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液压驱动系统在架空乘人装置中的研究与应用
发布时间：2017-09-01
概述
架空乘人装置系统在煤矿井下辅助运输工作中发挥重要作用，它主要用于运送人员上下井，是现代化矿井必不可少的运人系统。 目前协庄煤矿在井下三个生产水平分别安设五套架空乘人装置。驱动部系统是架空乘人装置中的重要环节，现架空乘人装置多采用机械动系统配置变频调速装置，变频调速装置是通过改变电动机电源的频率而达到改变驱动系统输出转速的目的。变频调速装置能够达到软启动和调节速度的功能，但目前变频器存在如下缺陷：一是产生的谐波干扰，直接影响其它电气设备的工作，有时甚至使其它电气设备无法正常工作；二是工作性能也不稳定，核心元件易损坏；三是调速范围受限，且防爆变频器及与其配套的变频电机价格较高；四是配置变频器的驱动装置电机启动时也是带负载启动， 不能空载启动；五是减速机安装方位存在一定的局限性等。
1方案提出
要解决机械驱动系统上存在的缺陷，最好的方案是采用液压驱动系统，同时体现节能和安全性能，显得尤为重要，对实现人员安全运输具有重要的意义。
1．1 液压系统方案的选择
由于井下潮湿、高温散热条件差、多尘且存在易爆炸的瓦斯气体，因此要求液压系统具有良好的防腐性能、足够的冷却能力、严格的防尘和防爆性能，因此液压系统必须采用闭式传动系统。 因为传统的开式系统在多尘环境下易污染，稳定性和可靠性较差，调速性能较差，不能空启动(开式泵启动时输出流量不为零)，在启动和换向过程中，会对系统本身形成较大的冲击力。 而闭式系统具有很强的抗污染能力，只要换油时不被污染，则其它情况下根本不会受污染。在启动、停止和换向过程中很平稳，不会对系统本身形成较大的冲击力。 目前闭式液压传在国际上属于成熟的先进技术。
1．2 液压驱动系统的优点
1.2.1 液压驱动能实现无级调速和正反转；
1.2.2 可以实现电机空载起动，从而提高电动机和电气元件的使用寿命；
1.2.3 可以任意设定起动和停车的加、减速特性从而提高乘坐的舒适性；
1.2.4 液压驱动系统的单件质量较小，便于在巷道中安装和维护；
1.2.5 可靠性高。 在恶劣工作环境（多尘、潮湿和要求防爆）条件下，液压驱动装置采用结构紧凑、调速方便且能适用于恶劣环境的闭式液压传动系统，因而不会产生吸空和不容易污染系统。另外，由于系统中没有方向阀和流量阀，而闭式液压泵的可靠性又非常高，故闭式液压传动系统的可靠性高于开式液压传动系统。
1.2.6 液压马达可以安装于任何方位。
1.2.7 与同等功能的机械驱动装置相比，造价偏低，使用寿命长。
1.3 液压驱动系统的调速方式
采用电比例无级调速技术， 这种技术在液压调速领域是最先进的。
2方案的组织实施
经过大量调研论证后，确定实施方案。 在-850 水平人行井架空乘人系统中研究应用液压驱动系统。
液压驱动系统的配置方式
2.1 驱动部分的组成
该驱动部分主要包括液压站、液压马达总成、驱动轮、机架及联接装置等。
2.2 液压马达直接驱动
液压马达直接与驱动轮相联接，要求马达的输出扭矩至少为负载扭矩的 1.5 倍，以保证马达工作的稳定性和可靠性。 液压马达为低速大扭矩马达。
2.3 液压马达加减速器驱动
液压马达与减速器联接，减速器再与驱动轮相联接，马达的输出扭矩与减速器的输入扭矩相匹配。 液压马达则为高速小扭矩马达，高速小扭矩马达的工作稳定性和可靠性能高于低速大扭矩马达。
2.4 双动力源工作方式
驱动系统的动力部分采用双油泵配置方式，即动力系统由两组独立的供油系统并联组成。这种方式适合于大负载且高速运行的系统采用。 当架空乘人装置高速运行时（如上下人高峰期），两路供油系统同时启动工作；当架空乘人装置低速运行时（如零星人员上下时），只启动一路供油系统工作， 这样即可以节约能源又提高了系统工作的效率，同时保证了系统工作的稳定性和可靠性。 当一路供油系统发生故障时，另一路供油系统可以维持工作，从而保证了系统工作效率和生产效率。
3液压驱动与机械驱动+变频器调速装置的性价比
3.1 性能比较
从上表可以看出, 液压驱动装置克服了机械驱动+变频调速装置的以下缺陷：一是产生谐波干扰，对附近的电气和通讯设备影响较大；二是性能不是很稳定，内部关键元件容易出故障；三是电机不能空载启动，四是恶劣环境下的可靠性低等特点，因此液压驱动的产品先进性十分突出。
3．2 价格比较：在达到同等功能的情况下 ，液压驱动与变频（四象限变频器）调速驱动价格约低 15～25 万元。
4液压系统的可靠性分析
4．1 液压系统的密封
4．1.1 液压站中的油泵和马达采用先进的渗钼技术，使得其内部元件（如活塞）有很好的性能，经久耐磨，因此油泵和马达不会发生漏油现象；
4．1.2 液压油管为多层高耐压（≥35MPa）油管，液压站内多半采用优质不锈钢管，管接头采用独特的 24 度锥度加密封圈的联接方式，严格杜绝了漏油的现象。
4．2 液压系统的散热
4.2.1 闭式系统主要通过散热器散热冷却， 冷却方式可以采用水冷；也可以采用风冷方式。 油箱温度在 55℃左右
4.2.2 液压马达的散热采用冷油冲洗方式降温，马达温度在 75～80℃
4.3 液压系统的抗污染能力
液压系统采用闭式回路，主油路与外部不接触，只要更换过滤器和液压油时注意清洁，则液压系统不会被污染，因此本液压系统抗污染能力很强。
综上所述， 采用液压驱动系统调速具有传统的机械传动+变频调速无法比拟的优点。
5工作状况
采用液压驱动系统后，实现无极调速和双速运行，可以节约能源、提高系统工作的效率，同时保证系统工作的稳定性和可靠性。 使用液压驱动系统是今后架空乘人装置系统的发展方向， 社会经济效益显著，应用前景广阔。
摘自：中国计量测控网
