殷玉峰
淮河能源集团煤业公司潘二煤矿 安徽 淮南 232091
摘要：目前，盘式制动器常被应用于提升绞车中，由于容易出现闸瓦磨损和力矩不足的问题，使得制动性能急剧下降，甚至失去制动效果。因此，应用一种增压制动装置，可以有效解决提升绞车体积较大、质量较重等问题。基于此，本篇文章对煤矿提升绞车新型制动装置进行研究，以供相关人士参考。
关键词：煤矿;提升绞车;新型制动装置
引言
煤炭作为我国重要的能源组成，在发电、化工、冶金中广泛应用。立井提升机作为煤矿最重要的运输设备，承载煤炭、物料、人员的运输，其安全可靠性直接影响煤矿的经济和社会效益。近几年，提升机造成生产事故的发生仍存在，大部分为制动系统的故障，常见的有提升机坠罐、滑动和过卷事故。国内煤矿主要采用预防维修方法，一般定时间对设备进行维修，致使在实际过程中出现欠维修或过剩维修的情况。但是在提升机实际运转中，有的故障不能通过维修进行发现，从而造成设备拆卸频繁、故障率高、维修效率低等问题。
一、控制器组成和结构
煤矿立井提升机液压制动系统控制器主要由485通信模块、电流采样模块、功率放大模块、A/D转换模块、保护电路模块、电源电路模块和主控电片机模块组成。①485通信模块，为上位机和主控单片机提供通信接口;②电流采样电路，主要是采样电液比例溢流阀线圈电流;③功率方法模块，将主控单片机的信号进行放大;④A/D转换模块，主要是模数转换;⑤保护电路模块，防止开关器件因过电流而被击穿，并为系统提供过流保护;⑥电源电路模块，为系统的电能供应模块，为外围电路和主控单片机提供电压;⑦主控单片机模块，是煤矿立井提升机液压制动系统控制器的核心。
二、煤矿提升绞车新型制动装置设计
2.1运用贮备技术提高电气控制系统的控制和保护性能
针对运行时间较久、技术较为传统的煤矿提升机进行技术改造，首先要运用贮备技术对其进行技术可行性论证，这是由于传统的煤矿提升机存在较大的技术局限性，其控制性能与保护性能均不满足改造的需求，难以在出现故障时起到较高的保护作用。因此，针对此类煤矿机进行改造时需要增加额外的贮备单元，以提高其控制性能和保护性能，降低其改造后的安全风险。
2.2PLC技术改造分析
在煤矿提升机电气控制系统中，PLC作为主要部分，也是支撑于整个系统稳定运行的重要构件。作为可编程逻辑控制器，主要涵盖电源模块、中央处理器以及贮存设备等几个方面。站在差异性内部形态下，可以划分为固定式与组合式两种。分析固定式PLC，就是在后期使用过程中，人力因素不能对其实施拆卸，缺少较强灵活性的基础上，如果运行中发生问题，不利于工作人员第一时间检修与处理；而组合式的PLC，相比较于固定式PLC来讲，自然灵活性比较提高，遵循行业内的标准要求，能够对其实施自由灵活的组合处理，再加上一定拓展性的特点，由此已经广泛应用在行业生产当中。企业实施PLC技术改造，从本质上来讲，就是希望相关工作人员，将视角放电气系统身上，站在现实系统运行现状下，加强监管力度，确保整个设备都处于稳定的运行状态。比如，工作人员借助PLC技术手段，全程检测好电气设备中的运载电流，如果发现较大电流等情况，为了能够避免更大故障点出现，此时工作人员可以实施妥善的处理。与此同时，针对PLC技术而言，还有着语言报警作用，在之前企业所使用的落后设备，因为外界人力操作手法下，会引发一些故障问题，必然导致人员工作量不断增加，而应用PLC技术，也能够确保人员工作量得以减少。
2.3减速转换装置控制系统
系统的硬件分为传感器、设备层、控制层、管理层4个部分:①传感器。主要用于采集系统所需的物理量，并将该物理量传输到控制层，系统主要用的传感器有压力变送器和光电编码器。2个传感器分别测量储能器内的油压和盘闸内的油压。②设备层。作为系统的执行结构，主要由换向阀、电液比例溢流阀、储能器组成，实现提升机制动方式由恒力矩转变为恒减速。③控制层。该层以PLC为核心，本文采用S7-300型PLC控制器，用于对实时数据进行采集、处理，并根据相关数据，控制和调整电液比例溢流阀的输出量以及对提升机的运动状态进行实时监测，给出逻辑判断，与管理层进行通信。④管理层。主要采用触摸屏实现的，可以实时示各个阀及提升机制动系统的工作状态，也可实时显示盘式制动器内的油压、运动位置、提升机制动减速度等，可以对所需参数进行设定，并具有报警记录、故障报警等功能。
2.4增压制动器安装工艺
增压制动器将卷筒安装在两侧，并在左侧使得制动盘与挡绳板结合成一体，制动鼓在旋转过程中的每处角速度都相同，使制动盘的制动效应均匀分布，从而避免由于每处制动阻力不同而造成的闸瓦的磨损加大。增压制动器与原有结构的安装工艺大致相同，通过连轴器与轴承对旋转部件进行连接，采用斜楔块实现导向功能，这样的设计会使得整体结构的对称性较好并且振动幅度较小。
2.5人机界面的设计
上位机主要实现控制参数设置、故障报警、提升机制动方式指示、提升机运行状态显示等功能，主要由触摸屏、工作站和工控机组成。本文选用TP900Comfort智能面板，该面板为系统诊断与SIMATIC控制器的融合，SIMATICHMI精智面板组态具有MPI接口、以太网、USB接口、支持VB语言编写脚本、断电保护、归档等功能。界面主要包括提升机运行状态监视、工作指示、故障信息、主/备溢流阀切换、参数设置。
三、仿真结果分析
当制动器在工作以后制动鼓的表面上的温度分布并不均匀，而且当制动器在工作的过程中，闸瓦和制动鼓接触区域的部分附近的温度是最高的，并且温度达到71℃左右。而在其他的时候高温区域主要出现在制动鼓离开闸瓦接触面的位置上。温度在刚开始的时候变化较快，而在后来其温度上升的幅度开始减小。这主要是因为在刚开始的时候制动鼓的外表面温度较低，并且只有当制动鼓的温度高于周围环境的温度时，制动鼓的温度才能在其表面进行对流散热。并且热量的传递在制动鼓中的传播是需要一定的时间的。从整个过程分析可以得出增加制动器，在制动过程中产生的温度符合实际工作安全方面的规定，相比于原始结构在温度数值下降为23.1%，有效地提高了闸瓦材料的使用寿命。
结束语
简而言之，因为我国煤矿行业内所应用的提升机电气控制系统，目前还处于比较落后的阶段，通过现实运行情况进行调查，不单单影响了正常的生产效率，而且也会引发一系列的安全问题，站在长远角度下，自然不利于煤矿企业经济效益的提高。鉴于此，目前最为紧急的任务，就是希望企业能够加强对提升机电气控制系统的重视，紧密联系实际生产现况，做出妥善技术改造工作，深究电气控制系统使用当中的问题，提出针对性的处理方案，确保提升机电气控制系统使用性能得以提高的基础上，也能够推动我国煤矿企业尽快实现可持续发展目标。
参考文献
[1]郭经州.煤矿提升绞车液压站冗余回路的改造[J].煤矿机电,2020,41(05):83-85.
[2]师帅.矿用提升绞车行星架结构强度的分析研究[J].机械管理开发,2019,34(12):86-87.
[3]郭有红.变频调速技术在煤矿提升绞车中的应用[J].中国石油和化工标准与质量,2019,39(23):206-207.
[4]李剑峰.煤矿地面和井下绞车变频调速的研究应用[J].变频器世界,2018(06):92-96.
[5]董继慈.浅谈煤矿提升绞车能力核定和变频调速改造[J].内蒙古煤炭经济,2018(06):111+151.