煤礦主井提升系統(tǒng)增效改進(jìn)

摘 要：近年來(lái)煤礦不斷淘汰落后產(chǎn)能，提高先進(jìn)產(chǎn)能的擴(kuò)容改造勢(shì)在必行，主井提升系統(tǒng)往往是最關(guān)鍵的瓶頸，所以主井提升系統(tǒng)的增效改進(jìn)顯得特別迫切和必要。經(jīng)過(guò)分析，可以通過(guò)對(duì)提升速度圖的優(yōu)化、改造定量斗裝載方式、進(jìn)行提升系統(tǒng)自動(dòng)化改造等措施，使主井提升系統(tǒng)的提升效率大大提高。

關(guān)鍵詞：提升機(jī)；行程—速度控制器；裝載系統(tǒng)；自動(dòng)化

在煤礦生產(chǎn)中，提升系統(tǒng)是礦井的咽喉。主井提升系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著礦井原煤提升任務(wù)，其提升效率直接影響礦井的生產(chǎn)能力。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，采煤、運(yùn)輸設(shè)備向集成化、大功率方向發(fā)展，礦井開(kāi)采產(chǎn)量逐年上升，主井提升量與礦井產(chǎn)量逐年提高的矛盾日益突出，主井提升能力不足成為礦井發(fā)展的瓶頸，邢東礦主井提升系統(tǒng)為立井提升，提升機(jī)為JKMD2.8×4 落地摩擦式提升機(jī)，箕斗最大載重9t，井口卸煤方式為曲軌卸載，井底采用定重自動(dòng)裝載。為了提高主井提升效率我們進(jìn)行過(guò)反復(fù)論證，通過(guò)改造主井提升機(jī)、箕斗等固定設(shè)備來(lái)提高其效率，其技術(shù)難度較大，難以實(shí)施，然而縮短提升循環(huán)時(shí)間是目前比較可行的方法之一，具體從以下幾方面進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)。

一、提升速度圖的優(yōu)化

提升機(jī)在礦井的提升系統(tǒng)中起著核心作用，當(dāng)今提升機(jī)控制系統(tǒng)絕大部分都是計(jì)算機(jī)控制，其提升速度按照預(yù)先設(shè)定的提升速度圖運(yùn)行，速度的控制機(jī)構(gòu)是行程—速度控制器，行程—速度控制器是用于替代機(jī)械式深度指示器的裝置，主要功能是行程的顯示和提升速度控制。本礦行程控制器是采用兩臺(tái)計(jì)算機(jī)（PLC）實(shí)現(xiàn)對(duì)提升容器的行程控制、速度測(cè)量及顯示，并以行程為變量確定提升運(yùn)行的自動(dòng)加減速點(diǎn)以及按S型曲線方式進(jìn)行速度給定，其還具有必備的過(guò)卷、過(guò)速等保護(hù)功能。本控制器計(jì)算機(jī)的行程反饋是通過(guò)光電式轉(zhuǎn)角─脈沖變換器（軸編碼器）實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)測(cè)量主軸的軸轉(zhuǎn)角，在經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)的計(jì)算并經(jīng)井筒開(kāi)關(guān)信號(hào)校正，得出準(zhǔn)確的行程值，相對(duì)于機(jī)械式深度指示器，更準(zhǔn)確可靠。

具體優(yōu)化方案是在《煤礦安全規(guī)程》允許的范圍內(nèi)，調(diào)整減速點(diǎn)位置，在控制程序中對(duì)井筒減速點(diǎn)開(kāi)關(guān)動(dòng)作增加0.3s延時(shí)，行程控制器減速點(diǎn)距井口停車點(diǎn)縮短3m，為了降低機(jī)械沖擊，在井口與井中罐道交替位置采用二級(jí)減速，速度圖由原來(lái)的5段改進(jìn)為7段速度圖。由于提升機(jī)爬行速度為0.5m/s，經(jīng)過(guò)改進(jìn)其爬行距離縮短3m，全行程運(yùn)行時(shí)間大約縮短了6s。

二、裝載系統(tǒng)的改進(jìn)

主井裝載系統(tǒng)是礦井提升運(yùn)輸環(huán)節(jié)中一個(gè)主要的組成部分，隨著礦井生產(chǎn)能力的不斷提高，對(duì)礦井裝載裝置的工作能力和可靠性都提出了更高的要求，邢東礦主井裝載系統(tǒng)定量斗開(kāi)門(mén)裝置原來(lái)采用是液壓傳動(dòng)方式，缺點(diǎn)為：定量斗開(kāi)門(mén)裝置動(dòng)作慢，液壓站維護(hù)工作量大，已經(jīng)不適應(yīng)高產(chǎn)、高效礦井生產(chǎn)要求。我們需要對(duì)影響主井提升時(shí)效的定量斗開(kāi)門(mén)裝置進(jìn)行改造，改造后的裝置應(yīng)當(dāng)具備以下優(yōu)點(diǎn)：首先裝載速度快，定位必須精確；其次維護(hù)工作量小，改造資金少；再次結(jié)構(gòu)尺寸合適，易布置；改造后還要?jiǎng)幼鞣€(wěn)定性高，設(shè)備使用壽命長(zhǎng)。經(jīng)過(guò)大量的市場(chǎng)調(diào)研，決定對(duì)主井裝載系統(tǒng)定量斗開(kāi)門(mén)裝置選用氣壓傳動(dòng)方式，由于采用新型氣缸，克服了液壓油缸和傳統(tǒng)氣缸的不足，可靠性較強(qiáng)，利用該改造方案，可較好的解決原系統(tǒng)存在的不足，大大提高了主井提升系統(tǒng)的裝載能力，以達(dá)到提高主井提升系統(tǒng)提升效率的目的。

改造實(shí)施方案：將裝載系統(tǒng)定量斗開(kāi)關(guān)門(mén)裝置由原來(lái)液壓油缸傳動(dòng)方式改成風(fēng)動(dòng)氣缸傳動(dòng)方式，可以縮短定量斗開(kāi)關(guān)門(mén)時(shí)間，從而縮短整個(gè)提升的循環(huán)時(shí)間，達(dá)到了增產(chǎn)增效目的。從井下主風(fēng)管將風(fēng)引至裝載硐室風(fēng)包中，更改優(yōu)化自動(dòng)裝載系統(tǒng)PLC（可編程控制器）的程序，通過(guò)先導(dǎo)式雙電控二位四通電磁換向閥來(lái)控制氣缸的往復(fù)動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)方式開(kāi)關(guān)門(mén)。

經(jīng)過(guò)以上改進(jìn)，采用新型氣缸來(lái)代替液壓油缸后，裝載速度加快，定位準(zhǔn)確，動(dòng)作穩(wěn)定。針對(duì)氣動(dòng)式裝載裝置存在的噪聲污染問(wèn)題，我們通過(guò)把信號(hào)操作臺(tái)挪移到遠(yuǎn)離氣缸噪聲影響的地方。主井裝載系統(tǒng)定量斗開(kāi)門(mén)裝置改造前平均開(kāi)啟時(shí)間為21s，改造完成后平均開(kāi)啟時(shí)間為14s；使整個(gè)提升系統(tǒng)循環(huán)時(shí)間減少了7s，達(dá)到了預(yù)期的效果。

三、自動(dòng)化提升的改進(jìn)

由于當(dāng)今提升機(jī)的數(shù)字化應(yīng)用，使得自動(dòng)化提升成為了可能。在原有程序中增加自動(dòng)及半自動(dòng)運(yùn)行的條件，同時(shí)在操作臺(tái)增加自動(dòng)、半自動(dòng)工況開(kāi)關(guān)及運(yùn)行按鈕，在裝卸載及信號(hào)系統(tǒng)閉鎖滿足條件時(shí)，通過(guò)內(nèi)部程序的計(jì)算并輸出，實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)或自動(dòng)開(kāi)車，縮短休止時(shí)間。自動(dòng)及半自動(dòng)的運(yùn)行，只能夠在提煤的工況下實(shí)現(xiàn)。

為了提高自動(dòng)化運(yùn)行下的可靠性，在控制程序中增加等速段提升負(fù)載監(jiān)視。當(dāng)?shù)人俣翁嵘俣萔≥7m/s且電流I≤1300A時(shí)，控制系統(tǒng)報(bào)警，警示下放的箕斗可能煤沒(méi)有卸干凈，這時(shí)需要確認(rèn)箕斗情況后再進(jìn)行下勾裝載操作，防止出現(xiàn)壓箕斗事故發(fā)生。

提升機(jī)的制動(dòng)性能是其安全運(yùn)行的重中之重，為了箕斗到停車位后能準(zhǔn)確停車，在制動(dòng)控制中加入貼閘皮油壓功能，即在箕斗即將到達(dá)停車位前0.5m位置，降低閘電流，使制動(dòng)閘皮基本與制動(dòng)盤(pán)貼合，保證準(zhǔn)確停車。

在提升機(jī)控制程序中增加減速段定點(diǎn)速度保護(hù)功能，它對(duì)限速保護(hù)起到后備保護(hù)功能，當(dāng)行程控制器限速功能失效時(shí)它可以起到定點(diǎn)速度保護(hù)作用。在減速階段分別對(duì)7m/s、4m/s、2m/s對(duì)應(yīng)的點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)視，以判斷減速是否有效，如果對(duì)應(yīng)點(diǎn)的瞬時(shí)速度大于以上標(biāo)稱值則主控輸出“超速”故障，安全回路斷電提升機(jī)實(shí)行緊急制動(dòng)，提高了提升機(jī)運(yùn)行的可靠性。

計(jì)算機(jī)控制不僅提高了設(shè)備可靠性，也提高了設(shè)備的運(yùn)行效率。通過(guò)對(duì)提升機(jī)的自動(dòng)化改造不僅提高了安全可靠性，也縮短了人工操作的時(shí)間。

四、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上對(duì)主井提升系統(tǒng)的優(yōu)化和改進(jìn)，不僅提高了設(shè)備的運(yùn)行效率，增強(qiáng)了礦井適應(yīng)市場(chǎng)的抗風(fēng)險(xiǎn)的能力，為今后礦井發(fā)展創(chuàng)造了有利條件，也使設(shè)備運(yùn)行安全、可靠性大大提高，降低了事故率，達(dá)到了一舉兩得的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]邱國(guó)強(qiáng).PLC煤礦提升機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的相關(guān)問(wèn)題分析[J].黑龍江科技信息，2016，24：111.

[2]劉豫喜，劉建英.提升機(jī)的速度和位置控制算法[J].煤礦機(jī)械，2014，35（05）：37-38

作者簡(jiǎn)介：商栓虎（1974-），男，漢族，河北邢臺(tái)人，機(jī)電工程師，現(xiàn)從事煤礦機(jī)電工作。