安慶銅礦主井提升機(jī)系統(tǒng)反轉(zhuǎn)/過(guò)卷故障分析與處理

蔣妮娜，喬二鋒

(銅陵有色金屬集團(tuán)公司安慶銅礦， 安徽懷寧縣 246131)

1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

安慶銅礦主井提升機(jī)擔(dān)負(fù)著每年120萬(wàn)t的礦、廢石及部分材料的提升任務(wù)，采用國(guó)產(chǎn)JKMD4×4落地式多繩摩擦提升機(jī)，單箕斗—平衡錘提升方式。電氣控制采用的是ABB公司全數(shù)字直流控制系統(tǒng)，主控制器為AC410，拖動(dòng)控制系統(tǒng)為DCS600。

該提升系統(tǒng)有4種操作方式:自動(dòng)、手動(dòng)、備用、檢修。自動(dòng)方式:按照系統(tǒng)設(shè)定的速度圖，運(yùn)行中的啟動(dòng)、停車(chē)、裝載、卸載等操作完全由程序自動(dòng)控制，不需要操作人員介入。手動(dòng)方式:由卷?yè)P(yáng)司機(jī)通過(guò)操縱手柄進(jìn)行控制。備用方式:在遇到過(guò)卷等故障不能及時(shí)排除的情況下，通過(guò)切換至該開(kāi)關(guān)臨時(shí)將外圍保護(hù)切除，實(shí)現(xiàn)故障狀態(tài)下的低速開(kāi)車(chē)。檢修方式:當(dāng)進(jìn)行井筒、首尾繩檢查時(shí)，提升機(jī)以0.4 m/s的速度運(yùn)行，保障檢修人員的安全。

該系統(tǒng)按提升物料種類(lèi)又分為礦石提升模式和廢石提升模式，礦石模式卸載停車(chē)點(diǎn)標(biāo)高為+103.8 m，廢石模式卸載停車(chē)點(diǎn)標(biāo)高為+90.16 m，礦石和廢石共用一個(gè)裝載裝置，裝載點(diǎn)標(biāo)高為－666.66±1 m。提升機(jī)允許最大運(yùn)行速度為10.05 m/s，目前實(shí)際設(shè)定最高運(yùn)行速度為8.68 m/s。

井筒信號(hào)系統(tǒng)由多個(gè)檢測(cè)開(kāi)關(guān)組成，其信號(hào)數(shù)據(jù)送至主控器AC410進(jìn)行處理，井筒內(nèi)開(kāi)關(guān)分布如圖1所示。

BG1、BG2分別為井筒上、下過(guò)卷開(kāi)關(guān)

BG6、BG3分別為礦石卸載位置同步、停車(chē)開(kāi)關(guān)

BG7、BG4分別為廢石卸載位置同步、停車(chē)開(kāi)關(guān)

BG8為飛行同步開(kāi)關(guān)

BG10、BG11、BG12均為位置檢查開(kāi)關(guān)

BG5為下停車(chē)開(kāi)關(guān)

圖1 井筒內(nèi)提升系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)分布

停車(chē)開(kāi)關(guān)、同步開(kāi)關(guān)是箕斗位置檢測(cè)的重要開(kāi)關(guān)，停車(chē)開(kāi)關(guān)安裝在上、下停車(chē)點(diǎn)(即裝載、卸載位置)，同步開(kāi)關(guān)裝設(shè)在與卸載停車(chē)開(kāi)關(guān)標(biāo)高相同的位置，若提升機(jī)在卸載位停車(chē)，將觸發(fā)同步開(kāi)關(guān)動(dòng)作，則系統(tǒng)用該同步開(kāi)關(guān)的正確標(biāo)高值(控制程序設(shè)定的觸發(fā)此開(kāi)關(guān)時(shí)箕斗的標(biāo)高)更新系統(tǒng)計(jì)算得出的箕斗標(biāo)高值，以此對(duì)箕斗位置標(biāo)高進(jìn)行校正，消除標(biāo)高偏差。

該提升系統(tǒng)裝設(shè)有3個(gè)同步開(kāi)關(guān)，分別在礦石和廢石卸載點(diǎn)以及井筒中部，礦石卸載點(diǎn)的同步開(kāi)關(guān)標(biāo)高值為+103.80 m、廢石為+90.16 m。飛行同步開(kāi)關(guān)BG8裝設(shè)在+79.6 m的位置，在提升機(jī)運(yùn)行過(guò)程中觸發(fā)此開(kāi)關(guān)時(shí)，系統(tǒng)將對(duì)程序計(jì)算的位置標(biāo)高與該同步開(kāi)關(guān)的標(biāo)高(+79.6 m)進(jìn)行對(duì)比，若位置偏差超過(guò)3 m就報(bào)飛行同步故障，若不超過(guò)允許值則將程序內(nèi)位置標(biāo)高校正為+79.6 m。但目前因井筒環(huán)境較為惡劣，飛行同步開(kāi)關(guān)故障率極高，維護(hù)困難，因此未投入主控使用，程序中的飛行同步保護(hù)功能被取消。

2 故障現(xiàn)象

2013年，隨著安慶銅礦深部礦體的開(kāi)采，主井廢石提升量加大，系統(tǒng)連續(xù)滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行，期間提升機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)了以下問(wèn)題:從礦石提升模式轉(zhuǎn)換為廢石提升模式時(shí)，第一斗箕斗提升至距廢石卸載點(diǎn)約200 mm位置時(shí)出現(xiàn)卷?yè)P(yáng)機(jī)反轉(zhuǎn)故障，不能停車(chē)卸載，不能完成位置標(biāo)高的同步。隨后將操作方式轉(zhuǎn)換為手動(dòng)模式，并將電腦中箕斗的位置標(biāo)高修改為89 m之后，才可實(shí)現(xiàn)向上提升、停車(chē)、卸載，并完成標(biāo)高數(shù)據(jù)的同步，但在下一次切換為廢石提升模式時(shí)，會(huì)再次出現(xiàn)同樣的現(xiàn)象。而由廢石提升模式轉(zhuǎn)換至礦石提升模式時(shí)，提升第一斗達(dá)到礦石卸載點(diǎn)時(shí)，箕斗以0.4 m/s的速度沖過(guò)卸載點(diǎn)，觸發(fā)上過(guò)卷故障報(bào)警，安全回路斷開(kāi)，故障停車(chē)。

(1)專(zhuān)業(yè)知識(shí)培訓(xùn)。組織各專(zhuān)業(yè)總工程師就本專(zhuān)業(yè)的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容、重難點(diǎn)等內(nèi)容進(jìn)行授課，了解項(xiàng)目各階段勘察設(shè)計(jì)的工作流程，主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、線(xiàn)路方案、工程措施方案選擇需要考慮的主要因素和決策技巧。

3 故障原因分析

根據(jù)以上觀(guān)測(cè)到的故障現(xiàn)象，初步分析判斷為提升機(jī)控制系統(tǒng)內(nèi)部計(jì)算的箕斗位置標(biāo)高與實(shí)際位置標(biāo)高或設(shè)置的同步開(kāi)關(guān)的安裝位置(標(biāo)高)不一，導(dǎo)致系統(tǒng)測(cè)算的加、減速起、止點(diǎn)紊亂所致。減速起、止點(diǎn)提前，則箕斗達(dá)不到卸載點(diǎn)就反轉(zhuǎn)了;減速起止點(diǎn)推后，則箕斗到達(dá)卸載點(diǎn)時(shí)仍有較高的速度不能停車(chē)而沖過(guò)卸載點(diǎn)，導(dǎo)致過(guò)卷;也可能因?yàn)橛?jì)算標(biāo)高與實(shí)際標(biāo)高不一致，發(fā)生虛報(bào)過(guò)卷故障。

提升機(jī)在自動(dòng)模式下，系統(tǒng)在卸載點(diǎn)完成標(biāo)高數(shù)據(jù)同步后，箕斗向下自動(dòng)運(yùn)行至裝載點(diǎn)，裝載完成后上行至卸載點(diǎn)停車(chē)，并完成位置標(biāo)高的同步。如果所設(shè)置的同步開(kāi)關(guān)不在正確的標(biāo)高位置，系統(tǒng)運(yùn)行則會(huì)出現(xiàn)紊亂。

提升機(jī)(箕斗)行程如圖2所示，其中:

LD01為礦石卸載點(diǎn)的正確標(biāo)高值(觸發(fā)礦石卸載點(diǎn)同步開(kāi)關(guān)時(shí)，系統(tǒng)認(rèn)定的箕斗位置標(biāo)高值);LDW1為廢石卸載點(diǎn)的正確標(biāo)高值;LD02為礦石卸載點(diǎn)同步開(kāi)關(guān)實(shí)際安裝位置的標(biāo)高值;LDW2為廢石卸載點(diǎn)同步開(kāi)關(guān)實(shí)際安裝位置的標(biāo)高值;LL為礦石/廢石裝載點(diǎn)的正確標(biāo)高(礦石與廢石裝載點(diǎn)相同)。則提升礦石的行程從H01變?yōu)閷?shí)際的H02;提升廢石的行程從HW1變?yōu)閷?shí)際的HW2。

礦石卸載點(diǎn)標(biāo)高偏差為:ΔL0=LD02－LD01;

廢石卸載點(diǎn)標(biāo)高偏差為:ΔLW=LDW2－LDW1。

圖2 提升機(jī)行程示意

根據(jù)以上設(shè)定，可以計(jì)算出箕斗從上端有偏差的卸載點(diǎn)完成標(biāo)高同步后，下行致裝載點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)計(jì)算得出(顯示)的標(biāo)高:

從廢石提升模式轉(zhuǎn)換為礦石提升模式第一斗提升至礦石卸載位時(shí)，箕斗的計(jì)算標(biāo)高為:

如果礦石卸載位沒(méi)有標(biāo)高差，即ΔL0=0，而且廢石卸載位有標(biāo)高差，且ΔLW＞0時(shí)，從式(3)、式(4)分析可知:

(1)當(dāng)從礦石提升模式轉(zhuǎn)換為廢石提升模式第一斗，箕斗到達(dá)裝載點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)計(jì)算標(biāo)高與實(shí)際標(biāo)高一致，向上運(yùn)行時(shí)則按正確標(biāo)高進(jìn)行加、減速，到達(dá)正確的廢石卸載點(diǎn)標(biāo)高LDW1時(shí)，箕斗速度降到0值，在距實(shí)際卸載點(diǎn)LDW2差ΔLW的位置停車(chē)、反轉(zhuǎn)，不能觸發(fā)同步開(kāi)關(guān)，手動(dòng)操作達(dá)到實(shí)際廢石卸載位時(shí)，箕斗的計(jì)算標(biāo)高超過(guò)了設(shè)定的同步標(biāo)高值LDW1，因而觸發(fā)過(guò)卷報(bào)警，只有人為將計(jì)算標(biāo)高調(diào)低，系統(tǒng)認(rèn)定沒(méi)有過(guò)卷，才能進(jìn)行手動(dòng)操作;

(2)而從廢石提升模式轉(zhuǎn)換為礦石提升模式，第一斗在裝載位置時(shí)，計(jì)算標(biāo)高低于實(shí)際標(biāo)高ΔLW，系統(tǒng)減速起、止點(diǎn)后移，致使箕斗達(dá)到卸載點(diǎn)時(shí)還有較高的速度而沖過(guò)卸載點(diǎn)，而此時(shí)其計(jì)算標(biāo)高值還沒(méi)有達(dá)到停車(chē)點(diǎn)，系統(tǒng)還沒(méi)有認(rèn)為發(fā)生了過(guò)卷故障，如果差值ΔLW過(guò)大，可能會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的提升機(jī)機(jī)械過(guò)卷事故。

4 故障處理

根據(jù)上述分析計(jì)算結(jié)果，由測(cè)量技術(shù)人員重新測(cè)量礦石、廢石卸載點(diǎn)的標(biāo)高，發(fā)現(xiàn)廢石卸載點(diǎn)同步開(kāi)關(guān)的標(biāo)高為+90.35 m與正確同步標(biāo)高值+90.16 m相差近0.2 m，礦石卸載位標(biāo)高沒(méi)有差異。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后，采取以下處理措施:

(1)按照正確同步標(biāo)高調(diào)整了廢石卸載位開(kāi)關(guān);

(2)恢復(fù)使用+79.6 m處的飛行同步開(kāi)關(guān)，解除了程序里的旁路;

(3)修改程序，在同步校正沒(méi)有完成時(shí)不允許箕斗自動(dòng)下行。

經(jīng)上述處理后，系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行。此次故障得出的教訓(xùn)是:同步開(kāi)關(guān)、位置檢測(cè)開(kāi)關(guān)是提升機(jī)自動(dòng)運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)施之一，安裝時(shí)一定要保證其位置標(biāo)高的準(zhǔn)確性，同時(shí)強(qiáng)調(diào)在系統(tǒng)維修時(shí)，不要隨意拆裝，否則將導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行紊亂，甚至可能引發(fā)嚴(yán)重的過(guò)卷事故。

［1］Advant Controller 410 – User’s Guide ABB Ltd.Printed in Sweden March，2001.

［2］晉民杰.提升機(jī)設(shè)計(jì)理論及現(xiàn)代化設(shè)計(jì)方法研究［M］.北京:國(guó)防工業(yè)出版社，2012.

［3］李瑞春，張桂芹.礦井提升設(shè)備使用與維護(hù)［M］.四川:機(jī)械工業(yè)出版社，2013.