礦井提升機(jī)盤(pán)式制動(dòng)器工作可靠性分析.doc

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礦井提升機(jī)盤(pán)式制動(dòng)器工作可靠性分析 1前言礦井提升設(shè)備的主要任務(wù)是沿井筒提升煤炭、矸石，下放材料，升降人員和設(shè)備，所以礦井提升設(shè)備是聯(lián)系井下與地面的重要設(shè)備，是聯(lián)系井上下的咽喉。保證礦井提升設(shè)備安全可靠的工作關(guān)系到人員安全和設(shè)備的安全，故我們有必要對(duì)礦井提升設(shè)備進(jìn)行安全性分析。為了保證提升系統(tǒng)安全可靠工作，按照《煤礦安全規(guī)程》提升系統(tǒng)有防止過(guò)卷裝置、防止過(guò)速裝置、過(guò)負(fù)荷和欠壓保護(hù)裝置、限速裝置、深度指示器失效保護(hù)裝置、閘間隙保護(hù)裝置、松繩保護(hù)裝置、滿(mǎn)倉(cāng)保護(hù)裝置、減速功能保護(hù)裝置，這些保護(hù)發(fā)生作用最終得到安全停車(chē)的最后保障是制動(dòng)閘安全可靠的安全制動(dòng)工作。所以，制動(dòng)閘安全可靠是提升機(jī)安全可靠運(yùn)行的最后保證，也是提升機(jī)安全可靠運(yùn)行的基本保證。下面我們就主分析一下提升機(jī)制動(dòng)閘?，F(xiàn)在我國(guó)提升機(jī)制動(dòng)閘主要有兩種類(lèi)型，塊閘制動(dòng)系統(tǒng)和盤(pán)閘制動(dòng)系統(tǒng)。塊閘制動(dòng)系統(tǒng)的不足之處在于產(chǎn)生的制動(dòng)力較小，制動(dòng)效果差，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，經(jīng)過(guò)的環(huán)節(jié)多，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)考察閘瓦和制動(dòng)輪同心度都不是太好，且有效接觸面積一般較小，近幾年因使用該類(lèi)型制動(dòng)系統(tǒng)，已發(fā)生過(guò)多次提升安全事故。部分單位已率先要求淘汰塊閘制動(dòng)系統(tǒng)，本人也建議淘汰塊閘制動(dòng)系統(tǒng)。下面主要分析一下盤(pán)形制動(dòng)系統(tǒng)。2盤(pán)形制動(dòng)系統(tǒng)故障分析2．1制動(dòng)系統(tǒng)主要測(cè)試內(nèi)容及要求《煤礦機(jī)電設(shè)備完好標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定盤(pán)形閘制動(dòng)系統(tǒng)瓦間隙一般為1~1.5mm，最大不得超過(guò)2mm；安全制動(dòng)時(shí)空動(dòng)時(shí)間不得0.3s；豎井提升時(shí)無(wú)論工作閘或保險(xiǎn)閘工作時(shí)其制動(dòng)力矩不得小于最大靜負(fù)荷力矩的3倍；調(diào)繩時(shí)作用到單滾筒上的制動(dòng)力矩不得小于該滾筒所懸吊負(fù)荷力矩的1.2倍；正在使用中的制動(dòng)盤(pán)偏擺量≤1mm，新安裝的制動(dòng)盤(pán)偏擺量≤0.5mm；對(duì)于安全制動(dòng)減速度，上升提重載時(shí)，下放重載時(shí)。其它還包括“液壓站性能”、“閘瓦磨損及與制動(dòng)盤(pán)接觸情況”、“主軸竄動(dòng)量”等。2．2引起盤(pán)形閘制動(dòng)失效的因素2.2.1制動(dòng)力矩不足制動(dòng)力矩可用下式表示： （1）式中：－每個(gè)閘瓦作用于制動(dòng)盤(pán)上的正壓力，N；－閘瓦與制動(dòng)盤(pán)之間的摩擦系數(shù)；－制動(dòng)盤(pán)平均摩擦半徑，m；－制動(dòng)盤(pán)閘上的個(gè)數(shù)。從上式可以看出，提升機(jī)安裝好后，其制動(dòng)盤(pán)摩擦半徑和閘瓦個(gè)數(shù)是確定的，因而制動(dòng)力矩主要與作用在制動(dòng)盤(pán)上的正壓力和閘瓦與制動(dòng)盤(pán)之間的摩擦系數(shù)有關(guān)，而正壓力可用下式表示： （2）式中：－碟形彈簧的剛度，N/m；－彈簧在制動(dòng)器無(wú)液壓油時(shí)的預(yù)壓量，m；－盤(pán)形閘中活塞運(yùn)動(dòng)阻力，N；－盤(pán)形閘中殘壓，Pa；－盤(pán)形閘中油缸面積，m2。由公式可見(jiàn)，影響制動(dòng)力矩的主要因素有彈簧的預(yù)壓量、閘瓦間隙、碟形彈簧的剛度、活塞運(yùn)動(dòng)阻力、盤(pán)形閘中的殘壓、閘瓦與制動(dòng)盤(pán)之間的摩擦系數(shù)等，現(xiàn)分析如下：2.2.1.1彈簧預(yù)壓量和閘瓦間隙彈簧預(yù)壓量直接決定著閘瓦作用于制動(dòng)盤(pán)上正壓力的大小，制動(dòng)器在運(yùn)行一段時(shí)間后，閘瓦由于磨損將使得閘瓦間隙變大，碟形彈簧預(yù)壓量將隨著閘瓦間隙的增大而減小，制動(dòng)力也隨之減小。因此，閘瓦磨損的本質(zhì)是彈簧預(yù)壓量減小，并通過(guò)閘瓦間隙反映出來(lái)，閘瓦間隙將決定制動(dòng)力矩的大小。2.2.1.2碟形彈簧疲勞或斷裂和壽命施加于制動(dòng)盤(pán)上的正壓力是依靠碟形彈簧儲(chǔ)積的壓力勢(shì)能產(chǎn)生的。碟形彈簧在頻繁使用中由于金屬的疲勞現(xiàn)象引起使用應(yīng)力即剛度急劇下降，致使制動(dòng)力有較大的變化。由于盤(pán)形閘中碟形彈簧數(shù)量較多，一旦有一片碟形彈簧損壞，將會(huì)使整個(gè)制動(dòng)器失去制動(dòng)力。因此碟形彈簧是影響盤(pán)形閘能否正常工作的重要因素。據(jù)設(shè)計(jì)資料介紹，提升機(jī)的雙盤(pán)形閘彈簧的使用壽命是按5105循環(huán)次數(shù)設(shè)計(jì)的。在使用中應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況確定彈簧的使用壽命。可按下式計(jì)算： （3）式中：－每年工作時(shí)間數(shù)，單位小時(shí)(h)；－每小時(shí)提升次數(shù)；－每提升一次松閘次數(shù)。2.2.1.3活塞卡缸由于盤(pán)形閘在制動(dòng)過(guò)程中，活塞與液壓缸之間、筒體與制動(dòng)器之間的摩擦以及卡缸等原因使得運(yùn)動(dòng)阻力比理論值大，在其它影響因素不變的情況下，運(yùn)動(dòng)阻力的增大將導(dǎo)致制動(dòng)力矩的降低，若出現(xiàn)卡缸將使盤(pán)形閘制動(dòng)完全失效。2.2.1.4工作腔殘壓如果油質(zhì)差或被污染等因素使油路不暢或堵塞，將出現(xiàn)制動(dòng)器中油液不能完全回到油箱，從而使制動(dòng)器工作腔內(nèi)的殘壓較大。由于盤(pán)形閘是靠油液壓力松閘和碟形彈簧力制動(dòng)的，殘壓的增大將使制動(dòng)力矩降低。若出現(xiàn)油路堵塞，制動(dòng)器中的油液不能回油，使碟形彈簧儲(chǔ)存的能量無(wú)法釋放，從而導(dǎo)致盤(pán)形閘制動(dòng)失效。2.2.1.5閘瓦摩擦系數(shù)過(guò)低閘瓦摩擦系數(shù)通常認(rèn)為是一個(gè)常數(shù)，實(shí)際上不同的提升速度、溫升、正壓力對(duì)摩擦系數(shù)有不同的影響，另外閘瓦和制動(dòng)盤(pán)若被污染或閘瓦材質(zhì)差及閘瓦過(guò)熱，則摩擦系數(shù)將大降低，嚴(yán)重時(shí)將會(huì)使制動(dòng)失效。2.2.1.6制動(dòng)盤(pán)偏擺度 ""src="/UploadFiles/2015002/20158/Tech/2015824134449.png"/> 由于制動(dòng)盤(pán)本身誤差、安裝誤差、主軸軸向游隙及支撐系統(tǒng)誤差，制動(dòng)盤(pán)存在偏擺，使幾副閘不能同時(shí)作用或在一副閘中單面先接觸。制動(dòng)盤(pán)偏擺度過(guò)大，使閘瓦與制動(dòng)盤(pán)不能很好地貼合且接觸面積減小，并使閘瓦間隙不均勻，造成制動(dòng)力不穩(wěn)定并加劇提升機(jī)滾筒軸向受力，從而造成提升機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定和疲勞損壞，同時(shí)加劇制動(dòng)器內(nèi)碟形彈簧的疲勞。反之，制動(dòng)力的不穩(wěn)定和軸向力又加劇制動(dòng)盤(pán)的變形，使其偏擺度加大，可見(jiàn)制動(dòng)盤(pán)偏擺度將影響到制動(dòng)力矩。綜上所述，造成制動(dòng)力矩不足故障原因見(jiàn)圖1－1所示。圖1－1制動(dòng)力矩不足故障原因網(wǎng)絡(luò)圖2.2.2空動(dòng)時(shí)間偏長(zhǎng)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定盤(pán)形閘緊急制動(dòng)時(shí)，空動(dòng)時(shí)間不超過(guò)0.3s，如果超過(guò)0.3s時(shí)，一般就可以認(rèn)為制動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題了。主要原因有個(gè)別彈簧疲勞失效；閘內(nèi)阻力偏大；液壓系統(tǒng)油路阻力偏大；閘瓦間隙過(guò)大，從而使制動(dòng)距離太長(zhǎng)，提升機(jī)不能在要求的位置停車(chē)，此時(shí)亦為制動(dòng)失效。安全制動(dòng)空動(dòng)時(shí)間延長(zhǎng)，會(huì)使本應(yīng)可以控制的事故擴(kuò)大造成嚴(yán)重后果，也應(yīng)引起足夠的重視。2.2.3提升機(jī)的承受的載荷力矩提升機(jī)運(yùn)行時(shí)承受著提升容器自重、載荷、鋼絲繩重量、井筒阻力及加減速時(shí)引起的動(dòng)負(fù)荷產(chǎn)生的力矩，一般對(duì)雙容器提升為： （4）式中：－提升機(jī)承受的載荷力矩，Nm；－礦井阻力系數(shù)；－提升載荷重量，N；－提升鋼絲繩每米質(zhì)量，kg/m；－重力加速度，m/s2；－兩容器高度差，m；－提升系統(tǒng)變位質(zhì)量，kg；－提升加減速度，m/s2；－提升機(jī)滾筒半徑，m。從上式可以看出，提升機(jī)處于靜態(tài)或下放貨載時(shí)，若提升載荷、變位質(zhì)量及加減速度過(guò)大，將導(dǎo)致提升機(jī)承受的載荷力矩過(guò)大，當(dāng)超過(guò)制動(dòng)力矩則會(huì)使制動(dòng)失效；提升容器在井筒中運(yùn)行時(shí)被罐道卡住，也會(huì)使制動(dòng)失效。制動(dòng)失效分析從上述引起盤(pán)形閘制動(dòng)失效的因素可以看出，導(dǎo)致盤(pán)形閘制動(dòng)失效的原因有：一方面是制動(dòng)力矩過(guò)小或過(guò)大；另一方面是制動(dòng)裝置及保護(hù)裝置出現(xiàn)故障。制動(dòng)力矩過(guò)小，顯然制動(dòng)減速度過(guò)小，制動(dòng)距離過(guò)大，使提升容器不能在要求的位置上被可靠地閘住；制動(dòng)力矩過(guò)大，通常盤(pán)形閘不會(huì)馬上失效，但從提升鋼絲繩來(lái)看，制動(dòng)力矩過(guò)大，則制動(dòng)減速度過(guò)大，超過(guò)《煤礦安全規(guī)程》對(duì)制動(dòng)減速度的要求，使提升鋼絲繩受到的動(dòng)負(fù)荷過(guò)大，從而導(dǎo)致斷繩事故，使提升容器墜落。這說(shuō)明制動(dòng)力矩過(guò)大也會(huì)使制動(dòng)失效。結(jié)合圖1－2事故樹(shù)可清楚地對(duì)盤(pán)形閘制動(dòng)失效進(jìn)行分析。""src="/UploadFiles/2015002/20158/Tech/201582413454.png"/>圖1－2盤(pán)形閘制動(dòng)失效事故樹(shù)2．3防止制動(dòng)失效的措施2.3.1加強(qiáng)對(duì)提升司機(jī)的培訓(xùn)、管理，杜絕和防止操作失誤，如開(kāi)反車(chē)、注意力不集中、施閘不合規(guī)范等。2.3.2加強(qiáng)對(duì)提升機(jī)維護(hù)人員的管理，提高其維護(hù)水平，對(duì)引起盤(pán)形閘制動(dòng)失效的因素能進(jìn)行認(rèn)真仔細(xì)的檢查，及時(shí)、調(diào)整和維修，如定期閘瓦間隙并按要求調(diào)整；定期測(cè)量制動(dòng)盤(pán)偏擺度，若超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)則應(yīng)采取相應(yīng)措施；若出現(xiàn)閘座松動(dòng)，則應(yīng)加固；若制動(dòng)盤(pán)上存在油污，則應(yīng)及時(shí)清理并安裝擋油板，防止鋼絲繩上的油水濺到制動(dòng)盤(pán)上。2.3.3提高盤(pán)形閘液壓系統(tǒng)工作制動(dòng)、安全制動(dòng)及其工作元件的可靠性。2.3.4確保盤(pán)式制動(dòng)器和制動(dòng)盤(pán)的安裝質(zhì)量。2.3.5對(duì)盤(pán)形各種保護(hù)裝置一方面加強(qiáng)檢查，另一方面要定期測(cè)試。2.3.6對(duì)易造成盤(pán)形制動(dòng)失效的零部件進(jìn)行智能控制和監(jiān)護(hù)，對(duì)制動(dòng)失效進(jìn)行預(yù)報(bào)警。2.3.7對(duì)制動(dòng)力矩過(guò)大現(xiàn)象及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，使之符合《煤礦安全規(guī)程》關(guān)于制動(dòng)力矩和制動(dòng)減速度的要求，并且合理分配一級(jí)制動(dòng)力矩的大小和延時(shí)的長(zhǎng)短。2.4解決問(wèn)題措施和建議2.4.1制動(dòng)系統(tǒng)是提升機(jī)重要的組成部分，制動(dòng)系統(tǒng)能否靈活、可靠地工作關(guān)系到礦井的正常生產(chǎn)和安全，對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)有足夠的重視，加強(qiáng)日常維護(hù)和檢修。2.4.2要定期按要求對(duì)礦井提升機(jī)進(jìn)行性能測(cè)試和不定期測(cè)試（每次調(diào)整閘后最好進(jìn)行一次制動(dòng)力矩測(cè)試），及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的故障隱患，并及時(shí)處理，并作記錄。2.4.3嚴(yán)格遵守操作規(guī)程和崗位責(zé)任制，加強(qiáng)對(duì)司機(jī)、檢修人員的業(yè)務(wù)培訓(xùn)和教育，提高他們的技術(shù)操作水平及責(zé)任心。建立嚴(yán)格的考核制度，業(yè)務(wù)領(lǐng)導(dǎo)要定期檢查各項(xiàng)原始記錄，并納入月考核內(nèi)容，確保設(shè)備性能完好，對(duì)一些陳舊或安全設(shè)施不符合規(guī)定的設(shè)備要及時(shí)進(jìn)行技術(shù)改造或設(shè)備更新。2.4.4引進(jìn)新技術(shù)對(duì)現(xiàn)有提升機(jī)設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，將可編程控制器應(yīng)用到提升機(jī)控制和保護(hù)上。 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