CN108249339B - 一种恒减速安全制动冗余液压站及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种恒减速安全制动冗余液压站，包括油泵、电机、比例溢流阀、比例方向阀、溢流阀、单向阀、蓄能器、监测阀位的传感器、制动器组和电磁换向阀，开车前诊断电磁换向阀换位正确方可运行，通过三种形式实现安全制动：比例方向阀实现的恒减速制动、比例溢流阀实现的恒减速制动、溢流阀实现的恒力矩二级制动，前一种失灵，将前一种冗余地关闭，同时冗余地转入下一种。安全制动时，需要导通的管路采用并联的两个电磁换向阀实现冗余导通，需要阻断的管路采用两个串联的电磁换向阀实现冗余阻断。安全制动时有多条通道，每条都冗余，若每条都有一个电磁换向阀出现换位故障，仍能完成本次安全制动，诊断到电磁换向阀换位故障，报警或闭锁下次开车。

Description

一种恒减速安全制动冗余液压站及其控制方法

技术领域

本发明涉及安全制动冗余通道恒减速制动液压站及其控制方法，尤其是一种适用于提升机液压盘形制动器或其它机器盘形制动器的安全制动冗余通道恒减速制动液压站及其控制方法。

背景技术

2016年10月1日执行的《煤矿安全规程》第425条规定：安全制动必须有并联冗余的回油通道。

2013年07月出版的《矿井提升机故障处理和技术改造》第175页图4-38所示E141液压站，两个电磁换向阀G1虽然并联但不冗余，怎样才能称为并联冗余的回油通道？在一条回油通道上并联的两个电磁换向阀，有一个出现换位故障，仍能完成本次安全制动，称为并联冗余的回油通道，在井中实现恒减速安全制动时，电动机5断电、恒压变量泵6停止供油，比例溢流阀8断电，制动器的压力油，经过两个并联的电磁换向阀G1同时断电换到右位与溢流阀16导通，油压迅速降到溢流阀16调定压力值，然后在电液伺服阀13的作用下，制动器中油压随给定信号变化，使减速度值保持恒定，实现恒减速制动。若两个并联的电磁换向阀G1任一个出现换位故障，例如左边电磁换向阀G1出现未换位故障，制动器的压力油经过左边电磁换向阀G1的左位流到比例溢流阀8，制动器油压降为零迅速制动，导致恒减速制动失灵，可能出现断绳或滑绳事故，因制动器油压已降为零，达不到本书176页叙述的若恒减系统发生故障，可自动实现二级制动。两个电磁换向阀G1虽然是并联的通道但不是冗余的通道，并联只是实现冗余回油通道的一种方法。电液伺服阀13是恒减速控制的核心元件，若电液伺服阀13出现故障，例如出现停止在左位不再动作的故障，制动器一直向油箱排油油压降为零迅速制动，导致恒减速制动失灵，可能出现断绳或滑绳事故，同样达不到本书176页叙述的若恒减系统发生故障，可自动实现二级制动。

专利号ZL200810023108.7的发明专利附图2中，串联的G4、G9不冗余，B组制动闸的压力油，在井中第一级安全制动时，若G4出现阀芯卡在中间的换位故障，阻断了B组制动闸通往溢流阀的通道，B组制动闸的压力油为开闸工作压力，导致井中二级制动失灵。

现有提升机液压站，存在的问题：(1)安全制动时制动闸组与断电的比例溢流阀需要阻断采用两个并联的电磁换向阀不能实现冗余阻断，两个并联的电磁换向阀任一个出现故障，制动闸组的压力油经过故障的电磁换向阀与断电的比例溢流阀导通流回油箱，制动闸组迅速制动，没有保住恒减速制动所需油压值，导致恒减速制动失灵，可能出现断绳或滑绳事故；(2)安全制动时，制动闸组与溢流阀需要导通采用两个串联的电磁换向阀不能实现冗余导通，若第一个电磁换向阀出现处在中间位置不导通的换位故障，阻断了制动闸组压力油通往溢流阀的通道，制动闸组的压力油仍为开闸工作压力，没有达到井中第一级制动油压，导致井中第一级制动失灵；(3)仅一个比例方向阀构不成冗余，比例方向阀是恒减速控制的核心元件，若比例方向阀出现一直向油箱排油的故障，油压降为零迅速制动，没有保住恒减速制动所需油压值，导致恒减速制动失灵，可能出现断绳或滑绳事故。

两个电磁换向阀并联不冗余、两个电磁换向阀串联不冗余、一个比例方向阀构不成冗余，《煤矿安全规程》第425条规定：安全制动必须有并联冗余的回油通道，并联不等于冗余，“并联冗余”的提法是不恰当的，实现安全制动冗余是目的，不论用何种联接方法必须达到冗余。安全制动冗余通道的概念理解为，通过安装同时动作的两个电磁换向阀，任一个电磁换向阀出现故障，仍能完成本次安全制动，同时监测到电磁换向阀的故障报警或闭锁下次开车。当用并联达不到冗余时，突破“并联冗余”的误区，探索两个阀实现冗余的联接方法。

发明内容

技术问题：本发明的目的是要克服现有技术中的不足之处，提供一种避免制动事故的安全制动冗余通道恒减速制动液压站及其控制方法。

技术方案：本发明的恒减速安全制动冗余液压站，包括油泵、单向阀、比例溢流阀、制动闸组、溢流阀、比例方向阀、调速阀、可调节流阀、蓄能器、油压传感器和电磁换向阀，所述的油泵连接比例溢流阀的管路上串联有单向阀和A电磁换向阀，单向阀与A电磁换向阀相连的管路上经旁通管串联有单向阀和蓄能器；所述的制动闸组连接比例溢流阀的管路上设有B电磁换向阀，制动闸组连接比例方向阀的管路上串联有两个电磁换向阀G2、G22，所述比例方向阀与蓄能器相连接，制动闸组连接有溢流阀，所述溢流阀连接油箱的管路上设有并联的两个电磁换向阀G3、G33，所述制动闸组连接调速阀的管路上设有C电磁换向阀，所述调速阀与蓄能器相连接，所述制动闸组与溢流阀和可调节流阀相连的管路上设有并联的两个电磁换向阀G5、G55，可调节流阀与蓄能器相连接，所述制动闸组连接油箱的管路上并联有两个电磁换向阀G6、G66。

所述油泵连接比例溢流阀的管路上串联的A电磁换向阀为一个或是两个。

所述的制动闸组连接比例溢流阀的管路上设置的B电磁换向阀为一个或是两个。

所述制动闸组连接调速阀的管路上设置的C电磁换向阀为一个电磁换向阀或为并联的两个电磁换向阀。

所述旁通管为1-3根，每根旁通管上均串联有一个单向阀和一个蓄能器。

所有电磁换向阀上均设有监测阀位的传感器。

使用上述恒减速安全制动冗余液压站的控制方法，包括如下过程：

液压站正常工作前，向蓄能器充油，B电磁换向阀断电，其它所有电磁换向阀均通电，比例溢流阀调节的压力油经过单向阀进入蓄能器，直至达到油压传感器的设定要求值充压完毕，比例溢流阀的电压降为零，系统进入正常工作；

液压站正常工作时，所有电磁换向阀全部通电，经监测阀位的传感器监测到电磁换向阀G2、G22通电换到右位后开车，比例溢流阀电压逐渐升至设定的工作电压，油压逐渐升至设定的工作油压，制动闸组逐渐开闸，提升机正常运行；

工作制动时，比例溢流阀的电压从工作电压逐渐降到零，相应的油压从工作油压逐渐降到残压，制动闸组合闸，达到全制动状态，提升机停止工作；

当提升机系统发生故障，包括全矿断电、超速、倒转时，控制油泵的电机断电，油泵停止供油，所有单向阀全部关闭，实现提升机系统安全制动：

1)故障时提升容器位于井中，比例溢流阀在不间断电源供电下的电压维持不变，当压力油的油压小于开闸油压时，比例溢流阀关闭，比例溢流阀与单向阀之间的A电磁换向阀断电换到左位阻断，制动闸组的压力油流经溢流阀定压溢流，经过并联的两个电磁换向阀G3、G33同时断电换到左位回油箱，达到溢流阀调定的贴闸油压，制动闸组的闸瓦无力的紧贴着制动闸盘，实现提升容器位于井中的安全制动；

2)故障时提升容器位于井口，立即停车，实现井口一级安全制动，比例溢流阀(3)断电，B电磁换向阀仍处在通电导通状态，制动闸组(5)的压力油，一路经过B电磁换向阀左位流入比例溢流阀(3)回油箱，另一路经过并联的两个电磁换向阀G6、G66同时断电换到左位回油箱，制动闸组(5)迅速制动，实现井口一级安全制动，达到全制动状态，满足《煤矿安全规程》第426条盘式制动器空动时间不得超过0.3秒的规定。

所述提升容器位于井中的安全制动通过以下三种形式之一实现安全制动:

形式一、由比例方向阀实现的恒减速安全制动：根据设定的恒减速度给比例方向阀控制电流信号，使比例方向阀阀芯右移、左移或处于中间位置，制动闸组的压力油向油箱排油，使制动闸组的油压下降，或者由蓄能器给制动闸组供油，使制动闸组的油压上升，或者使制动闸组的油压保持恒定，依靠这种闭环控制过程使制动减速度保持到设定的恒减速度，提升机以恒减速度减速，直至提升机安全停车，制动闸组的压力油经并联的两个电磁换向阀G6、G66同时断电换到左位回油箱，达到全制动状态；

形式二、若形式一恒减速安全制动出现故障，监测到实际减速度与设定的恒减速度差值的绝对值大于给定的公差值时，制动闸组与比例方向阀被串联的两个电磁换向阀G2、G22同时断电换到左位阻断，以保持制动闸组内的油压，由比例溢流阀来实现恒减速安全制动，制动闸组的压力油经过C电磁换向阀断电换到左位，经过调速阀与蓄能器导通，根据设定的恒减速度控制比例溢流阀的控制电压信号，使制动闸组的油压按设定斜率降低，一旦达到设定的恒减速度值，油压停止下降并保持恒定，提升机以恒减速度减速，在恒减速过程中，蓄能器起稳压和补油作用，直至提升机安全停车，制动闸组的压力油经并联的两个电磁换向阀G6、G66同时断电换到左位回油箱，达全制动状态；

形式三、若形式二恒减速安全制动出现故障，监测到实际减速度与设定的恒减速度差值的绝对值大于给定的公差值时，制动闸组与比例溢流阀被B电磁换向阀断电换到左位阻断，制动闸组的压力油经过并联的两个电磁换向阀G5、G55同时断电换到左位，由溢流阀溢流回油箱，蓄能器的压力油经过可调节流阀同时由溢流阀溢流回油箱，维持溢流阀调定的二级安全制动的第一级制动油压值，调定延时时间为小于10秒，在延时过程中，蓄能器起稳压和补油作用，二级安全制动的第一级制动油压值基本不变，实现井中第一级安全制动；延时时间结束，制动闸组的压力油经过并联的两个电磁换向阀G6、G66同时断电换到左位回油箱，使油压迅速降到零，实现井中第二级安全制动，达到全制动状态；

若形式一安全制动失灵，按设置流程进入形式二安全制动，若形式二安全制动失灵，按设置流程进入形式三安全制动。

有益效果：由于采用了上述技术方案，解决了现有技术中两个电磁换向阀并联不冗余、两个电磁换向阀串联不冗余、一个比例方向阀构不成冗余的问题。本发明安全制动时，一条通道需要导通采用并联的两个电磁换向阀连接实现并联冗余导通，一条通道需要阻断采用两个串联的电磁换向阀连接实现串联冗余阻断。通过三种形式实现安全制动：比例方向阀实现的恒减速制动、比例溢流阀实现的恒减速制动、溢流阀实现的恒力矩二级制动，当前一种安全制动失灵，将前一种冗余地关闭，同时冗余地转入下一种安全制动。本发明优点是，参与安全制动的所有条通道都冗余，即所有条通道都设置两个或多于两个阀并同时动作，若每条通道都有一个阀出现故障，仍能完成本次安全制动功能，同时监测到阀的故障报警或闭锁下次开车。具体实施是：(1)安全制动时，溢流阀与油箱需要导通采用两个并联的电磁换向阀连接实现冗余导通，完成本次安全制动功能；若两个并联的电磁换向阀任一个出现故障，溢流阀通过换位正确电磁换向阀与油箱仍导通，仍能完成本次安全制动功能，解决了现有技术中两个电磁换向阀串联不冗余的问题。(2)诊断到比例方向阀出现故障，制动闸组与比例方向阀需要阻断采用两个串联的电磁换向阀连接实现冗余阻断，完成本次安全制动功能；若两个串联的电磁换向阀任一个出现故障，制动闸组被换位正确电磁换向阀与比例方向阀仍阻断，仍能完成本次安全制动功能，解决了现有技术中两个电磁换向阀并联不冗余和一个比例方向阀构不成冗余的问题。本发明结构简单，操作方便，安全制动通道冗余，制动可靠，使用效果好，具有广泛的实用性。

附图说明

图1为本发明实施例一恒减速安全制动冗余液压站工作原理示意图。

图2为本发明实施例二恒减速安全制动冗余液压站工作原理示意图。

图3为本发明实施例一恒减速安全制动冗余液压站工作原理示意图。

图4为本发明实施例二恒减速安全制动冗余液压站工作原理示意图。

图中：油泵-l，单向阀-2、13、13-1、13-2、13-3，比例溢流阀-3，监测阀位的传感器-4，制动闸组-5，溢流阀-6、9，比例方向阀-7，调速阀-8，可调节流阀-10，蓄能器-11、11-1、11-2、11-3，油压传感器-12，电磁换向阀-G1、G11、G2、G22、G3、G33、G4、G44、G5、G55、G6、G66、G7、G77。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作进一步的描述：

实施例一、如图1所示，恒减速安全制动冗余液压站主要由油泵1，单向阀2、13，比例溢流阀3，监测阀位的传感器4，制动闸组5，溢流阀6、9，比例方向阀7，调速阀8，可调节流阀10，蓄能器11，油压传感器12，电磁换向阀G1、G11、G2、G22、G3、G33、G4、G44、G5、G55、G6、G66、G7、G77构成，所述的油泵1连接比例溢流阀3的管路上串联有单向阀2、两个电磁换向阀G77、G7，油泵1连接蓄能器的管路上串联有两个单向阀2、13；所述的制动闸组5连接比例溢流阀3的管路上设有两个串联的电磁换向阀G1、G11，制动闸组5连接比例方向阀7的管路上串联有两个电磁换向阀G2、G22，所述比例方向阀7与蓄能器11相连接，制动闸组5连接溢流阀6，所述溢流阀6连接油箱的管路上设有并联的两个电磁换向阀G3、G33，制动闸组5连接调速阀8的管路上并联有两个电磁换向阀G4、G44，所述调速阀8与蓄能器11相连接，所述制动闸组5与溢流阀9和可调节流阀10相连的管路上设有并联的两个电磁换向阀G5、G55，所述可调节流阀10与蓄能器11相连接，所述制动闸组5连接油箱的管路上并联有两个电磁换向阀G6、G66。所有电磁换向阀上均设有监测阀位的传感器4。

所述恒减速安全制动冗余液压站的控制方法，包括如下过程：

液压站正常工作前，向蓄能器11充油，电磁换向阀G1、G11断电，所有电磁换向阀G2、G22、G3、G33、G4、G44、G5、G55、G6、G66、G7、G77通电，比例溢流阀3调节的压力油经过单向阀进入蓄能器，直至达到油压传感器12的设定要求值充压完毕，比例溢流阀3的电压降为零，系统可进入正常工作；

液压站正常工作时，所有电磁换向阀全部通电，经监测阀位的传感器4监测到电磁换向阀G2、G22通电换到右位后开车，比例溢流阀3电压逐渐升至设定的工作电压，油压逐渐升至设定的工作油压，压力油进入制动闸组5逐渐开闸，提升机正常运行；

工作制动时，比例溢流阀3的电压从工作电压逐渐降到零，相应的油压从工作油压逐渐降到残压，制动闸组5合闸，达到全制动状态，提升机停止工作；

提升机系统发生故障，包括全矿断电、超速、倒转时，控制油泵1的电机断电，油泵1停止供油，所有单向阀全部关闭，实现提升机系统安全制动：

1)当提升容器位于井中，比例溢流阀3的电压维持不变，压力油的油压小于开闸油压时比例溢流阀3关闭，比例溢流阀3与单向阀2、13被两个串联的电磁换向阀G77、G7同时断电换到左位阻断，若单向阀2、13出现未关闭故障，阻止比例溢流阀3与油泵1、蓄能器11相通，制动闸组5的压力油流经溢流阀6定压溢流，经过并联冗余的两个电磁换向阀G3、G33同时断电换到左位回油箱，达到溢流阀6调定的贴闸油压，制动闸组5的闸瓦无力的紧贴着制动闸盘，通过三种形式实现安全制动，前一种形式安全制动失灵，将前一种形式安全制动关闭，同时转入下一种安全制动形式：

形式一、由比例方向阀7实现的恒减速安全制动：根据设定的恒减速度给比例方向阀7控制电流信号，使比例方向阀7阀芯右移、左移或处于中间位置，制动闸组5的压力油向油箱排油，使制动闸组5的油压下降，或者由蓄能器11给制动闸组5供油，使制动闸组5的油压上升，或者使制动闸组5的油压保持恒定，依靠这种闭环控制过程使制动减速度保持到设定的恒减速度，提升机以恒减速度减速，直至提升机安全停车，制动闸组5的压力油经两个并联冗余的电磁换向阀G6、G66同时断电换到左位回油箱，达到全制动状态；

形式二、若形式一恒减速安全制动出现故障，监测到实际减速度与设定的恒减速度差值的绝对值大于给定的公差值时，制动闸组5与比例方向阀7被两个串联冗余的电磁换向阀G2、G22同时断电换到左位阻断，为的是及时保持制动闸组5的油压，避免：其一比例方向阀7出现停止在左位不再动作的故障，制动闸组5一直向油箱排油油压降为零迅速制动，恒减速制动失灵可能导致断绳或滑绳事故，油压降为零无法达到由比例溢流阀3实现的恒减速安全制动；其二比例方向阀7出现停止在右位不再动作的故障，蓄能器11一直给制动闸组5供油，使制动闸组5的油压升到溢流阀6调定的贴闸油压，制动闸组5的闸瓦无力的紧贴着制动闸盘而不制动。同时转变成由比例溢流阀3实现的恒减速安全制动，制动闸组5的压力油经过并联冗余的两个电磁换向阀G4、G44同时断电换到左位，经过调速阀8与蓄能器11导通，根据设定的恒减速度控制比例溢流阀3的控制电压信号，使制动闸组5的油压按设定斜率降低，一旦达到设定的恒减速度值，油压停止下降并保持恒定，提升机以恒减速度减速，在恒减速过程中，蓄能器11起稳压和补油作用，直至提升机安全停车，制动闸组5的压力油经并联冗余的两个电磁换向阀G6、G66同时断电换到左位回油箱，达全制动状态；

形式三、若形式二恒减速安全制动出现故障，监测到实际减速度与设定的恒减速度差值的绝对值大于给定的公差值时，制动闸组5与比例溢流阀3被串联冗余的两个电磁换向阀G1、G11同时断电换到左位阻断，为的是及时保持制动闸组5的油压，避免从故障比例溢流阀3泄油。同时转变成由溢流阀9实现的二级制动，制动闸组5的压力油经过并联冗余的两个电磁换向阀G5、G55同时断电换到左位，由溢流阀9溢流回油箱，蓄能器11的压力油经过可调节流阀10同时由溢流阀9溢流回油箱，维持溢流阀9调定的二级安全制动的第一级制动油压值，调定延时时间为小于10秒，在延时过程中，蓄能器11起稳压和补油作用，二级安全制动的第一级制动油压值基本不变，实现井中第一级安全制动；延时时间结束，采用快速制动，制动闸组5的压力油经过并联冗余的两个电磁换向阀G6、G66同时断电换到左位回油箱，使油压迅速降到零，实现井中第二级安全制动，达到全制动状态；

2)当提升容器位于井口，应立即停车，实现井口一级安全制动，比例溢流阀3断电，电磁换向阀G1、G11仍处在通电导通状态，制动闸组5的压力油，一路经过电磁换向阀G1、G11左位流入比例溢流阀3回油箱，另一路经过并联冗余的两个电磁换向阀G6、G66同时断电换到左位回油箱，制动闸组5迅速制动，实现井口一级安全制动，达到全制动状态，满足《煤矿安全规程》第426条盘式制动器空动时间不得超过0.3秒的规定。

工作原理：安全制动时，若一条通道要导通，采用并联的两个电磁换向阀连接实现并联冗余导通，具体实施：如溢流阀6和油箱要导通，采用并联的两个电磁换向阀G3、G33连接，并联的两个电磁换向阀G3、G33同时断电换到左位回油箱，溢流阀6达到定压溢流。若并联的两个电磁换向阀G3、G33任一个出现换位故障，例电磁换向阀G3断电出现未换位仍处在右位不导通的换位故障，诊断到换位故障报警或闭锁下次开车，压力油从换位正确的电磁换向阀G33断电换到左位回油箱，溢流阀6仍达到定压溢流，仍完成本次安全制动功能；制动闸组5和油箱要导通，用并联的两个电磁换向阀G6、G66连接实现并联冗余导通；制动闸组5和调速阀8要导通，用并联的两个电磁换向阀G4、G44连接实现并联冗余导通；制动闸组5和溢流阀9、蓄能器11要导通，用并联的两个电磁换向阀G5、G55连接实现并联冗余导通。安全制动时，若一条通道要阻断，用串联的两个电磁换向阀连接实现串联冗余阻断，具体实施：安全制动时，比例溢流阀3与单向阀2、13要阻断，用串联的两个电磁换向阀G7、G77连接，串联的两个电磁换向阀G7、G77同时断电换到左位阻断。若串联的两个电磁换向阀G7、G77任一个出现换位故障，例电磁换向阀G77出现断电未换位仍处在右位导通的换位故障，诊断到换位故障报警或闭锁下次开车，比例溢流阀3与单向阀2、13被换位正确的电磁换向阀G7断电换到左位阻断，同样达到阻断，仍完成本次安全制动功能；制动闸组5和比例方向阀7要阻断，用串联的两个电磁换向阀G2、G22连接实现串联冗余阻断；制动闸组5和比例溢流阀3要阻断，用串联的两个电磁换向阀G1、G11连接实现串联冗余阻断。

安全制动时，有多条通道，要导通的通道用并联的两个电磁换向阀连接实现并联冗余导通，要阻断的通道用串联的两个电磁换向阀连接实现串联冗余阻断，所有通道都冗余，若每条通道中同时换位动作的两个电磁换向阀都有一个阀出现换位故障，仍能完成本次安全制动，监测阀位的传感器诊断到换位故障，报警或闭锁下次开车。

实施例二、如图2所示，恒减速安全制动冗余液压站主要由油泵1，单向阀2、13-1、13-2、13-3，比例溢流阀3，监测阀位的传感器4，制动闸组5，溢流阀6、9，比例方向阀7，调速阀8，可调节流阀10，蓄能器11-1、11-2、11-3，油压传感器12，电磁换向阀G1、G11、G2、G22、G3、G33、G4、G44、G5、G55、G6、G66、G7、G77构成，所述的油泵1连接比例溢流阀3的管路上串联有单向阀2、两个电磁换向阀G77、G7，油泵1连接蓄能器11-1、11-2、11-3的管路上分别依次串联有两个单向阀2、13-1，2、13-2，2、13-3；所述的制动闸组5连接比例溢流阀3的管路上设有两个串联的电磁换向阀G1、G11，制动闸组5连接比例方向阀7的管路上串联有两个电磁换向阀G2、G22，所述比例方向阀7与蓄能器11-1相连接，制动闸组5连接溢流阀6，所述溢流阀(6)连接油箱的管路上设有并联的两个电磁换向阀G3、G33，制动闸组5连接调速阀8的管路上并联有两个电磁换向阀G4、G44，所述调速阀8与蓄能器11-2相连接，所述制动闸组5与溢流阀9和可调节流阀10相连的管路上设有并联的两个电磁换向阀G5、G55，所述可调节流阀10与蓄能器11相连接，所述制动闸组5连接油箱的管路上并联有两个电磁换向阀G6、G66。所有电磁换向阀上均设有监测阀位的传感器4。

上述恒减速安全制动冗余液压站的控制方法，包括如下过程：

液压站正常工作前，向蓄能器11-1、11-2、11-3充油，电磁换向阀G1、G11断电，所有电磁换向阀G2、G22、G3、G33、G4、G44、G5、G55、G6、G66、G7、G77通电，比例溢流阀3调节的压力油经过单向阀进入蓄能器，直至达到油压传感器12的设定要求值充压完毕，比例溢流阀3的电压降为零，系统可进入正常工作；

液压站正常工作时，所有电磁换向阀全部通电，经监测阀位的传感器4监测到电磁换向阀G2、G22通电换到右位后开车，比例溢流阀3电压逐渐升至设定的工作电压，油压逐渐升至设定的工作油压，压力油进入制动闸组5逐渐开闸，提升机正常运行；

工作制动时，比例溢流阀3的电压从工作电压逐渐降到零，相应的油压从工作油压逐渐降到残压，制动闸组5合闸，达到全制动状态，提升机停止工作；

提升机系统发生故障，包括全矿断电、超速、倒转时，控制油泵1的电机断电，油泵1停止供油，所有单向阀全部关闭，实现提升机系统安全制动：

1)当提升容器位于井中，比例溢流阀3的电压维持不变，压力油的油压小于开闸油压时比例溢流阀3关闭，比例溢流阀3与单向阀2、13-1、13-2、13-3被两个串联的电磁换向阀G77、G7同时断电换到左位阻断，若单向阀2、13-1、13-2、13-3出现未关闭故障，阻止比例溢流阀(3)与油泵1、蓄能器11-1、11-2、11-3相通，制动闸组5的压力油流经溢流阀6定压溢流，经过并联冗余的两个电磁换向阀G3、G33同时断电换到左位回油箱，达到溢流阀6调定的贴闸油压，制动闸组5的闸瓦无力的紧贴着制动闸盘，通过三种形式实现安全制动，前一种形式安全制动失灵，将前一种形式安全制动关闭，同时转入下一种安全制动形式：

形式一、由比例方向阀7实现的恒减速安全制动：根据设定的恒减速度给比例方向阀7电流信号，控制比例方向阀7阀芯右移、左移或处于中间位置，分别对应制动闸组5的压力油向油箱排油使制动闸组5的油压下降，或者由蓄能器11-1给制动闸组5供油使制动闸组5的油压上升，或者使制动闸组5的油压保持恒定，依靠这种闭环控制过程使制动减速度保持到设定的恒减速度，提升机以恒减速度减速，直至提升机安全停车，制动闸组5的压力油经两个并联冗余的电磁换向阀G6、G66同时断电换到左位回油箱，达到全制动状态；

形式二、若形式一恒减速安全制动出现故障，监测到实际减速度与设定的恒减速度差值的绝对值大于给定的公差值时，制动闸组5与比例方向阀7被两个串联冗余的电磁换向阀G2、G22同时断电换到左位阻断，为的是及时保持制动闸组5的油压，避免：其一比例方向阀7出现停止在左位不再动作的故障，制动闸组5一直向油箱排油油压降为零迅速制动，恒减速制动失灵可能导致断绳或滑绳事故，油压降为零无法达到由比例溢流阀3实现的恒减速安全制动；其二比例方向阀7出现停止在右位不再动作的故障，蓄能器11一直给制动闸组5供油，使制动闸组5的油压升到溢流阀6调定的贴闸油压，制动闸组5的闸瓦无力的紧贴着制动闸盘而不制动。同时转变成由比例溢流阀3实现的恒减速安全制动，制动闸组5的压力油经过并联冗余的两个电磁换向阀G4、G44同时断电换到左位，经过调速阀8与蓄能器11-2导通，根据设定的恒减速度控制比例溢流阀3的控制电压信号，使制动闸组5的油压按设定斜率降低，一旦达到设定的恒减速度值，油压停止下降并保持恒定，提升机以恒减速度减速，在恒减速过程中，蓄能器11-2起稳压和补油作用，直至提升机安全停车，制动闸组5的压力油经并联冗余的两个电磁换向阀G6、G66同时断电换到左位回油箱，达全制动状态；

形式三、若形式二恒减速安全制动出现故障，监测到实际减速度与设定的恒减速度差值的绝对值大于给定的公差值时，制动闸组5与比例溢流阀3被串联冗余的两个电磁换向阀G1、G11同时断电换到左位阻断，为的是及时保持制动闸组5的油压，避免从故障比例溢流阀3泄油。同时转变成由溢流阀9实现的二级制动，制动闸组5的压力油经过并联冗余的两个电磁换向阀G5、G55同时断电换到左位，由溢流阀9溢流回油箱，蓄能器11-3的压力油经过可调节流阀10同时由溢流阀9溢流回油箱，维持溢流阀9调定的二级安全制动的第一级制动油压值，调定延时时间为小于10秒，在延时过程中，蓄能器11-3起稳压和补油作用，二级安全制动的第一级制动油压值基本不变，实现井中第一级安全制动；延时时间结束，采用快速制动，制动闸组5的压力油经过并联冗余的两个电磁换向阀G6、G66同时断电换到左位回油箱，使油压迅速降到零，实现井中第二级安全制动，达到全制动状态；

2)当提升容器位于井口，应立即停车，实现井口一级安全制动，比例溢流阀3断电，电磁换向阀G1、G11仍处在通电导通状态，制动闸组5的压力油，一路经过电磁换向阀G1、G11左位流入比例溢流阀3回油箱，另一路经过并联冗余的两个电磁换向阀G6、G66同时断电换到左位回油箱，制动闸组5迅速制动，实现井口一级安全制动，达到全制动状态，满足《煤矿安全规程》第426条盘式制动器空动时间不得超过0.3秒的规定。

工作原理：安全制动时，一条通道要导通，用并联的两个电磁换向阀连接实现并联冗余导通，以溢流阀6和油箱要导通为例说明，溢流阀6经过并联的两个电磁换向阀G3、G33同时断电换到左位与油箱导通，制动闸组5的压力油由溢流阀6达到定压溢流，完成本次安全制动功能；并联的两个电磁换向阀G3、G33任一个出现换位故障，若电磁换向阀G3断电出现未换位仍处在右位不导通的换位故障，溢流阀6经过换位正确的电磁换向阀G33断电换到左位与油箱导通，制动闸组5的压力油由溢流阀6仍达到定压溢流，仍完成本次安全制动功能；若电磁换向阀G33断电出现未换位仍处在右位不导通的换位故障也一样；诊断到换位故障报警或闭锁下次开车。安全制动时，一条通道要导通，用并联的两个电磁换向阀连接实现并联冗余导通的还有：制动闸组5和油箱要导通，用并联的两个电磁换向阀G6、G66连接实现并联冗余导通；制动闸组5和调速阀8要导通，用并联的两个电磁换向阀G4、G44连接实现并联冗余导通；制动闸组5和溢流阀9、可调节流阀10要导通，用并联的两个电磁换向阀G5、G55连接实现并联冗余导通。

安全制动时，一条通道要阻断，用串联的两个电磁换向阀连接实现串联冗余阻断，以比例溢流阀3与单向阀2、13-1、13-2、13-3要阻断为例说明，比例溢流阀3与单向阀2、13-1、13-2、13-3要阻断被串联的两个电磁换向阀G7、G77同时断电换到左位阻断，完成本次安全制动功能。串联的两个电磁换向阀G7、G77任一个出现换位故障，若电磁换向阀G77出现断电未换位仍处在右位导通的换位故障，比例溢流阀3与单向阀2、13-1、13-2、13-3被换位正确的电磁换向阀G7断电换到左位阻断，同样达到阻断，仍完成本次安全制动功能；若电磁换向阀G7出现断电未换位仍处在右位导通的换位故障也一样；诊断到换位故障报警或闭锁下次开车。安全制动时，一条通道要阻断，用串联的两个电磁换向阀连接实现串联冗余阻断的还有：制动闸组5和比例方向阀7要阻断，用串联的两个电磁换向阀G2、G22连接实现串联冗余阻断；制动闸组5和比例溢流阀3要阻断，用串联的两个电磁换向阀G1、G11连接实现串联冗余阻断。

安全制动时，有多条通道，要导通的通道用并联的两个电磁换向阀连接实现并联冗余导通，要阻断的通道用串联的两个电磁换向阀连接实现串联冗余阻断，能实现所有通道都冗余，若每条通道中同时换位动作的两个电磁换向阀都有一个阀出现换位故障，仍能完成本次安全制动，监测阀位的传感器4诊断到换位故障，报警或闭锁下次开车。

Claims (5)

1.一种恒减速安全制动冗余液压站，包括油泵(1)、单向阀、比例溢流阀(3)、制动闸组（5）、溢流阀、比例方向阀（7）、调速阀(8)、可调节流阀(10)、蓄能器、油压传感器（12）和电磁换向阀，其特征在于：所述的油泵(1)连接比例溢流阀(3)的管路上串联有单向阀(2)和A电磁换向阀，单向阀(2)与A电磁换向阀相连的管路上经旁通管串联有单向阀和蓄能器；油泵(1)连接比例溢流阀(3)的管路上串联的A电磁换向阀为一个或是两个；所述的制动闸组（5）连接比例溢流阀(3)的管路上设有B电磁换向阀，制动闸组（5）连接比例溢流阀(3)的管路上设置的B电磁换向阀为一个或是两个；制动闸组（5）连接比例方向阀（7）的管路上串联有两个电磁换向阀G2、G22，所述比例方向阀（7）与蓄能器相连接，制动闸组（5）连接有溢流阀（6），所述溢流阀（6）连接油箱的管路上设有并联的两个电磁换向阀G3、G33，所述制动闸组（5）连接调速阀(8)的管路上设有C电磁换向阀， C电磁换向阀为一个电磁换向阀或为并联的两个电磁换向阀；所述调速阀(8)与蓄能器相连接，所述制动闸组（5）与溢流阀(9)和可调节流阀(10)相连的管路上设有并联的两个电磁换向阀G5、G55，可调节流阀(10)与蓄能器相连接，所述制动闸组（5）连接油箱的管路上并联有两个电磁换向阀G6、G66。

2.根据权利要求1所述的一种恒减速安全制动冗余液压站，其特征在于：所述旁通管为1-3根，每根旁通管上均串联有一个单向阀和一个蓄能器。

3.根据权利要求1所述的一种恒减速安全制动冗余液压站，其特征在于：所有电磁换向阀上均设有监测阀位的传感器（4）。

4.一种使用权利要求l所述恒减速安全制动冗余液压站的控制方法，其特征在于，包括如下过程：

液压站正常工作前，向蓄能器充油，B电磁换向阀断电，其它所有电磁换向阀均通电，比例溢流阀(3)调节的压力油经过单向阀进入蓄能器，直至达到油压传感器（12）的设定要求值充压完毕，比例溢流阀(3)的电压降为零，系统进入正常工作；

液压站正常工作时，所有电磁换向阀全部通电，经监测阀位的传感器（4）监测到电磁换向阀G2、G22通电换到右位后开车，比例溢流阀（3）电压逐渐升至设定的工作电压，油压逐渐升至设定的工作油压，制动闸组（5）逐渐开闸，提升机正常运行；

工作制动时，比例溢流阀（3）的电压从工作电压逐渐降到零，相应的油压从工作油压逐渐降到残压，制动闸组（5）合闸，达到全制动状态，提升机停止工作；

当提升机系统发生故障，包括全矿断电、超速、倒转时，控制油泵(1)的电机断电，油泵(1)停止供油，所有单向阀全部关闭，实现提升机系统安全制动：

1）故障时提升容器位于井中，比例溢流阀（3）在不间断电源供电下的电压维持不变，当压力油的油压小于开闸油压时，比例溢流阀（3）关闭，比例溢流阀(3)与单向阀之间的A电磁换向阀断电换到左位阻断，制动闸组（5）的压力油流经溢流阀（6）定压溢流，经过并联的两个电磁换向阀G3、G33同时断电换到左位回油箱，达到溢流阀（6）调定的贴闸油压，制动闸组（5）的闸瓦无力的紧贴着制动闸盘，实现提升容器位于井中的安全制动；

2）故障时提升容器位于井口，立即停车，实现井口一级安全制动，比例溢流阀(3)断电，B电磁换向阀仍处在通电导通状态，制动闸组（5）的压力油，一路经过B电磁换向阀左位流入比例溢流阀(3)回油箱，另一路经过并联的两个电磁换向阀G6、G66同时断电换到左位回油箱，制动闸组（5）迅速制动，实现井口一级安全制动，达到全制动状态条盘式制动器空动时间不超过0.3秒。

5.根据权利要求4所述的恒减速安全制动冗余液压站的控制方法，其特征在于：所述提升容器位于井中的安全制动通过以下三种形式之一实现安全制动:

形式一、由比例方向阀（7）实现的恒减速安全制动：根据设定的恒减速度给比例方向阀（7）控制电流信号，使比例方向阀（7）阀芯右移、左移或处于中间位置，制动闸组（5）的压力油向油箱排油，使制动闸组（5）的油压下降，或者由蓄能器给制动闸组（5）供油，使制动闸组（5）的油压上升，或者使制动闸组（5）的油压保持恒定，依靠这种闭环控制过程使制动减速度保持到设定的恒减速度，提升机以恒减速度减速，直至提升机安全停车，制动闸组（5）的压力油经并联的两个电磁换向阀G6、G66同时断电换到左位回油箱，达到全制动状态；

形式二、若形式一恒减速安全制动出现故障，监测到实际减速度与设定的恒减速度差值的绝对值大于给定的公差值时，制动闸组（5）与比例方向阀（7）被串联的两个电磁换向阀G2、G22同时断电换到左位阻断，以保持制动闸组（5）内的油压，由比例溢流阀（3）来实现恒减速安全制动，制动闸组（5）的压力油经过C电磁换向阀断电换到左位，经过调速阀(8)与蓄能器导通，根据设定的恒减速度控制比例溢流阀（3）的控制电压信号，使制动闸组（5）的油压按设定斜率降低，一旦达到设定的恒减速度值，油压停止下降并保持恒定，提升机以恒减速度减速，在恒减速过程中，蓄能器起稳压和补油作用，直至提升机安全停车，制动闸组（5）的压力油经并联的两个电磁换向阀G6、G66同时断电换到左位回油箱，达全制动状态；

形式三、若形式二恒减速安全制动出现故障，监测到实际减速度与设定的恒减速度差值的绝对值大于给定的公差值时，制动闸组（5）与比例溢流阀（3）被B电磁换向阀断电换到左位阻断，制动闸组（5）的压力油经过并联的两个电磁换向阀G5、G55同时断电换到左位，由溢流阀（9）溢流回油箱，蓄能器的压力油经过可调节流阀(10)同时由溢流阀（9）溢流回油箱，维持溢流阀（9）调定的二级安全制动的第一级制动油压值，调定延时时间为小于10秒，在延时过程中，蓄能器起稳压和补油作用，二级安全制动的第一级制动油压值不变，实现井中第一级安全制动；延时时间结束，制动闸组（5）的压力油经过并联的两个电磁换向阀G6、G66同时断电换到左位回油箱，使油压迅速降到零，实现井中第二级安全制动，达到全制动状态；

若形式一安全制动失灵，按设置流程进入形式二安全制动，若形式二安全制动失灵，按设置流程进入形式三安全制动。