礦井提升機(jī)（主立井）預(yù)防超載的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

摘要：對(duì)于立井開(kāi)拓的煤礦，如何預(yù)防主立井提煤時(shí)發(fā)生提升機(jī)超載是保證礦井提升機(jī)安全運(yùn)行的必要條件。現(xiàn)主要介紹一種在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐應(yīng)用中取得了良好效果的預(yù)防主井提升機(jī)超載的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，并對(duì)其他預(yù)防超載的做法進(jìn)行了探究，希望能夠拋磚引玉，引起業(yè)內(nèi)人士對(duì)提升機(jī)超載預(yù)防的重視，創(chuàng)造出更多、更好的應(yīng)對(duì)策略。

關(guān)鍵詞：礦井提升機(jī);超載;保護(hù)預(yù)警

0 ? ?引言

煤礦主立井主要擔(dān)負(fù)礦井提煤的重要生產(chǎn)任務(wù)，是直接關(guān)系到礦井生產(chǎn)與安全的要害關(guān)口。一般而言，主立井提升機(jī)具有載荷大、運(yùn)行速度高、提升鉤數(shù)多等特點(diǎn)，如何保證主立井提升設(shè)備的安全運(yùn)行，是煤礦必須面對(duì)的課題。

1 ? ?礦井提升機(jī)超載的危害及常見(jiàn)原因分析

提升機(jī)發(fā)生超載是威脅主立井安全運(yùn)行的重大隱患之一，容易引發(fā)提升機(jī)滑繩、倒轉(zhuǎn)、堵轉(zhuǎn)等極端狀況。如果平衡尾繩稍重，還會(huì)造成提升機(jī)在井筒內(nèi)超載停車而無(wú)法啟動(dòng)，處理起來(lái)相當(dāng)困難。

目前，國(guó)內(nèi)絕大部分主立井采用定重裝煤的方式，且定重設(shè)備多為定量斗，筆者所經(jīng)歷過(guò)的現(xiàn)場(chǎng)工況亦是如此。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出造成偶發(fā)超載現(xiàn)象的主要原因有：定重裝載系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在不足，在外圍傳感器（主要是到位傳感器、稱重傳感器等）工作異常的情況下，再次向提煤箕斗內(nèi)裝煤;另一方面，是箕斗內(nèi)的煤在主立井地面卸載過(guò)程中由于特殊原因不能完全卸盡，再次下放到井下裝載站定重裝煤，造成箕斗內(nèi)裝煤超載。

2 ? ?礦井提升機(jī)超載預(yù)防策略

下面結(jié)合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的具體情況，介紹一種行之有效的預(yù)防提升機(jī)超載的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

（1）提煤容器二次裝煤也稱“裝重罐”，是指定重裝置向提煤箕斗完成一次正常定重裝煤之后，又一次或更多次向箕斗裝煤的現(xiàn)象。

筆者切身經(jīng)歷過(guò)主立井的二次裝煤超載事故，雖未造成嚴(yán)重后果，但耽誤了較長(zhǎng)的生產(chǎn)時(shí)間。我們深刻吸取教訓(xùn)，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的漏洞進(jìn)行全面、細(xì)致檢查。

此例，我們通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)主立井自動(dòng)化定重裝煤系統(tǒng)的控制工藝進(jìn)行分析后認(rèn)為：未改造前，箕斗到位后，定量斗裝煤過(guò)程是一次扇形門“關(guān)到位”→“中間位”→“開(kāi)到位”→“中間位”→“關(guān)到位”的過(guò)程。

系統(tǒng)通過(guò)對(duì)扇形門“中間位”次數(shù)的計(jì)數(shù)，即扇形門經(jīng)過(guò)兩次“中間位”認(rèn)定定量斗向箕斗內(nèi)已經(jīng)裝煤，箕斗內(nèi)有料，扇形門被閉鎖不能再次打開(kāi)。這樣的控制方式在系統(tǒng)正常時(shí)沒(méi)有問(wèn)題，但有可能會(huì)因?yàn)樯刃伍T“開(kāi)到位”傳感器故障沒(méi)有返回信號(hào)，“中間位”只能被計(jì)數(shù)一次，系統(tǒng)誤認(rèn)為箕斗內(nèi)“沒(méi)有料”，扇形門未被閉鎖而可以誤操作從而再次打開(kāi)。

鑒于此，我們最終采用了對(duì)定量斗“扇形門開(kāi)”指令二次閉鎖的方式解決這一難題，具體如下：為了避免定量斗向箕斗二次裝煤，就必須保證定量斗扇形門每一鉤只能打開(kāi)一次，這樣就可以通過(guò)對(duì)定量斗“扇形門開(kāi)”指令發(fā)出的次數(shù)進(jìn)行閉鎖。箕斗到位時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出一次定量斗“扇形門開(kāi)”指令到該指令結(jié)束，相當(dāng)于開(kāi)、關(guān)一次扇形門，也相當(dāng)于“定量斗開(kāi)”指令的一個(gè)上升沿加一個(gè)下降沿。采用一個(gè)計(jì)數(shù)器C28，并將其常閉點(diǎn)串入定量斗“扇形門開(kāi)”指令發(fā)出的回路中（圖1）。對(duì)開(kāi)指令的上升沿和下降沿計(jì)數(shù)（圖2、圖3），當(dāng)C28的值大于等于2時(shí)，其常閉點(diǎn)打開(kāi)，就使得定量斗“扇形門開(kāi)”指令無(wú)法再次發(fā)出（圖1）。如想再次打開(kāi)扇形門，除非將本鉤提升到地面卸載站，完成一次卸載，利用箕斗到位信號(hào)T119將C28復(fù)位（圖3）。

通過(guò)以上對(duì)原系統(tǒng)控制工藝的改造，扇形門的安全閉鎖與其到位傳感器不再有關(guān)系，完全避免了因傳感器故障而造成的二次裝煤現(xiàn)象。

（2）主井提升機(jī)超載的另外一種情形就是上文提及的提煤箕斗內(nèi)的煤在卸載站不能完全卸盡。造成這種現(xiàn)象的常見(jiàn)原因有煤的黏度過(guò)高、箕斗內(nèi)異物堵塞等。下面再對(duì)這一類超載的預(yù)防進(jìn)行探究。

我們以現(xiàn)場(chǎng)常見(jiàn)的立井雙箕斗交替提升為例進(jìn)行分析。預(yù)防此類超載的關(guān)鍵在于超前預(yù)警“卸煤箕斗的煤未卸盡”，并閉鎖定重裝載系統(tǒng)再次向提煤箕斗裝煤，直到現(xiàn)場(chǎng)人員將箕斗內(nèi)余煤處理完畢。

討論該設(shè)計(jì)方案前，我們首先需引入噸位電流值的概念，也就是提升機(jī)提升1 t煤所產(chǎn)生的電流，我們?cè)O(shè)為I0。主立井采用自動(dòng)化定重提煤時(shí)，每一鉤的提煤重量是一定的，那么，提升機(jī)運(yùn)行到等速段時(shí)（即裝煤箕斗上提、卸煤箕斗下放過(guò)程），其運(yùn)行電流值也是穩(wěn)定、變化不大的。這個(gè)值我們可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的觀察得出，設(shè)為I1。正常提升時(shí)，以上兩個(gè)電流的關(guān)系近似為：I1≈噸位×I0。

假設(shè)卸煤箕斗的煤沒(méi)有完全卸盡，那么等速段時(shí)提升機(jī)的運(yùn)行電流就比正常運(yùn)行要小，這也是我們?cè)O(shè)計(jì)該保護(hù)預(yù)警的基本原理。通過(guò)查閱提升機(jī)的原始設(shè)計(jì)，我們可以得知提升機(jī)的過(guò)載噸位（比正常提升多提的噸位），設(shè)為A。實(shí)際運(yùn)行中，通過(guò)對(duì)等速段電流的實(shí)時(shí)比較，即|實(shí)際電流-I1|≥A×I0時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出預(yù)警，這對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用有著重要的意義。

實(shí)現(xiàn)該設(shè)計(jì)硬件方面需要提升機(jī)的電控系統(tǒng)與定重裝煤系統(tǒng)互相配合，軟件方面要按照設(shè)計(jì)原理進(jìn)行編程，在此僅提供設(shè)計(jì)理念，不再詳細(xì)論述。

3 ? ?結(jié)語(yǔ)

以上設(shè)計(jì)與應(yīng)用不需要太多硬件、軟件的投入，也不需要對(duì)提升機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行較大的改造，即可有效實(shí)現(xiàn)對(duì)主立井提升機(jī)超載的預(yù)防和安全預(yù)警，對(duì)于保障煤礦主立井提升機(jī)的安全運(yùn)行有著重要的實(shí)用性和推廣價(jià)值。

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收稿日期：2020-02-26

作者簡(jiǎn)介：靳繼波（1985—），男，山東濟(jì)寧人，工程師，中天合創(chuàng)能源有限責(zé)任公司下屬礦井電氣工程師，研究方向：礦山機(jī)電。