淺談主井自動(dòng)化箕斗超載問題及解決方案

楊峰

摘要：本文以平煤十一礦主井提升機(jī)為研究對(duì)象，對(duì)自動(dòng)化提升機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)及其解決方案進(jìn)行了重點(diǎn)探討。對(duì)煤礦提升機(jī)自動(dòng)化無人值守存在的箕斗裝載量超限問題進(jìn)行探討與改進(jìn)，增加雷達(dá)料位計(jì)后，自動(dòng)化提升系統(tǒng)可以更加完善的得到應(yīng)用。具有投資少，效益高，見效快，節(jié)省人力物力，性能可靠，杜絕人為誤操作，降低煤礦安全事故率等特點(diǎn)，促進(jìn)了煤礦自動(dòng)化信息化水平的明顯提高，在煤礦企業(yè)發(fā)展領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景和深遠(yuǎn)意義。

關(guān)鍵詞：煤礦提升機(jī)；裝載超限；自動(dòng)化改進(jìn)

煤礦提升機(jī)作為煤礦企業(yè)的重要設(shè)備，在企業(yè)生產(chǎn)過程中負(fù)責(zé)提升和運(yùn)輸煤炭、矸石、人員、材料和設(shè)備的任務(wù)。在確保煤礦的安全高效運(yùn)行方面，煤礦提升機(jī)自動(dòng)化起著至關(guān)重要的作用。本文以平煤十一礦主井提升機(jī)為研究對(duì)象，重點(diǎn)探討了煤礦提升機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)中存在的箕斗裝載量超限隱患的改進(jìn)及應(yīng)用情況。

1 煤礦自動(dòng)化提升機(jī)現(xiàn)狀

（1）煤礦自動(dòng)化提升機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。平煤股份十一礦主井提升機(jī)型號(hào)為JKMD4×4（Ⅲ）E（PDS），主電機(jī)型號(hào)為ZKTD285/60，冷卻方法為空冷，電機(jī)功率2300KW，轉(zhuǎn)矩414.65KN·m，電樞電壓850V，最大安全轉(zhuǎn)速53r/min，箕斗型號(hào)為JDG16，鋼絲繩型號(hào)為6V×37Sφ401670，尾繩型號(hào)為：P8×4×19166×261370I，提升高度703米，最大提升速度為11.1m/s，鋼絲繩最大靜張力為680KN，鋼絲繩最大靜張力差為180KN，最大允許有效載荷為16噸。制動(dòng)系統(tǒng)：液壓站型號(hào)為E141A，后備保護(hù)型號(hào)為KHT14（徐州光輝）。公稱壓力14MPa，公稱流量15L/min，油箱壓力500L。恒減速柜型號(hào)為DE 141A，額定電壓380V，額定電流25A。控制系統(tǒng)：采用中礦傳動(dòng)，電控系統(tǒng)型號(hào)為ASCS3。提升機(jī)有低壓電源柜1臺(tái)，PLC柜1臺(tái)，ASCS調(diào)節(jié)柜1臺(tái)，勵(lì)磁柜1臺(tái)，整流柜4臺(tái)，切換柜2臺(tái)。信號(hào)系統(tǒng)：裝載操作臺(tái)型號(hào)為KJH102.1。額定電流6.5A，額定電壓24V。

（2）高度集成的提升控制系統(tǒng)。調(diào)節(jié)控制柜、冷卻風(fēng)機(jī)變頻柜、高低壓開關(guān)柜、整流柜、勵(lì)磁柜和操作顯示臺(tái)是提升機(jī)電控系統(tǒng)的重要組成部分。調(diào)節(jié)控制柜的功能是采集和處理開關(guān)量信號(hào)和模擬量信號(hào)，此過程憑借三臺(tái)可編程控制器分功能協(xié)作實(shí)現(xiàn)，仿真的上位機(jī)模擬提升運(yùn)行界面形成，繪制出提升機(jī)階段運(yùn)行曲線圖。

（3）可靠完善的監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)。在可靠的保護(hù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基礎(chǔ)之上，增加箕斗粘煤保護(hù)、增加液壓制動(dòng)裝置安全在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、增加提升鋼絲繩張力差在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、全自動(dòng)裝載信號(hào)系統(tǒng)，具有遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制功能，顯著提高了煤礦的自動(dòng)化信息化水平，實(shí)現(xiàn)了無人化辦公。

2 自動(dòng)化提升機(jī)定量裝置現(xiàn)狀及改進(jìn)探討

提升機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)在手動(dòng)轉(zhuǎn)自動(dòng)期間，無法辨別箕斗裝載裝煤量，容易出現(xiàn)人工誤操作。

（1）箕斗裝載量超限的危害。主井自動(dòng)化提升采用箕斗提煤，此環(huán)節(jié)的正常運(yùn)行與煤礦的生產(chǎn)效率和設(shè)備、人員的安全都有重大關(guān)系。絕大部分的礦山機(jī)電事故都是由于提升機(jī)的異常工作造成的。最為典型頻發(fā)的機(jī)電事故隱患就是箕斗裝載超限，應(yīng)采取相應(yīng)的監(jiān)測(cè)預(yù)防措施。箕斗裝載超限使鋼絲繩的安全系數(shù)降低，使摩擦提升危險(xiǎn)滑動(dòng)的可能性增大，使安全制動(dòng)存在隱患，以上情況均會(huì)引起過卷、墜罐等重大事故。

（2）箕斗過裝的預(yù)防。

a.人工監(jiān)視。箕斗過裝會(huì)導(dǎo)致提升機(jī)電機(jī)電流增大，故其裝載情況司機(jī)可以通過觀察電流表進(jìn)行判斷。但是由于這種判斷方法主要依靠司機(jī)的操作經(jīng)驗(yàn)和責(zé)任心，雖然在實(shí)際工作中有一定的預(yù)防效果，并不能準(zhǔn)確得知箕斗內(nèi)具體的實(shí)際裝載情況。

b.定量裝載措施。目前，針對(duì)箕斗定量監(jiān)測(cè)有很多方式方法，比如滿倉保護(hù)，在一定程度上預(yù)防了重載，但是效果并不徹底。容易出現(xiàn)不裝，多裝，其根本原因是沒有直接監(jiān)測(cè)箕斗的裝載量。

c.載荷監(jiān)測(cè)。由于人工監(jiān)視和定量裝載措施有一定的局限性，因此預(yù)防箕斗過裝采用載荷監(jiān)測(cè)法。實(shí)時(shí)檢測(cè)提升機(jī)的載荷情況，過裝、未卸凈等故障的判斷依靠定量斗關(guān)閉、到位等開關(guān)信號(hào)來實(shí)現(xiàn)。硬件方案：在鋼絲繩與箕斗連接處安裝傳感器，經(jīng)由安裝在箕斗上的采集發(fā)射裝置采集載荷信號(hào)并通過無線方式傳輸至井口接受裝置，進(jìn)而將信號(hào)傳送給放置于機(jī)房操控室的主控計(jì)算機(jī)，經(jīng)過分析處理后，不僅能實(shí)時(shí)顯示載荷信號(hào)，同時(shí)能診斷與報(bào)警箕斗過裝等故障，為避免事故，在嚴(yán)重過載超限時(shí)提升機(jī)安全回路斷開從而實(shí)現(xiàn)安全制動(dòng)。

3 雷達(dá)物位計(jì)的應(yīng)用和實(shí)踐

（1）雷達(dá)物位計(jì)的特點(diǎn)。雷達(dá)物位計(jì)廣泛應(yīng)用于冶金、建材、能源、石化、水利、糧食等行業(yè)。其在任何惡劣的環(huán)境條件下均可以進(jìn)行測(cè)量工作，無論是介質(zhì)是有毒的、腐蝕性的，還是固體、液體、粉塵性、漿狀介質(zhì)，其優(yōu)勢(shì)就在于在惡劣條件下效果明顯。

（2）MONITOR 四線制導(dǎo)波雷達(dá)物位計(jì)。MONITOR 四線制導(dǎo)波雷達(dá)物位計(jì)是以時(shí)域反射原理為基礎(chǔ)的雷達(dá)料位計(jì)，時(shí)域反射原理最早是用于通訊電纜的故障檢測(cè)，現(xiàn)在我們將時(shí)域反射原理成功的應(yīng)用到了工業(yè)測(cè)量領(lǐng)域。導(dǎo)波雷達(dá)物位計(jì)通過光速進(jìn)行電磁脈沖的傳播，光速傳播的介質(zhì)路徑為鋼纜或探棒，當(dāng)與被測(cè)介質(zhì)表面接觸時(shí)，部分導(dǎo)波雷達(dá)物位計(jì)的脈沖被反射，從而形成沿相同路徑返回到脈沖發(fā)射裝置的回波。

MONITOR Flexar四線制導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)產(chǎn)品特點(diǎn)：

四線制，最大量程達(dá)60米

帶表頭顯示，按鍵標(biāo)定

性能卓越、功能強(qiáng)大，防爆認(rèn)證可選

測(cè)量不受粉塵，顆粒密度，溫度的影響，介質(zhì)溫度最高到250℃

可選模擬量輸出到現(xiàn)有控制系統(tǒng)或顯示設(shè)備

4 自動(dòng)化提升機(jī)系統(tǒng)雷達(dá)物位計(jì)應(yīng)用情況

基于載荷監(jiān)測(cè)的預(yù)防措施所開發(fā)的系統(tǒng)經(jīng)過實(shí)驗(yàn)調(diào)試后，在部分煤礦進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。試用情況表明該系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)跟蹤提升循環(huán)中載荷的變化，采集容器到位、定量斗開閉等開關(guān)量信號(hào)，并可以對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行綜合處理分析，對(duì)箕斗過裝等與載荷相關(guān)的故障進(jìn)行有效的預(yù)防。

5 結(jié)語

通過對(duì)典型工況下鋼絲繩安全系數(shù)、制動(dòng)力矩、防滑安全系數(shù)與箕斗裝載量間關(guān)系進(jìn)行分析，可知箕斗過裝嚴(yán)重影響提升安全主要體現(xiàn)在影響其鋼絲繩強(qiáng)度、制動(dòng)、防滑性等方面；通過對(duì)比分析幾種預(yù)防過裝措施，可知人工監(jiān)視、定量裝載等措施存在明顯缺陷，而可以直接監(jiān)控箕斗裝載量的基于載荷監(jiān)測(cè)方法，能夠有效預(yù)防箕斗過裝載情況的發(fā)生，礦井自動(dòng)化明顯提升了安全性。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬馳，肖興明，戴珊珊.箕斗裝載量超限的危害與預(yù)防[J].煤礦機(jī)械，2010（04）s.