
关键词：提升机；故障实时采集；综合保护
目前林南仓矿提升机闸瓦系统均为独立的机械系统，无法实现与工业上位机监测与检测系统的通讯连接，每组闸瓦都是孤立地存在着的，并且故障检测仅限于现场就地检测。
由于现场监测往往受系统维护人员技术力量及现场条件的限制，一些故障很难及时查找并处理，严重影响设备运行。
目前计算机网络的发展为煤矿信息化提供了一个前所未有的广阔的平台，使矿井提升机连入网络成为可能。
为此，将闸瓦监测技术与通信技术相结合，实施提升机闸瓦综合保护系统的远程监测、故障诊断和远程服务，进行异地运行信息的采集和故障查询诊断，将极大地提高煤矿提升机自动化水平，并且大大减少提升机故障时间，提高生产效率，产生巨大的经济效益。
一、结构与工作原理
系统采用研华工控机、西门子plc、avr系列的工业单片机进行综合控制，采用17寸液晶显示器进行实时显示，在普通提升机后备保护装置功能（过卷保护、等速段超速，减速段过速、断轴保护、2m/s限速等）的基础上，设置了闸瓦位移、闸瓦磨损量、制动压力、空行程时间、闸盘偏摆及历史记录、故障存储等多项功能。
其结构如图：
位移传感器的固定测量端固定于刹车装置的支架上，活动测量端固定于刹车装置的闸瓦衬板上。
当该衬板退靠于刹车装置的筒体时，应作为位移传感器的零点。
当油缸泄泻液压油，则碟形弹簧的弹力将衬板与闸瓦推向闸盘而远离筒体时，位移传感器将检测到闸瓦的位移量，传感器就有输出。
当闸瓦压到闸盘时，传感器的输出就是额定位移量。
制动压力测量采用轮幅式电阻应变传感器。
油缸进入液压油，压缩碟形弹簧，使闸瓦脱离闸盘时的油缸产生的压力。
这一压力应保证闸瓦的衬板退回到筒体基准面。
该压力太小，则不足以令闸瓦迅速有效地脱离闸盘，并保证闸瓦的衬板退回到筒体基准面。
该压力太大，则使碟形弹簧受力过大，提早疲劳而影响其使用寿命。
当压力传感器测得的值小于压力标准值，说明液压系统的压力不够或油缸因磨损而泄油，特别是当油压表的示值并不小而压力传感器测得的值过小，说明油缸漏油而压力不足，应及时检查维修。
当压力传感器测得的值大于压力标准值，说明液压系统的压力过大，应及时调整油压，以免碟形弹簧提早失效。
当闸瓦在使用中磨损时，碟形弹簧因压力所产生的位移就相应增大，此时，弹簧所产生的压力却相应减少，从而闸瓦对闸盘的压力也减少，随之制动摩擦力也减小。
当位移传感器的输出大于该最大额定位移量时，说明闸瓦的磨损已超过了规定。
此时，应及时调整弹簧的预压力或更换闸瓦。
二、系统功能
1、数字化界面显示功能
系统开机后，可直观看出闸瓦系统的实时位移量、闸瓦压力以及空程时间，等相关信息。
当系统检测到故障时，会发出制动和报警指令，强行制动和报警。
2、历史查询功能
在提升机闸瓦界面中，单击菜单中的”历史查询”按钮，会出现”闸瓦基准数据及磨损量”界面，操作人员可查看闸瓦基准数据和闸瓦磨损量等情况，单击界面下方”打印”按钮，数据将被打印，单击”返回”按钮，系统返回前一界面。
3、设置基准功能
位移传感器固定在闸头上后，需要设定基准点。
当系统第一次安装或更换闸瓦后，位移传感器的基准位移发生改变，需要重新设置。
因此利用该功能实现闸头位移量的精确测量。
三、结语
林南仓矿提升机正逐步引进提升机闸瓦综合保护系统，该系统不但保障了生产效率，而且增加了提升系统的安全性和可靠性。
并且通过该系统的上位机监测与检测系统与矿井自动化网络通信技术
相结合，实现了提升机闸瓦远程监测与实时数据传输系统，为今后数字化提升系统的提供了保障。
参考文献：
[1]万佳萍.矿山固定机械使用与维护[m].北京:冶金工业出版社,2011.
[2]曾令琴.plc原理及应用技术[m].北京:人民邮电出版
社,2012.
[3]马潮.avr单片机嵌入式系统原理与应用实践[m].北京:北京
航空航天大学出版社,2011.
作者简介：李斌（1986.04.19-），男，陕西大荔人，开滦（集团）有限责任公司林南仓矿业分公司，助理工程师。