提升机恒力矩与恒减速制动液压站原理分析

摘要：液压站是提升机制动系统的关键设备，是机、电、液一体的制动系统。随着液压站的不断发展，产品不断地更新换代。文章对恒力矩制动和恒减速制动的液压站的工作原理进行分析，为确保提升机安全可靠运行，加强对制动系统的维护维修，提高业务水平，提供一定借鉴。

关键词：液压站；恒力矩；减速度；制动系统

中图分类号：TD534　文献标识码：A　文章编号：1009－2374(2011)25－0074－02

兖州煤业公司鲍店煤矿，主井安装两台4L34OO／24OO摩擦式提升机，副井安装两台2L5000／2000落地式提升机。自从1986年投产以来，绞车的制动系统均采用ABB公司生产的恒力矩(二级制动)液压站。该液压站结构简单，安全可靠，很好的满足了矿井的提升要求。但是随着液压站技术的不断发展，以恒减速制动为目标的液压站在安全性和自动化程度上的提高，逐渐成为矿井提升机制动系统的首选。我矿副井提升机于2003年控制系统改造时，液压制动系统采用了西马格公司生产的具有恒减速和恒力矩两种安全制动方式的ST3D型液压站。也是国内使用的第一台西马格ST3D型液压站。

主井使用的ABB早期恒力矩液压站属于开环控制，制动力矩在提升机的提升或下降过程中都是恒定的，但负载却是变化的，容易造成实际的减速度与设计的要求偏差较大。在重载上提过程减速度大，在重载下放过程中减速度小。ST3D液压站具有恒减速和恒力矩两种制动方式。恒减速安全制动是以制动的减速度恒定为控制目标，通过自动调节制动力矩，使提升机按照给定的减速度进行制动，改善了制动性能，提高了安全制动的可靠性和安全性。

(一)阀件的简单说明

阀32、39、40：换向阀；阀11、16：减压安全阀，阀11设定压力8MPa，阀16设定压力4MPa；阀37：定比安全阀设定压力5.5～10MPa；阀25：减压安全阀设定压力PB5.5MPa；阀9、17：流量控制阀；阀18、27：球阀；阀19、23：单向阀；阀132：安全阀设定压力16MPa；件12：蓄压器压力14MPa；件5：过滤器；件6：泵设定压力14MPa；

ABB液压站在设计过程中考虑到安全，液压装置为压力控制配备了两个并联阀，一条管子进油，两条管子回油(N、M)。

(二)压力供应

提闸时，向盘形闸供给压力油。阀32、37、29得电，阀32截止阀25、11及18阀的油流，液压油由泵6经23至制动器。阀37、39关闭阀16的泄漏油口和油流经接口。阀37最大压力可达到10MPa因此阀16的开启压力最大为14MPa，也就是敞闸压力。紧急制动时，泵6停止工作，阀32、37、39和40阀开启时(电磁线圈失电)这时蓄压器向系统输出油流，以恒流流过阀17。

(三)回油管压力控制

(1)M路：阀32失电，开启阀11和阀25。阀25为机械阀，直接设置压力为二级制动压力PB5.5MPa；阀11具有较大的流量断面，为防止压力降至PB以下，压力设置稍高于PB。发生紧急制动后，M路压力迅速降至PB。(2)N路：阀39打开阀16的油流经接口，阀16在压力PB时闭合是通过阀37对其油控制出口x的控制实现的。定比减压阀37(机械预调至PB)配备一只电容，该电容按指数曲线对阀16进行延时控制，避免压力降至PB一下。(3)利用阀17来设置维持压力PB的时间，(重载下放全速紧急制动所需时间)当蓄压器内空时，流量控制阀9以及其他剩余阀中的泄漏在要求的时间内压力接近于零。

二、西马格ST3－D液压站原理

(一)各个阀件的作用

阀39：换向阀，油路通往盘形闸的控制阀。2秒之间不换向，给蓄能器冲入压力。阀43：由闸把控制。2个43阀开启时，液压油径直回油箱。43阀慢慢关闭时，压力升高。当43阀完全关闭后压力达到最大15MPa，此时电流为4A。属于带电关闭(闸把未动作时，只带少量电，维持残压O.5bar)。阀53：二级制动控制阀，投入和切除二级制动。阀54、55：二级制动流量、压力控制。阀56：保证6秒中内的二级制动油压。阀57：恒减速制动控制阀，投入和切除恒减速制动。阀53、57属工作顺序。投入安全回路时，57阀不带电，53阀带电作用将其他回路切除。阀59：流量调节，实现恒减速制动。阀58：溢流阀，为阀59失灵后提供最后保证。当阀59突然损坏全部敞开时，如果没有阀58就会施加全部制动力。阀58设置比二级制动压力稍低，保证不进行全制动力。当重物下放时，阀59如果下降过快，阀58仍可进行限制。阀63：开车断电，带电2秒一个脉冲。作用：油压快速降到0，稳定停车。条件：(1)安全回路停掉，速度4m／s，43、63阀动作，直接将油压降到0，保证减速度符合要求。件1泵：柱塞式变量泵，达到工作压力14MPa时，流量减少到维持工作压力水平。

(二)各种制动方式

液压系统图中，根据阀件的布置，将整个系统图分成3个区域。左边的区域包括阀53、57、39以及蓄能器26构成恒力矩阀组。中间区域是阀43.1年[143.2串联构成的工作制动阀组。当一个阀件出现问题后，另一个阀件仍能按要求完成工作制动。右侧区域包括阀57、58、59和蓄能器47构成恒减速制动阀组。当绞车发生紧急制动时，首先投入恒减速制动，一旦恒减速制动失败后，将自动切至恒力矩制动。

(三)由恒减速制动切换到恒力矩制动的条件

制动条件包括：(1)恒减速超出减速度包络线；(2)西马格与西门子(主控)测速发电机速度比较存在区别；(3)阀57换向错误。即反馈不及时，换向不到位；(4)PLC内部故障。

三、结语

通过对两种液压站工作原理的分析，液压站的设计均以安全角度出发，采用并联回路控制。西马格液压站主回路简化了压力控制阀，由43阀代替了ABB液压站的16阀和37阀的组合。同时增加了恒减速制动控制回路。两种液压站作为两种制动方式的代表，都有各自的优点。ABB液压站简单实用，没有复杂的电控系统，但自动化程度不高；西马格液压站增加电控系统后实现了通讯、监测报警、自动控制等功能。紧急制动时对人员和设备冲击小。