煤礦提升機(jī)防二次裝載系統(tǒng)的設(shè)計及應(yīng)用

楊軍坤

【摘? 要】主井提升機(jī)箕斗在卸煤過程中可能出現(xiàn)原煤粘在箕斗里未卸載干凈的情況，即存在余煤。若箕斗在存在余煤的情況下再次下放裝載，則會造成箕斗二次裝載，超載會造成嚴(yán)重危害。論文提出了防二次裝載系統(tǒng)，介紹了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理，進(jìn)行了硬件設(shè)計、安裝，軟件設(shè)計、調(diào)試等工作，該系統(tǒng)已應(yīng)用于東龐礦主井，應(yīng)用效果較好，完善提升機(jī)保護(hù)功能，保證提升機(jī)安全、可靠運行，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

【Abstract】During the coal unloading process of the main shaft hoist skip， the condition may occur that the raw coal sticks in the skip and is not unloaded cleanly， that is， there is residual coal. If the skip is loaded again under the condition of residual coal， it will cause the secondary loading of the skip， and overload will cause serious harm. The paper puts forward the anti-secondary loading system， introduces the system structure and working principle， carries out the hardware design and installation， software design， debugging and other work， the system has been applied to the main shaft of Dongpang Mine， the application effect is good. It improves the protection function of the hoist， ensures the safe and reliable operation of the hoist， and improves the economic and social benefits.

【關(guān)鍵詞】防二次裝載;提升機(jī)保護(hù);安全;效益

【Keywords】anti-secondary loading; hoist protection; safety; benefits

【中圖分類號】TD63+3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2021）03-0195-02

1 引言

東龐礦主井提升機(jī)擔(dān)負(fù)著東龐礦主要提煤任務(wù)，在提升機(jī)箕斗卸煤過程中時常出現(xiàn)原煤粘在箕斗里未卸載干凈的情況。存在余煤的情況下再次裝載，箕斗會發(fā)生超載，造成對箕斗和鋼絲繩嚴(yán)重的損傷，嚴(yán)重時可能會引起墜斗，造成礦井停產(chǎn)事故。在提升機(jī)提煤松閘瞬間力矩電流建立的力矩還沒能達(dá)到提升如此超重負(fù)載，可能出現(xiàn)提升機(jī)反轉(zhuǎn)，后果不堪設(shè)想。超載提升需要很大的加速電流和勻速電流，對主電機(jī)的損害也很大。為了防止箕斗內(nèi)煤未卸干凈而再次裝載，保證主井提升機(jī)安全、可靠、高效運行，本文設(shè)計了提升機(jī)防二次裝載系統(tǒng)。

2 工作原理

主井提升系統(tǒng)，正常時采用雙鉤提升;井口煤倉出現(xiàn)擁堵或井底裝載系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，采用單勾提升，防二次裝載系統(tǒng)中設(shè)計了雙勾提升、單勾提升兩種工況對主井提升機(jī)進(jìn)行保護(hù)。此系統(tǒng)通過檢測提升機(jī)主電機(jī)運行在勻速段電樞電流的大小來判斷箕斗內(nèi)是否存在余煤。

2.1 雙鉤提升工況

提升機(jī)額定負(fù)載（16t）在勻速段的電機(jī)電樞電流為±2000A左右，若在勻速段電機(jī)電樞電流在-1800A～+1800A，則認(rèn)定此時正在下回的箕斗內(nèi)存在余煤。此時，繼電柜內(nèi)的-K83繼電器動作，-K83繼電器的輔助接點（9、3）斷開，造成信號系統(tǒng)閉鎖，警鈴發(fā)出報警聲。對于程序的設(shè)計，-K101繼電器的輔助接點（9、3）斷開也會出現(xiàn)裝卸載急停信號。此時，下回的箕斗到達(dá)井底后裝卸載急停而無法裝煤。

2.2 單鉤提升工況

提升機(jī)額定負(fù)載（16t）在勻速段的電樞電流為±2000A左右，單鉤下回正常電流在-20A～+20A，若下回電流在勻速段電流大于+200A或者小于-300A，則認(rèn)為箕斗中存在余煤，此時，虹潤儀表輔助接點動作，信號輸入至三菱PLC，PLC輸出Y0帶繼電器-K101的線圈動作，-K101繼電器的（9、3）輔助觸點斷開，造成信號系統(tǒng)閉鎖，警鈴發(fā)出報警聲，出現(xiàn)裝卸載急停信號。這樣箕斗到達(dá)井底后因為裝卸載急停信號而無法進(jìn)行再次裝載。

2.3 復(fù)位

如果需要復(fù)位來解除裝卸載急停，需箕斗東西均空開一勾或人工按主控柜后復(fù)位按鈕3s后方可解除裝卸載急停。

3 硬件安裝

①在提升機(jī)主控柜后安裝三菱FX2N-48MR-001型PLC作為防二次裝載系統(tǒng)的中央控制器，PLC的X0～X14分別作為信號輸入，Y0作為信號輸出帶繼電器-K101和警鈴。

②操作臺處安裝一臺HR-WP系列智能數(shù)字測量顯示控制器，虹潤表作為PLC信號采集、處理和輸入裝置，設(shè)置虹潤表參數(shù)，檢測電流大于+200A或者小于-300A，設(shè)置虹潤表參數(shù)37～42對應(yīng)電機(jī)電樞電流-300A～+200A，超出此范圍則虹潤表輔助接點AL1閉合，給PLC一個輸入信號。

③安裝繼電器-K83，由現(xiàn)有提升機(jī)電控系統(tǒng)控制，安裝繼電器-K101由三菱PLC輸出控制，把-K83的（9、3）輔助接點與-K101的（9、3）輔助接點串聯(lián)后引入裝煤信號系統(tǒng)中，用于裝卸載急停信號控制。

④從提升機(jī)電控系統(tǒng)中把東提煤信號、西提煤信號、東西單提信號、東齊平、西齊平、東-88m、西-88m等開關(guān)量信號按控制原理作為三菱PLC的輸入信號。

4 軟件設(shè)計及編程

系統(tǒng)程序設(shè)計的軟件設(shè)計流程如圖1所示。系統(tǒng)檢測提煤模式，確定是雙勾還是單勾提煤，在雙勾提煤模式下，系統(tǒng)檢測電機(jī)電樞電流在勻速段是否在-1800A～+1800A，如果是，提升機(jī)電控系統(tǒng)報煤未卸凈故障，-K101繼電器動作，裝卸載急停動作和警鈴報警，如不復(fù)位，則一直保持裝卸載急停二無法再次提煤，如復(fù)位則需東西斗各空勾運行一次后才可恢復(fù)正常提升。

在單勾提煤模式下，系統(tǒng)檢測電機(jī)電樞電流，檢測下回電流在勻速段是否大于+200A或者小于-300A，如果是，提升機(jī)電控系統(tǒng)報煤未卸凈故障，-K101繼電器動作，裝卸載急停動作和警鈴報警，如不復(fù)位，則一直保持裝卸載急停二無法再次提煤，如復(fù)位則需東西斗各空勾運行一次后才可恢復(fù)正常提升。

5 調(diào)試、運行、現(xiàn)場應(yīng)用

經(jīng)試驗，分別對主電機(jī)電樞電流信號進(jìn)行處理、調(diào)試和設(shè)定，對東提煤信號、西提煤信號、東西單提信號、東齊平、西齊平、東-88m、西-88m等開關(guān)量信號一一核對，對輸出保護(hù)進(jìn)行調(diào)試，再進(jìn)行現(xiàn)場試驗，該系統(tǒng)已在東龐礦主井原煤提升中投入應(yīng)用，效果較好，動作準(zhǔn)確可靠。

6 效益分析

該系統(tǒng)應(yīng)用以來，保證東龐礦機(jī)電設(shè)備安全可靠和高效運行。降低提升機(jī)運行故障率，排除了一個重大事故隱患。完善提升機(jī)保護(hù)系統(tǒng)，保證提升機(jī)運行效率。

6.1 經(jīng)濟(jì)效益分析

在安裝此系統(tǒng)前，東龐礦主井提升機(jī)平均每個月至少出現(xiàn)兩次因煤未卸干凈而造成的故障，每次故障需要耗費1h以上的處理時間，對原煤提升效率造成嚴(yán)重影響。原煤按500元/t計算（不是具體數(shù)據(jù)），提一勾載重為原煤16t，每小時可提升原煤34勾，減少經(jīng)濟(jì)損失：500×16×34×2=54.4萬元/月。

6.2 社會效益分析

系統(tǒng)應(yīng)用后，杜絕主井提升機(jī)箕斗重復(fù)裝載的情況，系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性得到大幅度的提高，節(jié)約人力和物力，降低提升機(jī)運行故障率，排除了一個重要的安全隱患，提升系統(tǒng)主電機(jī)、鋼絲繩、箕斗等一系列設(shè)備得到安全保障，有效提高了安全性和可靠性，同時，提高了原煤的提升效率。

7 結(jié)語

通過此防二次裝載保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計及應(yīng)用，能夠深入現(xiàn)場，理論結(jié)合實踐。采用PLC控制器控制，實現(xiàn)保護(hù)功能自動檢測、自動控制，保證東龐礦機(jī)電設(shè)備安全可靠和高效運行。在降低提升機(jī)運行故障率、排除事故隱患的同時，完善提升機(jī)保護(hù)系統(tǒng)，提高提升機(jī)運行可靠性和高效性，保證提升機(jī)的運行效率。

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