金镇芬（吉林省工程技师学院吉林白山134300）
【摘要】首先明确提升机的二级制动在运行中的关键性作用。提升机在运行过程中，为防止事故发生，安全制动是非常重要的。为保证安全制动，需要有足够的减速度。接着就提出了提升机二级制动的问题，而二级制动的效果好坏，直接影响提升机安全制动的效果。然后阐述了二级制动的基本原理及形式。这部分讨论了两种二级制动的基本原理及其优缺点。一种是早期较为通用的，在缠绕式提升机液压站的安全阀上增设一螺线阀，以增加安全制动泄压阻尼，其工作特性如图一所示。另一种是中压值和延时均可以调整的二级制动液压系统，该种形式的液压站在原液压站基础之上做了一定的改进，增加一个蓄压器（弹簧蓄压器）参与维持中压，其二级制动原理如图二所示。接着简单论述了二级制动在煤矿提升机中的应用。最后论述了二级制动的合理使用。要保证二级制动的安全可靠性，必须保证二级制动系统的合理使用。一要做好试车前的准备工作；二要分析二级制动系统常见故障及其相应的处理方法。
【关键词】提升轿车；二级制动；制动力矩；改造；使用
中图分类号：Ｇ71文献标识码：Ａ文章编号：ISSN1004-1621（2013）04-017-03
前言：在煤矿生产中，提升设备是矿井四大件之一，是生产的咽喉设备。它的性能及安全状况直接影响到矿井的安全生产。提升机是否能够安全运行，制动系统至关重要。
1.提升机的二级制动在运行中起着关键性的作用。
提升机在运行过程中，为防止事故发生，安全制动是非常重要的。为保证安全制动，需要有足够的减速度。另一方面，为防止强烈的振动和冲击，在上行时钢丝绳松绳过多，而造成新的事故发生，同时就要求制动的减速度又有上限要求，即在小于30°的斜井提升中制动减速度要小于或等于上提重载的减速度，在大于30°的斜井式立井中要小于或等于5m/s2。
要保证提升过程中的减速度很容易实现，目前所使用的提升设备通过调整液压站压力，都可以保障提升机有足够的制动力矩。而第二问题，就提出了提升机二级制动的问题，而二级制动的效果好坏，直接影响提升机安全制动的效果。
调度协调需要强化任何事物的矛盾都有主有次，有急有缓，煤矿矿井提升系统技术改造工程也不例外。作为一个系统改造工程，该工程内容多，项目杂，涉及单位、人员多，只有统一调度，加强各单位之间的协调，才能及时解决出现的问题与矛盾，使工程顺利进行。
项目负责制必须严格执行提升系统改造内容多，工程量大，涉及的单位、部门多，参与的人员也多。如果单从就事管事上着手，难度大。集团公司需从抓关键入手，首先建立集团公司领导与部室、煤矿领导与各科室领导的组织体系，把工程进行分解，将相关内容落实到有关单位或部门负责；按集团公司统一制定的工程进度计划分项负责，层层责任落实到位，事事落实到岗到人。各单位行政一把手为第一责任者，一把手再指定一名副职具体负责该单位所承担的改造工程任务，并把任务具体落实到工区或车间。这是在较短时间内完成这次改造任务的重要保证。
2.二级制动的基本原理及形式
为了实现二级制动，在绞车提升系统中，首先要满足所产生的力矩大于或等于三倍实际静荷重旋转力矩，故此二级制动施闸时，先产生别动力矩应与技术要求所规定的减速度的制动力矩相符，而后再获得最大制动力矩。
我国对提升机液压站的二次制动问题，研究较早，也相应采取了许多措施，早期较为通用的是在缠绕式提升机液压站的安全阀上增设一螺线阀，以增加安全制动泄压阻尼，其工作特性如图一所示。
这种形式的二级制动优点是结构相当简单，但缺点也相当明显。首先，P1，P2都是指数曲线，因阻力不同各有不同的时间常数。延时时间t为P2下降到帖闸皮压力（Pt）时所需的时间，这个时间的调整范围很小。另外，一级制动转矩M1近似等于总制动力矩的1/2为不可调，且过时间t后，P2仍按指数下降，M2递增总制动力矩∑M仍递减，整个制动系统的减速度很不稳定，最大减速度很难符合规定，而且现场调试比较困难。在紧急停车后还要检查提升系统中主要部件的损伤情况。
另一种是中压值和延时均可以调整的二级制动液压系统，该种形式的液压站在原液压站基础之上做了一定的改进，增加一个蓄压器（弹簧蓄压器）参与维持中压，其二级制动原理如图二所示。
其制动原理是，当安全制动动作时，G3失电，阀必将死巷筒那半数的制动闸施压，G4失电，活巷筒那半数制动闸的油路换接到阀105，阀10限压泄流。此时油泵已断电停止供油如不换接的话，通过油泵泄油将无力迅速降为零。阀10压力为可以整定，整定压力为一级制动中压提升机在总制动力矩力以规定的减速度被制动，（该制动减速度在1.5M/s2至5M/s2范围内）提升机停止t秒后（t为从施闸开始至绞车停止的时间t=Vmax/amin）Gs断电，Gb通电，活巷筒制动器及蓄压器的压力均释压为零，提升机以最大制动力矩制动。
该制动过程的制动力矩见图三所示。
该液压系统中G5、G6均为延时继电器，延时时间可以调节，以满足不同提升机最大提升速度Vmax的需要，调节阀10的限压值可改变t时间内的M2值，即改变一级制动力矩以满足其制动减速度的需要。
3.二级制动在煤矿提升机中的应用
第一种设置螺线阀的二级制动系统基本已淘汰目前煤矿提升机中多采用第二种二级制动系统。该系统克服了第一种系统的缺点。我矿目前所使用的二级制动系统均为第二种二级制动系统，四系主井绞车的二级制动系统为路阻矿山机器厂出厂时液压站本身所配备其二级制动与上述的第二种二级制动系统近似，矸石2.5M绞车，三系付井2M绞车，四系付井2M绞车均为改造的二级制动系统。该种形式的二级制动系统虽然克服了第一种系统的缺点，但如果安装使用不合理，就会出现许多故障。如制动器及管路有泄漏时由于蓄压器内活塞有运动阻力，则系统压力至阀10限压，这段制动时间内制动压力会下降，造成制动力矩下降。再就是如果电源停电时，因系统停电造成G5失电，中压将由阀8压力降为零，二级制动失去作用，变成一级制动。
鉴于煤矿的生产分地面和井下防爆环境，其工业化、连续性要求特别高。提升机（绞车）用的佳灵牌回馈型变频器已在山西黄联煤矿成功运行，提升机（绞车）用的能耗型变频器亦在四川芙蓉煤矿成功运行，并有多台在井下防爆型变频器用于绞车、提升机。佳灵牌提升机专用变频器对矿用绞车和提升机、大坡度皮带机的安全运行及节能改造确实起到了决定的作用，应用效果较好。
斜井绞车提升时因紧急制动造成断绳跑车事故是煤矿多年来没有得到很好解决问题。平庄矿务局红庙矿二井副并提升绞车和风水沟矿二采区轨道下山提升绞车均采用单钩串车提升，绞车型号分别为JK－2．5／20和JK－2／20，提升倾角分别为18°和16°。这两台绞车自1987年和1985年投入运行以来，因停电和其它原因紧急制动造成的多次断绳跑车事故，给生产和职工生命安全带来很大损失。原有绞车的液压站虽有节流调速延时形成的二级制动，但在斜井条件下因不易兼顾到井巷坡度、制动时初速度和负载变化等情况，因而难以及时选择二级问的投人时机。我们在原绞车液压站的基础上，利用绞车的速度反馈控制二级闸的投人，在一级制动力的作用下，绞车速度降到接近于零时立即投入二级问。经改进后，彻底消灭了上行紧急的制动中的松绳现象。IM级制动装置结构选择在满足煤矿安全规程对保险问全部制动力矩和绞车上、下行平均减速度要求的条件下，一级闸的制动力矩仅相当于全部制动力矩的1／4。因此，我们利用一付盘形闸作为一级制动问。但在试验中发现，空滚筒转动时绞车的制动减速度接近甚至小于矿车的自然减速度，有负载后绞车的制动减速度增加，负载越大，松绳和冲击越大。
4.二级制动的合理使用
要保证二级制动的安全可靠性，必须保证二级制动系统的合理使用。
4.1做好试车前的准备工作
试车前的准备工作是非常重要的，许多故障的产生都与试车前的准备工作有关。在安装式改造二级制动系统过程中，首先要对液压系统及元件在组装前进行净化，确保元件清洁，并应注入清洁油液，检查过滤元件是否安装紧固及是否损坏，以确保油路畅通。
所有的压力控制装置调整至预定位置，溢流阀调至压力最低位置，时间继电器在安装前稳定好，待油泵开启后，逐渐将压力调至工作压力。
保证各管路接头的焊接及联接质量，系统内无渗漏现象，以确保系统压力的正常。
4.2二级制动系统常见故障及处理方法
4.2.1系统无压或不起压力
系统无压或不起压力是液压系统的常见和多发故障。
其原因之一为液压泵本身问题，如液压泵本身组装问题，液压泵电动机反转等均能造成液压泵不上油，这就要求时液压泵进行组装，将电动机电源换相。
其原因之二为管道渗漏，接头破裂所引起压力不足，这种故障不会造成系统无压，且检查极易发现。
原因之三为溢流阀损坏或调节不当，当溢流阀损坏后，无论如何调节，溢流阀不能保证正常溢流，使油路短路，可造成系统无压式压力不足，溢流阀如调整不当，液压系统就达不到预定压力。
原因之四为油路中的其它阀门损坏或位置不当，如电磁阀未吸，手动阀未开，手动换向阀未换向，电液调节阀调节不合理等亦可造成系统无压或压力不足。
造成系统无压或压力不足还有一些其它原因，虽不多见，但也应引起一定重视，如压力表损坏，（尽管现有提升机中液压站和操纵台上均有压力表），液面太低等原因。
4.2.2系统产生噪音及压力不稳定
由于煤矿生产的特殊性，噪声往往不引起使用者的重视，实际上，噪声过大和压力波动都是液压系统故障的表现，其原因比较复杂。
其一为进油管接头松动，在吸油过程有空气混入产生气穴，不仅使系统产生噪声，也使系统产生波动。
其二为油液质量差，在投入二级制动时，如果更换的液压油的粘度大，其流动性能差，就会使油泵吸油不足，产生噪声和气穴。
其它原因也很多，如果过滤器堵塞，阀质不好，液压油面过低，都能造此故障。因此，在新安装改造的液压站，一定要填过滤好的液压油，同时对过滤器进行清洗干净，保证油面在规定的范围之内。
我国现有煤矿矿井多数是按照50年代的标准设计的，为了快出煤、多出煤，当时主要是建设中、小型矿井，并且首先开采浅部煤层。50年代，我国的矿井提升设备主要是从苏联进口的产品和国产仿苏KJ型产品，设备的可选性少，主要是满足开采浅部煤层的需要。进入80年代以后，许多煤矿已逐渐转向中深部开采，平均深度已延深到400m左右，最大深度已达到1000m。因此，50年代安装的一些提升设备已满足不了矿井延深的需要，必须进行技术改造。采用新技术、新工艺，例如新型制动器、液压站、直流拖动和自动化控制等，从而提高设备的能力、自动化程度和安全可靠性。国内对老提升机的改造项目较多，如制动闸的改造、减速器的改造和电气部分的改造等，但其目的主要是改善性能，完善安全装备。若矿井生产能力提高，提升能力受到制约时，主要采用的解决办法是新打立井和更换成套设备，如大屯煤电公司、兖州煤业集团公司等，经技改生产能力均有大幅提高，但耗资巨大，有的高达数千万元。而采取对原有设备挖潜改造的方法，能以较少投资获得较大经济效益。
通过总结煤矿提升系统的改造经验，到目前为止，新套装组合井架安全、稳固，改造非常成功。煤矿矿井提升系统技术改造具有创新思路、优化方案设计、采用先进技术装备、科学安排施工工期、程序化实施、高标、高质量施工等特点，是一项成功的技术改造工程，值得今后矿井进行技术改造时借鉴，具有一定的推广价值。
二级制动系统在矿井提升机中已得到普遍的应用，它在矿井提升中起了安全提升的作用，保证了安全生产。
参考文献：
[1]李文斌，关于提升机紧急制动的探讨[J]，机械工程与自动化，2007，01期
[2]解启栋，提升钢丝绳的动力计算与分析[J]，煤矿机械，2007年02期
[3]聂仰东，斜井提升机的电控故障排除一例[J]，矿山机械，2007年03期
[4]张海洋，东荣一矿主井坠罐事故分析[J]，矿山机械;2009年03期