GKT提升機安全保護裝置優化應用

盧建寶

(福建省永安煤業有限責任公司， 福建 永安 366000)

0 引言

煤礦在用GKT型提升機未列入《禁止井工煤礦使用的設備及工藝目錄》，不屬于淘汰設備，2015年國家安全生產監督管理總局對《煤礦安全規程》進行修訂，并于2016年10月1日起實施。隨著機電技術的發展，原有的串電阻繼電器控制系統改為PLC控制，修訂后的《煤礦安全規程》第四百二十三條、第四百二十四條和第四百二十五條明確規定，提升裝置必須裝設：“錯向運行保護：當發生錯向時，能自動斷電，且使制動器實施安全制動”、“提升容器位置指示保護：當位置指示失效時，能自動斷電，且使制動器實施安全制動”，“提升機必須裝設可靠的提升容器位置指示器、減速聲光示警裝置”、“安全制動必須有并聯冗余的回油通道”[1]。2012年前生產的GKT型礦井提升機PLC電控系統及液壓站不符合《煤礦安全規程》第四百二十三條和第四百二十五條之規定，其安全保護裝置存在以下問題：

1) GKT提升機提升容器位置指示器是一種圓盤式，非牌坊式深度指示器，且操作臺上無數字顯示，提升時無法直觀具體地顯示提升容器所在井筒位置，無位置指示失效保護；

2) 無錯向保護功能，當司機操作提升機運行方向與提升信號不一致時，不能自動斷電及示警，不利于提升安全；

3) 2012年前生產的提升機液壓站安全制動裝置未裝設有并聯冗余回油通道，多數采用二級制動方式，當電磁換向閥閥芯出現卡阻時，導致安全制動失效。

1 GKT提升機PLC控制系統改進方案

采用接近開關、PLC、報警燈、轉速表等設計一套安全保護系統與GKT提升機PLC控制系統相結合，優化提升機安全保護裝置。

1.1 增設PLC模塊優化提升機安全保護功能

1) 在絞車低速聯軸器或主軸上安裝接近開關，提取絞車運行速度數字信號，數字信號傳輸在轉速表上，顯示器具有速度、容器位置(0～1 000 m)及提升方向顯示功能，把速度及提升方向串接到安全回路，實現超速保護和錯向提升報警功能，與原有圓盤式提升容器位置指示器相結合，達到符合《煤礦安全規程》第四百二十三條第五點和第十點及第四百二十四條規定的目的。

2) 在絞車低速聯軸器或主軸上安裝磁感應開關(檢測磁片，檢測距離為4 mm),一般為3片，滾筒轉一圈，收到3×4=12個信號，每個信號與鋼絲繩收放長度成正比，PLC根據收到的信號算出鋼絲繩收放長度，并轉換成數字信號及提升方向顯示在轉速表上。

3) 實現深度指示數顯功能。在絞車操作臺上增設深度顯示器，具有井筒提升容量位置深度數顯指示和保護功能，設置零位復位，便于調繩和鋼絲繩更換時可以對提升容量井筒位置零點定位，并使之與絞車圓盤式深度指示器相一致。

4) 完善提升容器位置指示失效保護。在絞車操作臺上增設的提升容器位置深度顯示器具有數顯功能并在安全回路中增加控制輔助觸點，當圓盤式深度失效或故障時，仍有提升容量位置深度數顯指示；若絞車系統有運行，提升容量位置失效(或不指示)，該裝置輔助觸點能切斷安全回路實施安全制動，實現提升容量位置指示失效保護。

5) 完善超速保護。《煤礦安全規程》第四百二十三條規定“當提升速度超過最大速度15%時，必須能自動斷電，且使制動器實施安全制動。”[1]將提升絞車速度圖輸入新增PLC模塊，當提升速度或減速點位置絞車未減速，將發出超速警報，提醒絞車司機減速，并將輔助控制觸點串入絞車安全回路，實現超速保護和報警功能。

6) 實現錯向運行保護。井口信號裝置接入新增PLC模塊，由PLC判斷打點信號(提升、下放、停止)指令絞車運行方向，當司機操作絞車方向跟打點信號不一致，即當信號系統給出提升方向，測速裝置檢測出有相反提升方向的運動，或者系統沒有給出提升方向，測速裝置檢測到運行速度過快，絞車安全回路動作，并發出報警提示，防止誤操作。

7) 完善報警和提示功能。在操作臺上新增3盞指示燈，當絞車運行出現超速、提升容器位置指示器失效及操作錯向運行時，配合聲光報警器，實現聲光示警的目的。

1.2 提升容器位置指示及錯向運行保護工作原理

當提升司機接到提升信號時，如下放信號，司機啟動液壓站，正常操作下放，電機反向運行，接近開關提取電機反向運行脈沖信號，PLC轉換成數字信號傳輸至轉速表上，隨著絞車下放運行，轉速表容器位置以當前標高數字顯示[2]。提升司機操作反向時，接近開關提取電機運行脈沖信號方向跟打點信號不一致時，提升機液壓站斷電，安全制動器實施安全制動，發出“操作反向”聲光語音報警，提升信號未復位前閉鎖下次開車運行。當司機操作絞車時，超過3 s接近開關未提取電機運行脈沖信號，則判斷為提升容器位置指示器失效，提升機液壓站斷電，安全制動器實施安全制動，提升容器位置指示器失效故障燈亮，故障未復位前閉鎖下次開車運行。當司機操作絞車運行至減速段發出語音報警，未及時減速時，超速保護故障燈亮，發出“提升超速”聲光語音報警提示司機減速。提升容器位置指示及錯向運行保護電氣原理如圖1。

圖1 提升容器位置指示及錯向運行保護電氣原理

2 GKT提升機液壓站冗余回油通道改進方案

采用具有冗余回油通道的液壓站或對在用提升機液壓站回油通道進行改造，使提升系統安全制動更加安全、可靠。

2.1 TE1316液壓站存在問題分析

GKT提升機原配制的TE1316液壓站兩套比例閥(一備一用)是共用一套閥組直接與盤形閘油路接通，當閥組或油路出現堵塞或卡阻時，可能造成液壓站不能夠迅速回油，導致制動失效。

2.2 改進方案一

在GKT提升機原配制的TE1316液壓站制動器的油管并聯增設一組電磁閥、冗余管路、高壓球閥、油路塊及其余相關配件，形成并聯冗余回油通道。液壓站制動油管上就有兩個電磁閥通過增加液壓站控制回路觸點形成單獨控制，如果有一個閥出現卡阻可以通過另一個閥組導通，讓制動油管的液壓油快速回流至油箱，實現安全制動。同時在出油口加裝回油過濾器和高壓球閥，防止制動器回油時將油管中的鐵屑及雜質帶入液壓站，保證液壓系統安全可靠地運行。液壓站安全制動并聯冗余回油通道改造示意圖如圖2所示。

1-冗余油管； 2-手動截止閥； 3-電磁防爆閥1； 4-冗余閥塊； 5-冗余過濾器； 6-焊接支架； 7-電磁防爆閥2； 8-原防爆液壓器。圖2 液壓站并聯冗余回油通道改造示意圖

2.3 改進方案二

采用新型TE168液壓站。TE168液壓站主要由油箱、泵裝置和閥組組成，液壓站有2套獨立的供油系統(每套系統都包含單獨的電機油泵裝置及閥組裝置)一套工作，一套備用。相當于2臺單獨工作和獨立閥組的液壓站，當正在工作的一套系統出現故障時，只要通過切換電氣系統就可切換到備用系統。每個單獨工作的獨立閥組均并聯有冗余的回油通道，使提升系統安全制動更加安全、可靠和自動[3]。

3 結論

對煤礦在用GKT型提升機安全保護裝置進行優化改進，并對GKT提升機液壓站冗余回油通道提出改進方案，使之達到符合《煤礦安全規程》第四百二十三條和第四百二十五條的規定，在實際使用中安全、可靠，值得借鑒應用。