主井提升系統(tǒng)粘煤的智能判斷與自動(dòng)處理

王汝慶 王榮剛

（鄂爾多斯市營盤壕煤炭有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017300）

1 概述

營盤壕煤礦隸屬于山東能源集團(tuán)兗州煤業(yè)鄂爾多斯能化有限公司，位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市西南方向的烏審旗境內(nèi)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力12.0 Mt/a。主井配備兩臺(tái)6500 kW 提升機(jī)，箕斗額定提升重量40 t，提升速度14 m/s，裝載采用定量倉定重裝載，卸載采用外動(dòng)力卸載方式。

在首采工作面試生產(chǎn)期間，由于煤炭含水量較大，煤流系統(tǒng)煤的粘性變化很大。當(dāng)煤流中含水較多，并混入粘性的煤粉、矸石、噴漿回彈料的情況下，裝卸載時(shí)煤炭的流速就會(huì)減慢[1]。在自動(dòng)化運(yùn)行的主井提升系統(tǒng)，卸載時(shí)間是設(shè)定好的，提升箕斗內(nèi)的粘煤會(huì)出現(xiàn)卸不空的現(xiàn)象，留下的余煤和箕斗一起被下放到裝載站，在下一次向提升箕斗內(nèi)裝入額定重量的煤炭時(shí)，因?yàn)橛嗝旱拇嬖诙霈F(xiàn)過裝事故[2]。

箕斗內(nèi)的裝煤量超過額定值一定比例后，在提升加速段會(huì)出現(xiàn)過載跳車，甚至在提升起步階段出現(xiàn)反墜現(xiàn)象，使裝煤的箕斗觸發(fā)過放保護(hù)[3]。過載事故發(fā)生后，不僅對提升機(jī)和井筒裝備有很大的傷害，而且處理這種事故的過程也存在很大的風(fēng)險(xiǎn)，需要井筒維修工從裝載站攀爬到過裝的箕斗上，使用鐵鏟將多裝的煤炭鏟出，或者使用手拉葫蘆打開箕斗下部扇形閘門，將多余煤炭放入井底[4-5]。

2 余煤保護(hù)

為了消除上述風(fēng)險(xiǎn)，西門子（中國）的工程師在與現(xiàn)場維護(hù)的工程師多次交流后，編制了通過交鉤定子電流判斷箕斗內(nèi)是否有余煤的程序。

交鉤位置，就是兩個(gè)箕斗在井筒內(nèi)相遇的位置。在這個(gè)位置，兩個(gè)箕斗的主提升鋼絲繩和平衡鋼絲繩等長，被認(rèn)為兩箕斗在此時(shí)的重量差只等于提升的煤炭重量。而交鉤位置也是在提升的勻速段，電動(dòng)機(jī)的定子電流與提升重量成正比，通過定子電流可以計(jì)算出提升重量。正常情況下，通過定子電流計(jì)算出的提升重量與裝載站稱重傳感器計(jì)算出的重量值是一致的。

當(dāng)下放的箕斗中存在余煤時(shí)，兩個(gè)箕斗的重量差就會(huì)減小，定子電流也會(huì)減小，通過定子電流計(jì)算出的提升重量跟著減小。當(dāng)通過定子電流計(jì)算出的提升重量比裝載站稱重傳感器得到的重量值小10%時(shí)，認(rèn)為正在下放的箕斗內(nèi)存在余煤。

系統(tǒng)判斷出箕斗內(nèi)有余煤后，會(huì)禁止給這個(gè)箕斗裝煤，裝載站會(huì)自動(dòng)跨過裝煤環(huán)節(jié)，直接發(fā)送提升信號(hào)，將該鉤箕斗提升到卸載站，再卸載一次。每次給箕斗裝載后，都會(huì)給一個(gè)特定變量進(jìn)行置位，在該箕斗到達(dá)卸載并打開箕斗閘門后，才對這一變量進(jìn)行復(fù)位。這一變量串接在裝載站定量倉扇形門開啟的回路中，這一變量不復(fù)位，將不能開啟定量倉扇形閘門，無法向箕斗內(nèi)裝煤，出現(xiàn)余煤時(shí)，也會(huì)對這一變量進(jìn)行一次置位，所以能可靠地防止重復(fù)裝載的出現(xiàn)。

3 粘煤智能判斷與自動(dòng)處理

余煤保護(hù)雖然很好地避免了過載事故的發(fā)生，但每次余煤保護(hù)，都要浪費(fèi)一個(gè)周期的提升時(shí)間，這對于爭分奪秒的生產(chǎn)系統(tǒng)來講，是不能忍受的。如果延長卸載時(shí)間，則能避免一定比例的余煤現(xiàn)象，但這種方式同樣是不經(jīng)濟(jì)的。如果能通過一定的計(jì)算，判斷出煤粘性的變化、流速的變化或者裝載時(shí)間的變化，來決定卸載時(shí)間，則可以根據(jù)煤炭粘性的不同，規(guī)定不同的卸載時(shí)間，最大可能地避免余煤現(xiàn)象的發(fā)生。

裝載站的稱重傳感器是一直向系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)的，當(dāng)裝載站定量倉內(nèi)的煤炭到達(dá)額定重量，則停止給煤機(jī)或皮帶機(jī)的運(yùn)行。箕斗到達(dá)裝載站之后，系統(tǒng)記憶一個(gè)原始重量G1，打開定量倉的扇形閘門，當(dāng)定量倉內(nèi)的煤炭重量定于卸空設(shè)定值時(shí)，開始關(guān)閉扇形閘門，關(guān)閉扇形閘門之后，系統(tǒng)記憶一個(gè)最終重量G2，裝入箕斗內(nèi)的煤炭重量G=G1-G2。

從開定量倉扇形閘門開始計(jì)時(shí)，到關(guān)閉扇形閘門中止計(jì)時(shí)，所用時(shí)間T 與設(shè)定時(shí)間Tz進(jìn)行比較，當(dāng)T 大于Tz時(shí)，差值t=T-Tz。這個(gè)差值t 就是卸載站需要延長的時(shí)間。

曲軌卸載的卸載站，在箕斗到位停車后開始計(jì)時(shí)，正常情況下卸載時(shí)間設(shè)定值為Tx，當(dāng)本箕斗裝載時(shí)間差值t 大于0 時(shí)，本次卸載時(shí)間值為Tx+t，計(jì)時(shí)達(dá)到Tx+t 時(shí)，發(fā)送開車信號(hào)。

使用外加動(dòng)力卸載的卸載站，在箕斗到位后，首先發(fā)送停車信號(hào)，收到提升機(jī)停車抱閘的反饋后，使用油缸、氣缸或其他動(dòng)力開始推動(dòng)箕斗扇形門動(dòng)作。當(dāng)開箕斗扇形門到位后開始計(jì)時(shí)，正常情況下卸載時(shí)間設(shè)定值為Tx，當(dāng)本箕斗裝載時(shí)間差值t 大于0 時(shí)，本次卸載時(shí)間值為Tx+t，計(jì)時(shí)達(dá)到Tx+t 時(shí)，使用油缸、氣缸或其他動(dòng)力關(guān)閉箕斗扇形閘門，箕斗扇形閘門關(guān)閉到位后，發(fā)送開車信號(hào)[6]。

裝載站設(shè)定時(shí)間Tz與卸載站設(shè)定時(shí)間Tx的設(shè)定必須留有至少1 s 的余量，以抵消各種因素帶來的干擾。煤炭提升的工作流程是裝載-提升-卸載，所以該程序的計(jì)算和信號(hào)傳輸有足夠的時(shí)間，不會(huì)干擾原有程序的正常運(yùn)行。

4 結(jié)論

通過同一箕斗裝煤的時(shí)間長短，判斷煤的粘性，決定該箕斗卸載時(shí)間的長短，有效防止了余煤現(xiàn)象的發(fā)生。該方法在鄂爾多斯市營盤壕煤炭有限公司使用6 個(gè)月以來，余煤現(xiàn)象出現(xiàn)頻率降低了80%。該方法在裝載站定量倉與提升箕斗結(jié)構(gòu)類似的煤礦都可以使用，具有很高的推廣性。