KJ2х2.5х1.2-20礦井提升機提升系統安全技術改進

韓雨

(山東萊鋼集團萊蕪礦業有限公司,山東萊蕪 271100)

技術方法

KJ2х2.5х1.2-20礦井提升機提升系統安全技術改進

韓雨

(山東萊鋼集團萊蕪礦業有限公司,山東萊蕪 271100)

通過改進井口安全設施和安全裝置,使 KJ2х2.5х1.2-20提升機提升系統的安全技術得到較大的改進,并取得了良好的效果。運用機電一體化技術將其控制線路連接到安全保護回路中形成閉鎖系統,最終達到提高提升系統安全水平,確保安全生產,提高經濟效益的目的。

礦井;提升機;安全設施;技術改進;安全回路;閉鎖系統;KJ2х2.5х1.2-20

0 引言

運用現代科技對礦山設備進行安全技術研究,積極推廣各種現代安全技術手段,有效地消除或控制生產過程中的危險因素,改進安全設施,完善安全保護系統,大幅提高礦山抗災能力。

礦井提升機是礦山生產運輸系統中的關鍵大型設備,承擔著礦物的提升、人員的上下、材料及設備的運送,對礦井的生產安全起著非常重要的作用。目前,我國部分礦山仍使用 20世紀 50年代生產的仿蘇纏繞式提升機,如 KJ型、KJA型。隨著我國生產技術的不斷進步和國家對安全生產的逐步重視,仿蘇纏繞式提升機安全性能方面已滿足不了安全生產的需要。與現代提升機產品相比,仿蘇提升機提升能力小、結構笨重、重量大,安全設計及人性化設計較少。為了滿足現代安全生產的需要,必須對仿蘇提升機進行安全技術改造。該文以鐵礦礦山使用的 KJ2х2.5х1.2-20提升機提升系統為例做技術改進介紹。

1 井口安全設施

為保證提升作業的安全,防止發生人身或設備事故,在罐籠提升系統中井口必須裝設必要的安全設施。井口安全設施主要包括井口安全門、阻車器、搖臺[1,2]。

(1)井口安全門是為了防止人員進入危險區域或者運輸設備沖入井筒,發生人員或設備墜井事故。

(2)井口阻車器是在罐籠提升的井口車場進車側,為預防礦車落入井筒而裝設的阻車裝置。

(3)搖臺是由能繞軸轉動的 2個鋼臂組成。平時搖臂抬起,當罐籠到達停車位置時,用其 2根活動搖臂的軌尖搭在罐籠的底板上,將罐籠內軌道與車場軌道連接起來,以便礦車進出罐籠。

技術改進之前三者各負其責,沒有形成與提升信號的閉鎖。2006年實現了安全門、搖臺與提升機信號的閉鎖,首先將手動安全門改造為氣動安全門,特別是主井下水平的安全門改為折疊式安全門,克服了提車井口空間狹小的困難。其次將搖臺由原來靠重錘自重抬起改為氣動式。最后在安全門閉合處的鋼梁上和搖臺落下位置的支架上安裝了接近開關,接近開關的線路串聯在提升信號的線路中,實現三者的閉鎖。同時提升信號系統又與提升機的開動形成了聯鎖。當安全門關閉,搖臺抬起時,提升信號系統才能起作用,當信號發送到提升機操作室時,提升機才能延時接通電源,開動提升機。當安全門打開,搖臺落下時,提升信號系統不起作用,提升機斷電保持在工作制動狀態。自閉鎖保護系統實施以來,未出現提升安全事故。閉鎖保護系統的成功改造實施,給安全生產帶來了多重安全保障,增加了提升系統的安全性、可靠性,利用電氣元件實現了半自動化,降低了作用人員的勞動強度,為安全生產節約了大量成本。閉鎖保護電路圖見圖 1。

2 安全保護裝置

礦山行業安全規程對此提升機必須裝備的安全保護裝置有防止過卷裝置、防止過速裝置、過負荷和欠電壓保護裝置、閘瓦磨損保護裝置[3]。提升機安全回路同安全保護裝置相配合,在發生意外情況下能自動切斷提升機電動機的電源,并實行安全制動。提升機安全回路 (圖 2),由安全制動接觸器 AC及串聯在它的吸力線圈回路中的過卷開關 JXK1,JXK2及 JXK1A,JXK2A,閘瓦磨損開關 JXK3,過速保護繼電器 (低速和等速保護)的常閉觸頭 GSJ1,GSJ2以及其他安全保護裝置如緊急腳踏開關、主令控制器操縱手把零位閉鎖開關等組成。其中任一安全保護裝置發生作用都將打開自己的觸頭,使安全制動接觸器AC斷電,換向接觸器斷開,而使提升電動機斷電。同時,安全制動電磁鐵斷電,提升機實行安全制動。

圖 1 信號閉鎖保護電路圖

2.1 防止過卷裝置

過卷開關的常閉觸點 JXK1,JXK2串聯于提升機安全回路中,如果由于某種原因,提升容器運行到終點尚未停車,當超過正常卸載位置 0.5m時,由提升容器上安裝的碰塊碰壓井架上的限位開關滾輪,將開關內的常閉觸點打開,斷開安全保護回路,使電動機斷電并實現安全制動。另在深度指示器上裝了一套過卷開關,一般采用小型限位開關,將其常閉觸點 JXK1A,JXK2A串聯于提升機安全回路中。井架上的過卷開關和深度指示器上的過卷開關起到雙重保護作用。一般深度指示器上的過卷開關,應使提升容器超過正常終點端停止位置 0.31～0.35m時發生作用,即深度指示器上的過卷開關先動作。同時為防止提升容器過卷后因慣性仍繼續上升而沖撞井架,要設定合適的過卷高度。此 KJ2х2.5х1.2-20罐籠提升速度最大為 4.27m/s,過卷高度不得小于6m。另于 2009年在井架的上方設置了過卷擋梁和楔形罐道,有效避免了因過卷保護失效造成將井架拉壞,甚至將鋼絲繩拉斷而使提升容器墜落的事故發生。

2.2 防止過速裝置

當提升速度超過最大速度的 15%以及提升速度超過 3m/s時,使提升容器到達終端停止位置前速度不超過 2 m/s,必須裝設過速保護裝置和限速裝置。KJ2х2.5х1.2-20提升機采用交流拖動,技術落后,能耗高,保護系統不完善,安全可靠性差,為改善這種狀況,2007年改造應用了 KHT-B提升機綜合后備保護器。提升機加速階段,保護器顯示出實際運行速度、速度偏差、深度及深度指示器的工作狀況正常與否。勻速和減速運行階段,當實際運行速度大于基準運行速度的 15%時,發生聲光報警信號,發出緊急停車控制信號。在接近正常停車位置,而提升機實際運行速度大于 2m/s時,保護器發出緊急制動信號。后備保護器監護提升機的整個運行工作狀態,為提升安全生產提供了可靠保障。

圖 2 提升安全保護回路電路圖

2.3 過負荷和欠電壓保護裝置

過負荷繼電器直接接在主電路中,或接在電流互感器的二次電路中,用來保護電動機的過載和短路[4]。當提升機過負荷時,電動機過載,主電路電流增大,當電流大于整定值時,其銜鐵吸合,通過釋放結構將高壓油短路器斷開,切斷主電路電源。由于高壓油斷路器的輔助閉鎖觸頭接在安全回路中,在主電路合閘時閉鎖觸頭合上,安全回路通電,當斷開時,其閉鎖觸頭打開,斷開安全回路,提升機實行安全制動。過負荷保護裝置通常都裝在電源開關柜內。欠電壓保護裝置又稱無壓釋放裝置,它也裝在電源開關柜內。當電源電壓低于允許值(一般為額定電壓的 65%)以下時,欠壓脫扣線圈的銜鐵動作,使高壓油斷路器跳閘,安全回路斷電,提升機實行安全制動。但當電力系統電壓恢復正常后,高壓油斷路器不會自動合閘,需由司機來合閘,從而保證安全(平時要經常檢查各接觸器觸頭磨損狀況,電路中出現故障往往是電氣元件老化或質量不合格造成的)。

2.4 閘瓦磨損保護裝置

當閘瓦磨損到極限程度時,就會降低制動力矩,甚至會使提升機制動失靈,造成事故。為了避免發生這種情況,在制動閘瓦上裝設閘瓦磨損閉鎖開關,將其串聯在安全保護電路內,當閘瓦磨損到閘瓦間隙超過規定值時,在制動時常閉觸頭斷開,安全回路斷電,提升機實現安全制動。KJ2х2.5х1.2-20提升機采用角移式油壓制動器,閘瓦與制動輪的間隙保持在 1mm左右,且應不大于 2mm,保證提升安全。2007年將閘瓦磨損保護裝置安裝在制動器液壓傳動裝置的架子上,其結構有杠桿 1和杠桿 2及限位開關 3組成 (圖 3)。當閘瓦過度磨損,制動輪緣與閘瓦的間隙增大時,杠桿 1就壓到杠桿 2上,結果限位開關保護電路被切斷,提升機斷電實行安全制動。

角移式油壓制動器存在突出問題:兩副制動器同時由一個制動油缸帶動。當兩副制動器閘瓦間隙不一致時,制動力距將降低,特別是當固定滾筒的閘瓦間隙大于游動滾筒的閘瓦間隙時,若進行調繩,打開調繩離合器,固定滾筒制動力矩會顯著降低,導致跑車事故的發生。另外由于只有一個制動油缸,一旦油缸因某種原因出現故障時,將導致兩副制動器同時失去作用,引起嚴重事故。解決方法:可在 KJ型提升機減速機主動軸上裝設一套安全制動抱閘裝置。更好的方法在電動機上裝設能耗制動裝置。2010年上半年對此提升機裝設了能耗安全制動裝置。當電動機的電磁力矩與轉動方向相反,成為阻力矩時,電動機處于制動狀態。由于定子線圈有激磁,轉子導體就切割磁場,產生感應電動勢。而轉子是閉合回路,有電流產生,就把電動機軸上的機械轉動能量變為電能。該電能被消耗在轉子的電阻上,并且產生制動力矩,使電動機快速停下來。

圖 3 閘瓦磨損保護裝置示意圖1—杠桿1;2—杠桿 2;3—限位開關

2.5 實現可視化操作

利用現代科技,2008年在提升機房、井口信號室和各井筒提升水平安裝實時監控系統和信號可視系統,實施人性化操作,讓操作人員更清晰直觀看清各提升點的狀況,達到信號準確、操作精確的目的。

3 結語

礦井提升機提升系統的安全可靠運行是礦井提升安全的重要保證。自提升系統改進以來,收到良好效果。對礦山設備進行安全技術研究,積極推廣各種現代安全技術手段,控制生產過程中的危險因素,改進安全設施,消除事故隱患,實現最優化安全狀態是一項長期任務,最終為礦山生產建設的順利進行和經營的目標實現提供安全保障。

[1] 周興安.張步斌.主提升機操作工 [M].北京:氣象出版社, 2003.

[2] 金磊夫.金屬非金屬礦山從業人員安全生產培訓教材[M].北京:中國礦業大學出版社,2008.

[3] 國家安全生產監督管理總局.金屬非金屬礦山安全規程[S].北京:中國標準出版社,2006.

[4] 阮礽忠.常用機械電氣控制手冊[S].福州:福建科學技術出版社,2004.

Im provem en ts for Enhancing System Secur ity by Using KJ2х2.5х1.2-20M ine Hoist

HAN Yu
(LaiwuM ining L im ited Corporation of Laiwu Steel Group,Shandong Laiw u 271100,China)

Through imp roving safety facilities and safety devices,technical imp rovem ents and imp roved results of KJ2х2.5х1.2-20 hoist lifting system are introduced in thispaper.By usingm echatronics techno logy,its controlling lineswere contacted to security p rotection circuit to form a closed loop security system.Itw ill imp rove security level,ensure safety p roduction,and imp rove econom ic efficiency.

M inew ell;hoist;safety equipm ent;technical imp rovem ent;safety loop;locking system;KJ2х2.5х 1.2-20

book=6,ebook=28

TD 534

B

2010-04-16;

2010-05-28;編輯:陶衛衛

韓雨(1981—),男,山東濟寧人,主要從事礦山機械、機電技術工作;E-m ail:bangbangtanghy@163.com。