工業(yè)技術煤礦下運帶式輸送機的制動控制系統(tǒng)分析張諱(中煤建安第七工程處太原式輸送機取代,現(xiàn)代化煤礦采煤生產(chǎn)過程中采用大功率、遠距離帶式輸送機的愈來愈多。制動裝置是下運帶式輸送機的關鍵設備和控制系統(tǒng)之一。近年來,隨著我國下運帶式輸送機的不斷發(fā)展,制動技術也在不斷提高。
下運帶式輸送機是大多數(shù)現(xiàn)代工業(yè)化煤礦生產(chǎn)中的一種重要的遠距離運輸專用設音,下運帶式輸送機在正常保養(yǎng)期內的可靠、平穩(wěn)、經(jīng)濟運行對保證煤礦正常、安全、高效生產(chǎn)有著重要的意義。目前下運帶式輸送機常用的制動系統(tǒng)有
機械閘塊式制動,電磁動力式制動,液壓制動和油馬達伺服緩式制動等。就國內煤礦普遍情況看,電磁動力制動投資少、性能較穩(wěn)定,一方面是制動系統(tǒng)結構簡單,另一方面是煤礦生產(chǎn)環(huán)境對電磁動力制動影響t比較小,其缺點是在生產(chǎn)過程中如果遇到突然斷電將導致制動系統(tǒng)無法工作,在實際生產(chǎn)過程中這種情況并不少見;從制動系統(tǒng)的復雜程度方面看,液壓制動系統(tǒng)相對復雜,并且在下運帶式輸送機系統(tǒng)轉速較低的情況下制動力矩迅速減小,其制動效果比較理想,缺點是緩沖時間略長一些;而對于機械閘塊制動,由于機械閘塊材料、加工精度、下運帶式輸送機工作環(huán)境、磨損程度等諸多因素都可能使其會產(chǎn)生火花、燒灼、點蝕現(xiàn)象,不僅對下運帶式輸送機制動效果產(chǎn)生影響,而且對礦井生產(chǎn)安全產(chǎn)生危害,因而液壓制動就顯得越來越有優(yōu)勢。
1煤礦下運帶式輸送機制動控制系統(tǒng)的原理及基本構成L1制動控制系統(tǒng)的原理現(xiàn)代下運帶式輸送機的特點是輸送距離長、輸送量大、連續(xù)不間歇工作,所以大功率的下運帶式輸送機在大多數(shù)煤礦得到廣泛應用,而選擇大功率下運帶式輸送機的基本原則是:工作平穩(wěn)、使用壽命長、制動性能良好、便于維護保養(yǎng)、安全性能優(yōu)良。而制動性能的好壞,直接影響著下運帶式輸送機的安全與可靠運行,是選擇設音的重要因素之一。其制動效果主要體現(xiàn)在以下幾個方面。
制動力矩小,制動力矩可控,制動過程必須是勻減速平穩(wěn)降致零,力距消失。
系統(tǒng)具有斷電機械自鎖的可靠制動性能作為保障。
具有可選擇的小范圍制動功能。
具有重載起動制動力矩零速保持功能。
具有多機同時制動力矩相互平衡作用。
具有良好的井下防爆性能。
零配件通用性好,配件易得,價掐便宜。L2制動控制系統(tǒng)的基本構成煤礦下運帶式輸送機的制動控制系統(tǒng)主要包括控制系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、皮帶輸送機傳動系統(tǒng)和倍號傳感反饋系統(tǒng)。當控制系統(tǒng)接收主控倍號,要求液壓制動器換向閥實施制動換向,即向皮帶輸送機傳動系統(tǒng)輸出一個油馬達反向制動力矩,則控制系統(tǒng)也同時發(fā)送一個控制電倍號,然后由電倍號傳感系統(tǒng)反饋工作速度倍號及反向制動倍號到控制系統(tǒng)中,控制系統(tǒng)即可按一定的指標來實現(xiàn)對力矩的調節(jié)功能,使皮帶輸送機傳動系統(tǒng)的制動滿足工況要求。
2制動裝置的功能與作用目前下運帶式輸送機的制動技術比較成熟,各種制動方式的制動系統(tǒng)均己形成標準系列,己應用和開發(fā)成功的大功率可控制動裝置主要有:盤式制動器,液力制動器、液壓制動器和粘液可控制動器。但對于煤礦工作環(huán)境而言,液壓油馬達制動系統(tǒng)更為有利。2.1盤式制動器盤式制動器又稱為碟式制動器,顧名思義是取其形狀而得名。它由液壓控制,主要零部件有制動盤、分泵、制動鉗、油管等。
制動盤用合金鋼制造并固定在機械的主旋轉軸上,隨機械轉動。分泵固定在制動器的底板上固定不動。制動鉗上的兩個摩擦片分別裝在制動盤的兩側。分泵的活塞受油管輸送來的液壓作用,推動摩擦片壓向制動盤發(fā)生摩擦制動,動作起來就好象用鉗子鉗住旋轉中的盤子,迫使它停下來一樣。這種制動器散熱快,重量輕,構造簡單,調整方便。
特別是高負載時耐高溫性能好,制動效果穩(wěn)定,而且不怕泥水侵襲,對環(huán)境要求不高。
當然,盤式制動器也有自己的缺陷。例如對制動器和制動管路的制造要求較高,摩擦片的耗損量較大,成本責,而且由于摩擦片的面積小,相對摩擦的工作面也較小,需要的制動液壓高。
液力制動裝置液力制動器實質上就是一個渦輪油驅動馬達,通過指令性倍號在旋轉的不同方向產(chǎn)生高速液流和液壓產(chǎn)生巨大的阻力矩,使帶式輸送機減速運行的液力產(chǎn)生偶合作用。它可以同時通過調整不同方向的或單向充液量來改變制動力矩的大小,實現(xiàn)下運帶式輸送機的可控制動功能。主要由系統(tǒng)油泵及控制系統(tǒng)、渦輪油馬達的液力制動偶合器和液壓冷卻控制系統(tǒng)組成。當帶式輸送機正常運轉時制動油馬達反向油腔內不充液壓,需要制動時由控制系統(tǒng)發(fā)出制動指令,將液體輸入反方向,并根據(jù)制動強度給與要求的壓力,并根據(jù)所充入液體量和液體壓力來調節(jié)其制動力矩的大小。當下運帶式輸送機正常工作時,油馬達制動制動系統(tǒng)反正方向液力處于零狀態(tài)。
液壓制動裝置在液壓制動裝置中分為液壓調壓制動與液壓調速制動兩大類。
它的工作原理是將容積式油泵連接在帶式輸送機主驅動軸上,主機工作時拖動容積式油泵同步旋轉。當制動時,油泵將機械能轉變?yōu)橐簤耗?,通過調節(jié)泵出口壓力的大小實現(xiàn)調整主傳動軸的制動力矩的大小,從而實現(xiàn)帶式輸送機制動目的。
液壓調速制動器,也稱之為液壓調速制動裝置,目前是煤礦下運帶式輸送機的主要制動方式之一,它有設音輔肋啟動或過載保護功能。煤礦下運帶式輸送機應用液壓調速制動器的主要目的是制動平穩(wěn)、不需要系統(tǒng)冷卻器,同時能夠解決高壓大流量液壓回路的調速和壓力沖擊問題,制動效果顯現(xiàn)出勻減速,制動力距也是均勻遞減,這對下運帶式輸送機整體性能和使用壽命都十分有利。
粘液可控制動裝置液粘可控制動裝置工作原理與液體粘性可控軟起動裝置相同。它是利用機械式摩擦片在粘性液體中的摩擦力來傳遞和改變力矩方向、增加阻力的。為適應煤礦生產(chǎn)環(huán)境的要求,以及帶式輸送機各項制動性能要求,液粘可控制動裝置采用封閉式結構。正常工作狀態(tài)下,鑲嵌在主動軸上的摩擦片與主動軸同時旋轉,而正常工作狀態(tài)下從動摩擦片是不動的。當改變控制油缸中的油壓大小,就可以調節(jié)主、從動摩擦片之間的壓緊力,使得主、從動摩擦片之間產(chǎn)生摩擦力,從而改變主動摩擦片與從動摩擦片間的摩擦力矩,最終實現(xiàn)帶式輸送機各項制動指標要求。在制動過程中,制動力矩隨油膜間隙的減小和壓緊力增大而增大,隨制動速度的降低而減小。所以在制動過程中,應不斷地減小油膜間隙,才能保證一定的制動力矩。液粘可控制動裝置結構簡單:能提供可調的、平滑的、無沖擊的制動力矩;可以用一個液壓站同時進行多臺制動;帶式輸送機過載時能實現(xiàn)自動過載保護功能;粘液可控制動裝置具有使用安全可靠,制動力矩沖擊小,良好的使用效果;液粘可控制動裝置的主、從動摩擦片都在粘性潤滑油中工作,它是通過潤滑油來進行冷卻散熱,可以節(jié)省冷卻用水,節(jié)省了運行費用和維修工作量,延長機械的使用壽命。所以,液粘可控制動裝置是目前較好的煤礦下運帶式輸送機制動裝置,特別適合應用于長距離、大功率的34科技資訊工業(yè)技術10kV開關柜的發(fā)展和應用潘玉冬王?。ㄉ蜿柟I(yè)安裝工程股份有限公司沈陽1990年前后,天津地區(qū)城市電網(wǎng)中的10kV開關柜大多為GC-IA(F)固定式、半封閉式開關柜,是在80年代初由敞開式開關柜改進而來。如我公司1994年施工的物理研究所10kV變電室工程中的8臺10kV開關柜,大成五金廠10kV變電室工程中用了8臺GG~1A開關柜,其特點是:柜體競闊高大,結構清晰,檢修維護簡單。此型號的開關柜己有幾十年的生產(chǎn)史,產(chǎn)品性能可靠,半封閉便于巡視觀測,并用在母線檢修時掛接地線方便。經(jīng)過長期的運行實踐證明,此種開關柜運行、維護均安全可靠。但此開關柜的主要缺點是柜體較大,分斷能力差,對于市區(qū)寸土寸金的地方,己經(jīng)不適合了,大約在九十年代后期己被逐步淘汰。手車式開關柜是一種移動式開關柜,落地式的是手車式,中置式的是抽屜式。這種形式的開關柜檢修時只需更換手車,可縮短停電時間,適用于負荷較重要或建筑面積較小的場所。我公司承建的位于和平區(qū)南京路國際商場與吉利大廈之間的國際商場10kV變電站的10kV開關柜就選用了落地式手車柜。由于這個站是后續(xù)工程,所以規(guī)劃面積較小,整個站是個三層建筑,由于商業(yè)供電的可靠性非常重要,營業(yè)時間不能間斷所以選擇了這種手車柜。這種開關柜的特點是:運行安全可靠,投資省、維護簡單。手車開關柜為全封閉移動式,小車可拉出檢修、可互換,因而安全可靠;采用彈簧操作機構,可用一般的交流電,因而價掐相對低廉;采用真空斷路器免維護;具有五防聯(lián)鎖功能,當電氣回路有誤操作時,斷路器能自動分閘;斷路器在合閘位置時接地刀閘不能合閘。但是我們在施工中發(fā)現(xiàn),由于其五防功能和全封閉特點,在未合上接地刀閘前無法打開后蓋,無法驗電。而且在此站運行后用戶自行維護時,發(fā)現(xiàn)當手車柜沿地面拉出,開關柜前必須放置絕綠地毯,導致手車進出非常不便。而且此型柜的安裝調試工藝較復雜,在施工中逐步被淘汰。10kV環(huán)網(wǎng)開關柜。10kV環(huán)網(wǎng)開關柜是能實現(xiàn)環(huán)網(wǎng)供電的一種開關柜。它是由工廠按固定組合要求組裝而成,適用于短路容量為500MVA以下的城市配電網(wǎng)中,用來連接和保護25~2000kVA的變壓器,也可作為配電設音之用,還可以作為箱式變電站高壓側電源設音。此柜一般具有閉鎖和帶電顯示裝置。按柜內絕綠介質不同分為空氣型和六氟化硫型。
按柜體結構不同分為三回路單元、四回路單元和多回路單元。常用的功能單元有線路負荷開關、變壓器保護(保護方式有熔斷器負荷開關、組合式熔斷器負荷開關和斷路器),母線(電纜)進、出線(帶或不帶電壓互感器),計量單元(包括電流和電壓互感器和接地開關)等。三回路單元是環(huán)網(wǎng)開關柜的典型結構,即由兩個線路負荷開關單元和一個變壓器保護單元組成。六氟化硫環(huán)網(wǎng)開關柜,除熔斷器單獨裝在一個密封金屬外殼內和操動機構位于箱殼板以外,其他所有功能回路和導電部分都裝在一個充以0.1MPa表壓的六氟化硫氣體的金屬密封箱內,結構緊湊,體積小,且不受外部環(huán)境影響。有的產(chǎn)品僅采用SF6負荷開關,其他主回路部分采用固體絕綠材料封閉,也可大大縮小環(huán)網(wǎng)開關柜的體積,且價掐又較便宜。隨著城市電網(wǎng)中電纜配電結構的優(yōu)化,2000年以后我們在天津地區(qū)電網(wǎng)改造施工都是采用環(huán)網(wǎng)結構及多回路配電的開閉所、開閉站模式,SF6全絕綠開關柜具有全封閉、免維護、尺寸小、性能優(yōu)異、安全可靠的特點,深受用戶的歡迎。環(huán)網(wǎng)柜由最初的空氣絕綠環(huán)網(wǎng)配電單元發(fā)展到緊湊型SF6環(huán)網(wǎng)配電單元,最近又發(fā)展到可擴展的SF6全絕綠環(huán)網(wǎng)柜和多回路配電柜,使SF6全絕綠開關技術取得了長足的進步和發(fā)展。特別是計算機技術、電子技術、傳感技術、光纖通訊等技術應用于環(huán)網(wǎng)柜和多回路配電柜中,使產(chǎn)品更加小型化、智能化。我公司2007年承建的住宅小區(qū)配電工程中,變電室的10kV開關柜均采用了SF6全絕綠環(huán)網(wǎng)柜UhiSWtch系列。如河北區(qū)海韻家園小區(qū)內的2個變電室就分別采用了6面和9面UhiSwitch系列柜,分別帶2臺和3臺800kVA干式變壓器。河東區(qū)津濱大道南側的俊東公寓住宅小區(qū)內的變電室選用了10面UhiSwitch系列柜帶4臺1000kVA的干式變壓器。目前在建的河北區(qū)月云公寓小區(qū)內的變電室選用了9面UhiSwitch系列柜帶3臺1000kVA變壓器。
SF6全絕綠環(huán)網(wǎng)柜和多回路配電柜有如下技術特點:①柜體小。使用三工位旋轉式負荷開關,有效減少零部件數(shù)量,實現(xiàn)了機械五防聯(lián)鎖。真空斷路器充以SF6絕綠氣體使整體結構更緊湊;限流熔斷器也向小型化發(fā)展,兩者結合,柜體越來越小。②絕綠性能高。
柜體采用密封不銹鋼外殼鎧裝結構,母線室、開關室、電纜室之間均有金屬隔板,全絕綠結構的一次部分防護等級可達IP67.氣密性非常好,用氣量少,可保證30年不漏氣,符合環(huán)保要求,戶內、戶外,地下,半地下變電所均可使用。③模塊化設計。各單元模塊可任意組合和擴展而無需充放氣,便于方案組合及高壓計量的設計,適用范圍廣。④操作機構可靠耐用。柜內操動機構采用耐腐蝕金屬,轉動部分的
軸承均為自潤滑設計,產(chǎn)品不受環(huán)境影響,免除定期保養(yǎng),并與外界連接方便,這樣使操作功小、可靠性高、壽命更長。⑤便于改造。柜內擴展母線采用插式硅膠連接器,全絕綠和屏蔽,確保導電可靠性,組合連接及擴展方便,便于用戶或變電所增容改造。⑥電纜頭聯(lián)接方式安全可靠。柜內連接電纜終端部分采用預制式硅橡膠絕綠的電纜終端在正面插接,免除了柜體小帶來的電纜安裝不便的缺點。檢修時可拆卸、能快速恢復、安裝方便。
外表面用新型半導體材料作屏蔽層,運行時外表面接地,不受潮濕、凝露、灰塵、污穢的影響,安全性更高,免維護。基于10kV六氟化硫環(huán)網(wǎng)柜和多回路配電柜的以上優(yōu)勢特點,其正被越來越多的城市供電網(wǎng)絡采用。其各項技術也將在實踐應用中得到更長久的發(fā)展和進步。