煤礦主井提升系統(tǒng)增效改進(jìn)

摘 要：近年來煤礦不斷淘汰落后產(chǎn)能，提高先進(jìn)產(chǎn)能的擴(kuò)容改造勢在必行，主井提升系統(tǒng)往往是最關(guān)鍵的瓶頸，所以主井提升系統(tǒng)的增效改進(jìn)顯得特別迫切和必要。經(jīng)過分析，可以通過對提升速度圖的優(yōu)化、改造定量斗裝載方式、進(jìn)行提升系統(tǒng)自動化改造等措施，使主井提升系統(tǒng)的提升效率大大提高。

關(guān)鍵詞：提升機(jī)；行程—速度控制器；裝載系統(tǒng)；自動化

在煤礦生產(chǎn)中，提升系統(tǒng)是礦井的咽喉。主井提升系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著礦井原煤提升任務(wù)，其提升效率直接影響礦井的生產(chǎn)能力。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，采煤、運(yùn)輸設(shè)備向集成化、大功率方向發(fā)展，礦井開采產(chǎn)量逐年上升，主井提升量與礦井產(chǎn)量逐年提高的矛盾日益突出，主井提升能力不足成為礦井發(fā)展的瓶頸，邢東礦主井提升系統(tǒng)為立井提升，提升機(jī)為JKMD2.8×4 落地摩擦式提升機(jī)，箕斗最大載重9t，井口卸煤方式為曲軌卸載，井底采用定重自動裝載。為了提高主井提升效率我們進(jìn)行過反復(fù)論證，通過改造主井提升機(jī)、箕斗等固定設(shè)備來提高其效率，其技術(shù)難度較大，難以實施，然而縮短提升循環(huán)時間是目前比較可行的方法之一，具體從以下幾方面進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)。

一、提升速度圖的優(yōu)化

提升機(jī)在礦井的提升系統(tǒng)中起著核心作用，當(dāng)今提升機(jī)控制系統(tǒng)絕大部分都是計算機(jī)控制，其提升速度按照預(yù)先設(shè)定的提升速度圖運(yùn)行，速度的控制機(jī)構(gòu)是行程—速度控制器，行程—速度控制器是用于替代機(jī)械式深度指示器的裝置，主要功能是行程的顯示和提升速度控制。本礦行程控制器是采用兩臺計算機(jī)（PLC）實現(xiàn)對提升容器的行程控制、速度測量及顯示，并以行程為變量確定提升運(yùn)行的自動加減速點以及按S型曲線方式進(jìn)行速度給定，其還具有必備的過卷、過速等保護(hù)功能。本控制器計算機(jī)的行程反饋是通過光電式轉(zhuǎn)角─脈沖變換器（軸編碼器）實現(xiàn)的，通過測量主軸的軸轉(zhuǎn)角，在經(jīng)過計算機(jī)的計算并經(jīng)井筒開關(guān)信號校正，得出準(zhǔn)確的行程值，相對于機(jī)械式深度指示器，更準(zhǔn)確可靠。

具體優(yōu)化方案是在《煤礦安全規(guī)程》允許的范圍內(nèi)，調(diào)整減速點位置，在控制程序中對井筒減速點開關(guān)動作增加0.3s延時，行程控制器減速點距井口停車點縮短3m，為了降低機(jī)械沖擊，在井口與井中罐道交替位置采用二級減速，速度圖由原來的5段改進(jìn)為7段速度圖。由于提升機(jī)爬行速度為0.5m/s，經(jīng)過改進(jìn)其爬行距離縮短3m，全行程運(yùn)行時間大約縮短了6s。

二、裝載系統(tǒng)的改進(jìn)

主井裝載系統(tǒng)是礦井提升運(yùn)輸環(huán)節(jié)中一個主要的組成部分，隨著礦井生產(chǎn)能力的不斷提高，對礦井裝載裝置的工作能力和可靠性都提出了更高的要求，邢東礦主井裝載系統(tǒng)定量斗開門裝置原來采用是液壓傳動方式，缺點為：定量斗開門裝置動作慢，液壓站維護(hù)工作量大，已經(jīng)不適應(yīng)高產(chǎn)、高效礦井生產(chǎn)要求。我們需要對影響主井提升時效的定量斗開門裝置進(jìn)行改造，改造后的裝置應(yīng)當(dāng)具備以下優(yōu)點：首先裝載速度快，定位必須精確；其次維護(hù)工作量小，改造資金少；再次結(jié)構(gòu)尺寸合適，易布置；改造后還要動作穩(wěn)定性高，設(shè)備使用壽命長。經(jīng)過大量的市場調(diào)研，決定對主井裝載系統(tǒng)定量斗開門裝置選用氣壓傳動方式，由于采用新型氣缸，克服了液壓油缸和傳統(tǒng)氣缸的不足，可靠性較強(qiáng)，利用該改造方案，可較好的解決原系統(tǒng)存在的不足，大大提高了主井提升系統(tǒng)的裝載能力，以達(dá)到提高主井提升系統(tǒng)提升效率的目的。

改造實施方案：將裝載系統(tǒng)定量斗開關(guān)門裝置由原來液壓油缸傳動方式改成風(fēng)動氣缸傳動方式，可以縮短定量斗開關(guān)門時間，從而縮短整個提升的循環(huán)時間，達(dá)到了增產(chǎn)增效目的。從井下主風(fēng)管將風(fēng)引至裝載硐室風(fēng)包中，更改優(yōu)化自動裝載系統(tǒng)PLC（可編程控制器）的程序，通過先導(dǎo)式雙電控二位四通電磁換向閥來控制氣缸的往復(fù)動作，從而實現(xiàn)氣動方式開關(guān)門。

經(jīng)過以上改進(jìn)，采用新型氣缸來代替液壓油缸后，裝載速度加快，定位準(zhǔn)確，動作穩(wěn)定。針對氣動式裝載裝置存在的噪聲污染問題，我們通過把信號操作臺挪移到遠(yuǎn)離氣缸噪聲影響的地方。主井裝載系統(tǒng)定量斗開門裝置改造前平均開啟時間為21s，改造完成后平均開啟時間為14s；使整個提升系統(tǒng)循環(huán)時間減少了7s，達(dá)到了預(yù)期的效果。

三、自動化提升的改進(jìn)

由于當(dāng)今提升機(jī)的數(shù)字化應(yīng)用，使得自動化提升成為了可能。在原有程序中增加自動及半自動運(yùn)行的條件，同時在操作臺增加自動、半自動工況開關(guān)及運(yùn)行按鈕，在裝卸載及信號系統(tǒng)閉鎖滿足條件時，通過內(nèi)部程序的計算并輸出，實現(xiàn)半自動或自動開車，縮短休止時間。自動及半自動的運(yùn)行，只能夠在提煤的工況下實現(xiàn)。

為了提高自動化運(yùn)行下的可靠性，在控制程序中增加等速段提升負(fù)載監(jiān)視。當(dāng)?shù)人俣翁嵘俣萔≥7m/s且電流I≤1300A時，控制系統(tǒng)報警，警示下放的箕斗可能煤沒有卸干凈，這時需要確認(rèn)箕斗情況后再進(jìn)行下勾裝載操作，防止出現(xiàn)壓箕斗事故發(fā)生。

提升機(jī)的制動性能是其安全運(yùn)行的重中之重，為了箕斗到停車位后能準(zhǔn)確停車，在制動控制中加入貼閘皮油壓功能，即在箕斗即將到達(dá)停車位前0.5m位置，降低閘電流，使制動閘皮基本與制動盤貼合，保證準(zhǔn)確停車。

在提升機(jī)控制程序中增加減速段定點速度保護(hù)功能，它對限速保護(hù)起到后備保護(hù)功能，當(dāng)行程控制器限速功能失效時它可以起到定點速度保護(hù)作用。在減速階段分別對7m/s、4m/s、2m/s對應(yīng)的點進(jìn)行監(jiān)視，以判斷減速是否有效，如果對應(yīng)點的瞬時速度大于以上標(biāo)稱值則主控輸出“超速”故障，安全回路斷電提升機(jī)實行緊急制動，提高了提升機(jī)運(yùn)行的可靠性。

計算機(jī)控制不僅提高了設(shè)備可靠性，也提高了設(shè)備的運(yùn)行效率。通過對提升機(jī)的自動化改造不僅提高了安全可靠性，也縮短了人工操作的時間。

四、結(jié)語

通過以上對主井提升系統(tǒng)的優(yōu)化和改進(jìn)，不僅提高了設(shè)備的運(yùn)行效率，增強(qiáng)了礦井適應(yīng)市場的抗風(fēng)險的能力，為今后礦井發(fā)展創(chuàng)造了有利條件，也使設(shè)備運(yùn)行安全、可靠性大大提高，降低了事故率，達(dá)到了一舉兩得的效果。

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作者簡介：商栓虎（1974-），男，漢族，河北邢臺人，機(jī)電工程師，現(xiàn)從事煤礦機(jī)電工作。