一、立项背景

干河矿副立井制动器曾出现，制动时闸瓦未压到闸盘制动力为零的重大隐患，闸瓦筒体卡在座孔中不动的严重故障，发生了罐笼过卷事故，是安全制动时一个电磁换向阀出现故障导致的；干河矿主立井恒减速液压站，错误采用两个阀“并联”，不仅未能实现冗余，而且比设置一个阀存在安全制动失效概率增加一倍的隐患，手动阀不满足安全制动减速度的规定。《煤矿安全规程》第411条规定：多绳提升的任意一根钢丝绳的张力与平均张力之差不得超过±10％，但一直没有真正监测。国内提升机还有更多种类的隐患和事故，不满足《煤矿安全规程》的设备，因此对矿井提升机安全保障系统关键技术和装置的研发尤为必要。

二、主要原理和创新点

1、智能监测制动系统

（1）发明的监测碟簧力传感器，已授权发明专利，对现场正在使用的制动器将碟簧座或碟簧制成传感器，现场可直接更换，排除过很多隐患；制动时碟簧力要克服多处摩擦力才能施加到闸盘上，纠正了以监测碟簧力代替制动正压力的错误，发明了智能制动器，监测闸瓦直接施加闸盘的制动正压力，已授权了发明专利，根据制动正压力给出智能诊断和控制：制动时，大于等于许用值允许下次开车，小于闭锁下次开车；敞闸开车前，等于零允许开车，不等于零闭锁开车；开车运行中，不等于零，实施安全制动。

（2）发明的渐开线形制动力矩测量装置，已授权发明专利，传统测量滚筒转动过程中力和力臂不垂直，从原理上存在误差，渐开线形测量滚筒转动过程中力和力臂始终保持垂直，测量精确。

（3）根据监测的制动正压力和测量的制动力矩，实测摩擦系数，从而在线监测制动力矩，大大提升了矿井提升机制动系统监测的科学性和可靠性。

2、手自一体安全制动通道冗余液压站

（1）目前煤矿广泛使用的符合“并联冗余”的液压站，但存在安全通道设置一个阀不冗余、错误采用两个阀“并联”比设置一个阀失效概率增加一倍的隐患。 “并联”不等于冗余，突破“并联冗余”误区定义的通道冗余是：安全制动通道都设置两个冗余的电磁换向阀，即使在每条通道都有一个电磁换向阀出现故障的情况下仍能完成本次安全制动；采用并联导通、混联导通、串联阻断实现通道冗余，发明了安全制动通道全冗余的四种恒力矩和恒减速液压站，都授权了发明专利。

（2）发明的手动二级安全制动泄压装置，已授权发明专利，是制动系统的最后一道保护，在安全制动失效时完成应急保护，不用电延时而用机械延时阀延时更加可靠，弥补目前手动回油阀没有二级制动不满足制安全动减速度要求的缺陷。

（3）发明的反馈和补偿电液闭环恒减速监控装置，实现恒减速度的平稳制动，电气具备故障自诊断联锁保护功能，提高了安全可靠性，已授权软件著作权。

3、钢丝绳张力和载荷监测装置

发明了用压力传感器监测钢丝绳张力，授权了发明专利；钢丝绳张力波动很大，为了缓冲波动适应不同载荷发明了两种传感器，都授权了发明专利：其一是耗散冲击载荷的张力传感器，通过钢球缓冲波动；其二是消除振动峰值的张力传感器，通过压力油缓冲波动。发明了将传感器安装在拉杆上面，监测的是钢丝绳拉杆的拉力，已授权实用新型专利，同时申请了发明专利，纠正了以监测活塞杆的压力代替钢丝绳拉力的错误。发明了无线发射和接收张力监测装置，已授权发明专利，发明了自调节式矿井滚轮充电装置，已授权实用新型专利，同时申请了发明专利。

4、制动、载荷监测显示装置

代替易染病毒、电磁干扰等的工控机，采用触摸屏与采集装置进行数字量通信，主控器采用专用电路设计，具备子模块自诊断、参数可配置等功能。

5、远程数据分析及故障诊断装置

针对不同的数据传输方式建立相应协议，保证传输的可靠性和稳定性，各子设备数据通过GPRS网络传至数据库，进行数据分析和故障诊断。

三、实施应用前后效果（益）情况对比、可推广应用范围

不能监测制动力的制动器，无法发现制动时制动力很小和为零的故障导致事故，也无法发现联接螺栓被拉断敞闸开车变成了合闸制动的故障导致闸盘被磨发黑变形，使用智能监测闸瓦施加闸盘制动正压力的制动器能诊断所有故障，保证每个制动器完好。使用安全制动通道全冗余的液压站，解决了目前煤矿广泛使用的符合“并联冗余”的液压站，但存在通道设置一个阀不冗余、错误采用两个阀“并联”比设置一个阀存在失效概率增加一倍的隐患问题。发明的手动二级安全制动泄压装置，弥补目前手动回油阀没有二级制动不满足制安全动减速度要求的缺陷。使用钢丝绳张力监测装置，防止因超载和张力差超限造成的断绳或滑绳事故。使用远程数据分析及故障诊断装置，实现在异地远程指导现场排除故障。

目前我国有数以千计的煤矿提升机，安装本安全保障装置，可以节约检修时间，多提煤、提物，还可减少维修人员数量，具有显著的经济效益；对关键部位运行状况一目了然，加强设备的超前维护和预防性检修，避免因制动失效、超载和张力差超限引起的事故，具有显著的社会效益。可推广应用到冶金矿、石膏矿等提升机上，前景很好。