可防滑的矿井提升机恒减速制动电液控制设备

摘要

本发明属于提升机制动控制技术，提出一种可防滑的矿井提升机恒减速制动电液控制设备。提出的电液控制设备包括有三相不停电电源UPS（3）、线性液压站（4）和双闭环调节装置（2）；线性液压站（4）包括有两个电液调压装置（4.1）、安全电磁阀（4.10）、液动阀（4.7）和油泵（4.3）；两个电液调压装置（4.1）的电信号输入端分别通过继电接触器的常闭触点、常开触点与双闭环调节装置的输出端连接并切换；电液调压装置（4.1）的油路输出端通过液动阀（4.7）、安全电磁阀（4.10）连接盘形制动器（7）的油路。本发明实现了矿井提升机的恒减速制动，并在安全制动过程中避免了钢丝绳的滑动和蠕动。

说明书

技术领域

本发明属于矿井提升机制动控制技术，具体涉及一种可防滑的矿井提升机恒减速制动电液控制设备。

背景技术                                           

矿井提升机制动包括工作制动和安全制动；所述的安全制动为矿井提升机或矿井提升绞车，在运行过程中发生非常情况时紧急停车的制动。目前，现有技术中安全制动的方式有一级制动、二级制动和恒减速制动；其中一级制动已经很少使用；二级制动是一种传统的安全制动方式，属于恒力矩制动，采用二级制动液压站作为盘形制动器的供油装置；二级制动过程就是将某台提升机所需的全部制动力矩分为二级进行制动；然而二级制动主要存在以下缺点：1）安全制动时，制动力分两级施加上去，制动过程对机械设备包括提升钢丝绳以及井架或井塔设施冲击大，存在安全隐患；2）重物提升和下放过程，提升钢丝绳的张力差相差显著，对于所使用的同一台二级制动液压站而言，要兼顾重物提升和重物下放两种差异显著的工况，调试困难，而且制动效果不佳；个别配备专用的恒减速液压站作为盘型制动器供油装置，公知的恒减速液压站相当于在二级制动液压站的基础上增加了用于为恒减速控制提供的油源和电液调压环节，虽然克服了二级制动液压站存在的一些问题，也存在一些缺点，如：1）工作制动和恒减速制动过程所用的油源和电液调压装置是分开的且重复设置，恒减速液压站构造复杂，调试困难，制动效果虽有改善，但重复性差；2）安全制动是个随机的事件，在日常生产过程中无法经常性地对实现恒减速功能环节或单元进行使用性能验证，待到恒减速功能需要投入使用时，恒减速功能环节或单元可能失灵，同样存在另外的安全隐患；3）在安全制动过程中，存在从恒减速到二级制动和一级制动的切换，切换过程存在安全隐患；4）不管采用二级制动液压站，还是采用专用的恒减速液压站，距离到位停车点的井口（底）区间均实施二级或一级制动，冲击仍然不可减少和避免，即使提升机正常到位停车，在停车的瞬间也常有大的震动和声响；5）安全制动及停车过程可能存在严重的钢丝绳滑动和蠕动现象。

如果钢丝绳滑动和蠕动严重同样存在安全隐患，同时影响提升容器到位停车的准确性，影响提升效率和安全。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提出一种可防滑的矿井提升机恒减速制动电液控制设备。

本发明为完成上述目的采用如下技术方案：

一种可防滑的矿井提升机恒减速制动电液控制设备，所述的电液控制设备包括有三相不停电电源UPS、线性液压站和双闭环调节装置；所述的双闭环调节装置包括有压力闭环和速度闭环；所述压力闭环的压力传感器检测盘型制动器的压力值作为双闭环调节装置输入端的压力闭环信号，所述速度闭环的速度传感器检测矿井提升机的运行速度值并作为双闭环调节装置输入端的速度闭环信号；所述的线性液压站包括有电液调压装置、安全电磁阀、液动阀和用以为电液调压装置提供压力油的油泵；所述的电液调压装置为作为工作或备用的两个，通过控制继电接触器可进行工作和备用的切换；所述的油泵为对应两个电液调压装置两个；两个所述油泵的电动机分别通过继电接触器的常闭触点、常开触点与三相不停电电源UPS连通；两个所述的电液调压装置的电信号输入端分别通过继电接触器的常闭触点、常开触点与双闭环调节装置的输出端连接，接收来自双闭环调节装置的速度闭环电信号、压力闭环电信号；两个所述电液调压装置的油路入口分别与所对应的油泵相连；两个所述电液调压装置的油路出口分别与液动阀的两个输入口相连，电液调压装置将收到的速度闭环电信号或压力闭环电信号按线性比例转换成压力信号控制内装比例阀的开度；液动阀根据油压情况自动选择工作或备用油泵作为线性液压站供油的油源；液动阀的输出端与安全电磁阀的输入端相连；所述的安全电磁阀至少为并联设置的两个；所述的安全电磁阀的输出端连接盘形制动器的油路，通过安全电磁阀为盘型制动器提供相应压力的油源，让盘型制动器按线性比例向矿井提升机施加相应的制动力，执行安全制动、工作制动；在恒减速安全制动过程中，电液调压装置接收双闭环调节装置输出的速度闭环电信号、压力闭环电信号，并按线性比例转换成压力信号控制内装比例阀的开度，使得提升机在当次的安全制动过程中，速度按预先设定的给定减速度递减，不受提升方向或载荷的大小以及安全制动瞬间速度大小的影响，当次安全制动的全过程均采用恒减速控制，且当次安全制动过程的平均减速度值保持恒定，降低安全制动过程对机械设备包括提升钢丝绳的冲击，消除安全隐患；确保制动停车过程中平稳安全，消除或减少停车时的震动和响声。

所述双闭环调节装置包括有速度环、压力环和功率放大器；所述的压力环包括有工作制动压力给定器、压力环比较器、压力调节器、压力调节区间限幅器、压力下降率限制器和压力传感器；所述的压力传感器用于对盘形制动器的实际压力进行实时监测；所述压力传感器的输出端连接在压力环比较器的输入端，将线性液压站的实际压力送入压力环比较器；所述的工作制动压力给定器通过安全继电器AC的常开触点连接在压力环比较器的输入端，将工作制动过程中的给定压力送入压力环比较器；在所述的压力环比较器内对给工作制动过程中的给定压力与线性液压站的实际压力进行比较；所述压力环比较器的输出端连至压力调节器的输入端；所述压力调节器的输出端通过功率放大器与电液调压装置连接，由功率放大器对压力闭环输出的弱电信号进行功率放大，以驱动线性液压站中电液调压装置对线性液压站压力的进行调整；所述压力调节区间限幅器的输出端通过安全继电器AC的常闭触点连至压力调节器的限幅输入端，在安全制动过程且实施恒减速调节期间内对压力调节器的输出信号进行上、下限限幅控制，促使制动力矩更加均匀，制动更加平稳；在工作制动过程中，安全继电器AC的常闭触点断开，压力调节区间限幅器的压力限幅被取消。

所述的速度环包括有安全制动速度给定器、速度环比较器、速度调节器和速度传感器；所述安全制动速度给定器的输入端通过安全继电器AC的常开触点与速度传感器连接；所述的速度传感器设置在矿井提升机上，用以对矿井提升机的速度进行实时监测；所述的速度传感器、所述安全制动速度给定器的输出端均与速度环比较器的输入端连接，将安全制动速度给定器的安全制动给定速度和矿井提升机的实际速度送给速度环比较器；安全制动速度给定器的所述给定速度为在安全制动过程中以提升机安全制动的瞬间速度作为起始值并按设定的减速度递减形成的数值；在所述的速度环比较器内对给定速度与实际速度进行比较，速度环比较器的输出端连至速度调节器的输入端；速度调节器的输出端连至压力环比较器的输入端，将安全制动过程中的给定压力送入压力环比较器的输入端；压力环比较器对安全制动过程中的给定压力与压力传感器送入压力环比较器的实际压力进行比较；在恒减速安全制动过程中，线性液压站根据速度闭环的速度偏差情况在压力调节区间限幅器的限定区间内进行压力调节，使得提升机在安全制动过程中的速度按设定的减速度递减，不受提升方向或载荷的大小以及安全制动瞬间速度大小的影响，安全制动过程平均减速度值保持恒定。

所述安全制动速度给定器所设定的减速度根据重物提升或下放的方向以及提升容器所在区间的不同实施不同减速度值的恒减速制动；重物提升并发生安全制动时，重物在井中区间的提升减速度as1小于重物在井底或井口区间的提升减速度as2，重物在井底或井口区间的提升减速度as2小于重物在停车点的减速度as3；重物下放并发生安全制动时，重物在井中区间的下放减速度bs1小于重物在井底或井口区间的下放减速度bs2；重物在井中区间的提升减速度as1大于重物在井中区间的下放减速度bs1；重物在井底或井口区间的提升减速度as2大于重物在井底或井口区间的下放减速度bs2；根据不同的情况，设定不同的减速度，使矿井提升机在不同的情况下包括正常到位停车选择实施不同减速度值的恒减速制动，达到避免或减少钢丝绳滑动和蠕动之目的，使得安全制动及停车制动更加平稳。

所述油泵的油路输入端、输出端分别设置有滤油器I、滤油器II；所述滤油器II的输出端连接电液调压装置的油路入口；所述的滤油器II的外侧并联有压差发讯器，用以在滤油器II堵塞达到一定程度时，发出信号，提醒检修线性液压站并清洗油路。

所述安全电磁阀的输出端通过手动截止阀与压力传感器相连。

本发明提出一种可防滑的矿井提升机恒减速制动电液控制设备，采用上述技术方案，不需要配备专用的恒减速液压站，可根据重物的提升或下放方向和容器所处的区间，矿井提升机实现不同减速度值的恒减速安全制动，使安全制动的全过程均采用恒减速安全制动，并且，在安全制动过程的恒减速调节期间，油泵仍然工作并为恒减速调节提供油源，工作制动和恒减速安全制动共用电液调压装置进行压力调节，实现了矿井提升机的恒减速制动，并在安全制动过程中避免或减少了钢丝绳的滑动和蠕动，具有整体性能好、安全可靠性高的特点；本发明对线性液压站没有特殊要求，所用线性液压站原理简单，其油路和所用的器件更少更整洁，实现恒减速功能所需要的成本更低，性能更加优越，恒减速制动和工作制动共用电液调压装置，油路和液压器件的工作效能和可靠性能够得到经常性的验证，故障率更低，制动过程及停车过程更加平稳和安全，避免或减少钢丝绳的滑动和蠕动，具有明显的社会和经济效益。

附图说明

图1为本发明的原理框图。

图2为发明中双闭环调节装置的结构示意图。

图3为不同情况下减速度值的示意。

图中，1、继电接触器，2、双闭环调节装置，2.1、安全继电器AC，2.2、安全制动速度给定器，2.3、速度环比较器，2.4、速度调节器，2.5、压力环比较器，2.6、工作制动压力给定器，2.7、压力调节器，2.8、压力调节区间限幅器，2.9、压力下降率限制器，2.10、功率放大器，2.11、速度传感器，2.12、压力传感器，3、三相不停电电源UPS，；4、线性液压站，4.1、电液调压装置，4.2、电动机，4.3、油泵，4.4.滤油器I，4.5、滤油器Ⅱ，4.6、压差发讯器，4.7、液动阀，4.8、手动截止阀，4.9、压力表，4.10.安全电磁阀，5、盘型制动器，6、矿井提升机；D、安全制动发生点，T1、停车开关动作点，T2、停车点，H1、井中区间，H2、井底或井口区间。

具体实施方式

结合附图和具体实施例对本发明加以说明：

如图1所示，一种可防滑的矿井提升机恒减速制动电液控制设备，所述的电液控制设备包括有三相不停电电源UPS3、线性液压站4和双闭环调节装置2；所述的双闭环调节装置2包括有压力闭环和速度闭环；所述压力闭环的压力传感器2.12检测盘型制动器的压力值作为双闭环调节装置输入端的压力闭环信号，所述速度闭环的速度传感器2.11检测矿井提升机的运行速度值并作为双闭环调节装置输入端的速度闭环信号；所述的线性液压站4包括有电液调压装置4.1、安全电磁阀4.10、液动阀4.7和用以为电液调压装置4.1提供压力油的油泵4.3；所述的电液调压装置4.1为设置有工作或备用的两个，通过控制继电接触器1可进行工作和备用的切换；所述的油泵4.3为对应两个电液调压装置设置的两个；两个所述油泵4.3的电动机4.2分别通过继电接触器1的常闭触点、常开触点与三相不停电电源UPS3连通，即使全矿停电的事故情况下，三相不停电电源UPS3也能为线性液压站4及其控制回路提供电源，实现恒减速制动控制；两个所述电液调压装置4.1的电信号输入端分别通过继电接触器1的常闭触点、常开触点与双闭环调节装置的输出端连接，接收来自双闭环调节装置2的速度闭环电信号、压力闭环电信号；两个所述电液调压装置4.1的油路入口分别与所对应的油泵4.3相连；两个所述电液调压装置4.1的油路出口分别与液动阀4.7的两个输入口A、B相连，电液调压装置4.1将收到的速度闭环电信号或压力闭环电信号按线性比例转换成压力信号控制内装比例阀的开度；液动阀4.7根据油压情况自动选择工作或备用油泵作为线性液压站供油的油源；液动阀4.7的输出端与安全电磁阀4.10的输入端相连；所述的安全电磁阀4.10至少为并联设置的两个；在恒减速制动的终了时刻才断电，使得盘型制动器5可靠彻底回油，确保制动的安全；该实施例中，所述的安全电磁阀4.10为并联设置的两个；所述的安全电磁阀4.10的输出端连接盘形制动器5的油路，通过安全电磁阀4.10为盘型制动器5提供相应压力的油源，让盘型制动器5按线性比例向矿井提升机6施加相应的制动力，执行安全制动、工作制动；在恒减速安全制动过程中，电液调压装置4.1接收双闭环调节装置2输出的速度闭环电信号、压力闭环电信号，并按线性比例转换成压力信号控制内装比例阀的开度，使得提升机在当次的安全制动过程中，速度按预先设定的给定减速度递减，不受提升方向或载荷的大小以及安全制动瞬间速度大小的影响，当次安全制动的全过程均采用恒减速控制，且当次安全制动过程的平均减速度值保持恒定，降低安全制动过程对机械设备包括提升钢丝绳的冲击，消除安全隐患；确保制动停车过程中平稳安全，消除或减少停车时的震动和响声。

如图2所示，所述的双闭环调节装置2包括有速度环、压力环和功率放大器2.10；所述的压力环包括有工作制动压力给定器2.6、压力环比较器2.5、压力调节器2.7、压力调节区间限幅器2.8、压力下降率限制器2.9和压力传感器2.12；所述的压力传感器2.12用于对盘形制动器2.7的实际压力进行实时监测；所述压力传感器2.12的输出端连接在压力环比较器2.5的输入端，将线性液压站4的实际压力送入压力环比较器2.5；所述的工作制动压力给定器2.6通过安全继电器AC2.1的常开触点连接在压力环比较器2.5的输入端，将工作制动过程中的给定压力送入压力环比较器2.5；在所述的压力环比较器2.5内对给工作制动过程中的给定压力与线性液压站4的实际压力进行比较；所述压力环比较器2.5的输出端连至压力调节器2.7的输入端；所述压力调节器2.7的输出端通过功率放大器2.10与电液调压装置4.1连接，由功率放大器2.10对压力闭环输出的弱电信号进行功率放大，以驱动线性液压站中电液调压装置4.1对线性液压站压力的进行调整；所述压力调节区间限幅器2.8的输出端通过安全继电器AC2.1的常闭触点连至压力调节器2.7的限幅输入端，在安全制动过程且实施恒减速调节期间内对压力调节器的输出信号进行上、下限限幅控制，促使制动力矩更加均匀，制动更加平稳；在工作制动过程中，安全继电器AC2.1的常闭触点断开，压力调节区间限幅器2.8的压力限幅被取消；

所述的速度环包括有安全制动速度给定器2.2、速度环比较器2.3、速度调节器2.4和速度传感器2.11；所述安全制动速度给定器2.2的输入端通过安全继电器AC2.1的常开触点与速度传感器2.11连接；所述的速度传感器2.11设置在矿井提升机上，用以对矿井提升机的速度进行实时监测；所述的速度传感器2.11、所述安全制动速度给定器2.2的输出端均与速度环比较器2.3的输入端连接，将安全制动速度给定器2.2的安全制动给定速度和矿井提升机6的实际速度送给速度环比较器2.3；安全制动速度给定器2.2的所述给定速度为在安全制动过程中以提升机安全制动的瞬间速度作为起始值并按设定的减速度递减形成的数值；在所述的速度环比较器2.3内对给定速度与实际速度进行比较，速度环比较器2.3的输出端连至速度调节器2.4的输入端；速度调节器2.4的输出端连至压力环比较器2.5的输入端，将安全制动过程中的给定压力送入压力环比较器的输入端；压力环比较器2.5对安全制动过程中的给定压力与压力传感器2.12送入压力环比较器的实际压力进行比较；在恒减速安全制动过程中，线性液压站根据速度闭环的速度偏差情况在压力调节区间限幅器的限定区间内进行压力调节，使得提升机在安全制动过程中的速度按设定的减速度递减，不受提升方向或载荷的大小以及安全制动瞬间速度大小的影响，安全制动过程平均减速度值保持恒定。

如图3所示，所述安全制动速度2.2给定器所设定的减速度根据重物提升或下放的方向以及提升容器所在区间的不同实施不同减速度值的恒减速制动；重物提升并发生安全制动时，重物在井中区间的提升减速度as1小于重物在井底或井口区间的提升减速度as2，重物在井底或井口区间的提升减速度as2小于重物在停车点的减速度as3；重物下放并发生安全制动时，重物在井中区间的下放减速度bs1小于重物在井底或井口区间的下放减速度bs2；重物在井中区间的提升减速度as1大于重物在井中区间的下放减速度bs1；重物在井底或井口区间的提升减速度as2大于重物在井底或井口区间的下放减速度bs2；根据不同的情况，设定不同的减速度，使矿井提升机在不同的情况下包括正常到位停车选择实施不同减速度值的恒减速制动，达到避免或减少钢丝绳滑动和蠕动之目的，使得安全制动及停车制动更加平稳。

所述油泵4.3的油路输入端、输出端分别设置有滤油器I4.4、滤油器II4.5；所述滤油器II4.5的输出端连接电液调压装置4.1的油路入口；所述的滤油器II4.5的外侧并联有压差发讯器4.6，用以在滤油器II4.5堵塞达到一定程度时，发出信号，提醒检修线性液压站并清洗油路。

所述安全电磁阀4.10的输出端通过手动截止阀4.8与压力传感器2.12相连。

所述线性液压站4中电液调压装置4.1，除了在工作制动过程中将电信号按线性比例转换成压力信号外，在安全制动的恒减速调节过程中也保持同样性质的工作，只有在安全停车时才停止工作，确保矿井提升机6可靠停车。

所述线性液压站4中电动机4.2及油泵4.3，除了在工作制动过程中保持运转外，在安全制动的恒减速调节过程中也保持运转，只有安全停车时，电动机4.2及其油泵4.3才停止运行。

在工作制动过程中，电动机4.2在三相不停电电源UPS3的供电下启动运转，油泵4.3吸取线性液压站4中的压力油，分别经滤油器I4.4和滤油器II4.5的过滤，压力油到达电液调压装置4.1的油路入口，当双闭环调节装置2的输出端即电液调压装置4.1的电信输入端的信号为零时，油泵4.2输出的压力油经电液调压装置4.1回到线性液压站4的油箱中，此时压力表4.9显示值为系统油压的残压值，液动阀4.7根据其两个输入端口A、B的压力，自动将有压力的端口A或B与其输出口P连通，起到工作或备用油源自动切换的作用，随着双闭环调节装置2的输出端即电液调压装置4.1的电信输入端的信号值升高或降低，线性液压站4的系统油压跟随升高或降低，在安全电磁阀4.10得电的情况下，盘型制动器5的油路压力也随之变化，盘型制动器5随之进行松闸或紧闸动作即工作制动，当安全电磁阀4.10断电时，盘型制动器5的液压油经安全电磁阀4.10彻底回油，盘型制动器5将所有的制动力施加到矿井提升机6的闸盘上，矿井提升机6可靠停车。

在安全制动过程中，油泵电动机4.2继续由三相不停电电源UPS3供电并带动油泵4.3为线性液压站4提供油源，双闭环调节装置2的输出继续对电液调压装置4.1进行调节控制，双闭环调节装置2监测到安全制动发生瞬间的矿井提升机6运行速度作为起始值，并按给定减速度值降低，所形成的给定速度与速度传感器2.11所检测的实际速度进行比较，当实际速度大于给定速度时，经双闭环调节装置2中的闭环调节，双闭环调节装置2的输出降低，经电液调压装置4.1的作用下，线性液压站4中的系统油压降低，盘型制动器5回油泄压并往紧闸的方向动作，加大制动力矩，使得矿井提升机6加大减速度进行制动减速；反之，当实际速度小于给定速度时，双闭环调节装置2的输出升高，线性液压站4中的系统油压升高，盘型制动器5充油增压并往松闸的方向动作，减小制动力矩，矿井提升机6的减速度随之降低；速度和压力闭环调节的结果，在实施恒减速安全制动期间，当次制动的平均减速度维持基本恒定，达到恒减速安全制动之目的。

以上所述仅为本发明实现矿井提升机恒减速制动的较佳实施例，本发明的保护范围并不局限于此，任何基于本发明技术方案上的等效变换均属于本发明保护范围之内。