礦用提升機(jī)載荷監(jiān)測保護(hù)裝置的應(yīng)用

徐 靜

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)機(jī)電設(shè)備中心， 山西 大同 037003）

引言

提升系統(tǒng)在煤礦生產(chǎn)活動中至關(guān)重要，其主要涉及到人員、輔料、礦產(chǎn)資料的輸送。超載或欠載對提升機(jī)的安全運(yùn)行都造成了極大的安全隱患。在立井提升過程中因?yàn)榭ü蕖⒌V車掉道、松繩、二次裝載等因素極易造成重大安全事故。因此，對礦用提升載荷監(jiān)測保護(hù)裝置進(jìn)行改造設(shè)計(jì)。

1 提升機(jī)系統(tǒng)事故案例基本情況

在立井提升過程中提升容器因?yàn)榭ü蕖⒌V車掉道、松繩、二次裝載、下大件棚倉、容器凍在罐道中、配重失調(diào)等因素，造成了許多提升系統(tǒng)發(fā)生重大安全事故。

1.1 案例一：大同煤礦集團(tuán)白洞礦

2005 年9 月15 日大同煤礦集團(tuán)白洞礦主井提升機(jī)2 號箕斗由早班司機(jī)提升至卸載位置卸煤，卸煤過程中，箕斗內(nèi)裝有大矸石及雜物將扇形閘門棚住，扇形閘門未能復(fù)位，將箕斗卡在卸載點(diǎn)。此時，井架信號工無法發(fā)現(xiàn)該情況，發(fā)開車信號，司機(jī)正常開車，遂發(fā)生松繩，逐漸松繩盤繞在箕斗上方，在鋼絲繩重力作用下棚住的矸石及雜物等塌落，扇形閘門復(fù)位，箕斗在井筒內(nèi)瞬間跌落，在加速度作用下導(dǎo)致鋼絲繩斷裂，最終箕斗墜落至井底，在墜落過程中對井筒裝備、井筒、主井底都造成了重大創(chuàng)傷。

1.2 案例二：大同煤礦集團(tuán)晉華宮礦

2006 年 1 月 3 日 19 時 12 分，大同煤礦集團(tuán)晉華宮礦副井提升機(jī)司機(jī)聽到向上慢提的信號時，正常開車，但絞車出現(xiàn)滾筒反轉(zhuǎn)，并且速度明顯加快，經(jīng)手閘手柄、主令手柄扳到零位、踩腳踏緊急制動開關(guān)等都未能將絞車制動，隨后一聲悶響，絞車停止運(yùn)行，發(fā)生過卷事故，造成2 人死亡，11 人受傷。提升機(jī)電控系統(tǒng)在重載慢提的工況下，提升機(jī)的拖動力矩建立時間長，使其在低速重載啟動工況下出現(xiàn)溜車；同時，在溜車過程中絞車的安全控制系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生異常沒有按設(shè)定進(jìn)行動作，未實(shí)現(xiàn)安全制動是引起事故的直接原因。以上案例總結(jié)出立井提升系統(tǒng)在載荷上容易出現(xiàn)的問題：單繩纏繞式絞車提升中出現(xiàn)的問題包括：超載、欠載、松繩；多繩摩擦式絞車提升中出現(xiàn)的問題包括：超載荷差、打滑[1-2]。

2 提升機(jī)載荷監(jiān)測保護(hù)裝置的安裝實(shí)施方案

2.1 安裝運(yùn)行情況

安裝在提升機(jī)天輪帶座軸承下方的稱重傳感器（如圖1）實(shí)時捕捉天輪的載荷數(shù)據(jù)，并通過稱重計(jì)算器進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)記錄，該數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娍叵到y(tǒng)PLC 內(nèi)；通過安裝在提升機(jī)主軸上的轉(zhuǎn)速傳感器并結(jié)合井筒固有深度及位置傳感器共同判斷，可以得出提升容器在井筒內(nèi)實(shí)時位置的實(shí)時載荷值。提升容器在正常運(yùn)行過程中，將稱重傳感器（如圖2）所捕捉的天輪載荷給定值范圍存入PLC 內(nèi)（如下頁圖3）。提升過程中，如實(shí)時載荷明顯大于或小于給定值的范圍，即出現(xiàn)載荷異常情況，提升機(jī)的報(bào)警系統(tǒng)或安全回路保護(hù)系統(tǒng)立即報(bào)警或斷電。

2.2 產(chǎn)品構(gòu)成

如下頁圖4 所示，提升機(jī)載荷監(jiān)測保護(hù)裝置所涉及的設(shè)備包括提升機(jī)、提升容器、提升鋼絲繩、天輪、稱重傳感器、稱重積算器、可編程控制器、轉(zhuǎn)速傳感器、位置傳感器[3]。

2.3 功能總結(jié)

1）對罐籠全程監(jiān)測，數(shù)字化精確記錄罐籠在井筒內(nèi)任一位置的實(shí)時載荷數(shù)值，確保罐籠上上下下安全提升。在罐籠提升過程中，如果出現(xiàn)卡罐、礦車掉道、松繩或打滑等現(xiàn)象時，載荷瞬間變化較大，系統(tǒng)立即判斷載荷異常，先報(bào)警、提升機(jī)停止運(yùn)行。

圖1 稱重傳感器安裝位置

圖2 稱重傳感器

圖3 電控系統(tǒng)顯示情況

2）當(dāng)載荷監(jiān)測裝置發(fā)現(xiàn)箕斗未能卸載完畢時，載荷監(jiān)測系統(tǒng)準(zhǔn)確測量出箕斗余煤的準(zhǔn)確噸位，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)人工補(bǔ)償、智能補(bǔ)償兩種功能，從而確保避免在未知狀態(tài)下二次裝載所造成的超載現(xiàn)象發(fā)生，確保提升系統(tǒng)安全、有效運(yùn)行。

3）能夠全程監(jiān)測箕斗運(yùn)行狀況，如出現(xiàn)箕斗在上口卸載位置被卡住、箕斗超載、箕斗欠載、鋼絲繩出現(xiàn)打滑等現(xiàn)象時立即報(bào)警，起到保護(hù)提升機(jī)安全作用。

3 改造效果

圖4 提升機(jī)載荷監(jiān)測裝置

1）改進(jìn)后的礦用提升載荷監(jiān)測保護(hù)裝置能夠較好地預(yù)防事故的發(fā)生，對提升系統(tǒng)的保護(hù)具有主動性，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的安全系數(shù)及效率。

2）防止提升機(jī)超載運(yùn)行，確保提升機(jī)在額定功率范圍內(nèi)運(yùn)行，有效地保護(hù)了人身安全，促進(jìn)了企業(yè)和諧發(fā)展。