多繩摩擦提升機(jī)尾繩常見故障的解決方案研究

胡少銀 唐兵

摘 要：本文闡述了淮南礦區(qū)多繩摩擦提升機(jī)平衡尾繩的使用現(xiàn)狀和存在的問題，分析了淮南礦業(yè)集團(tuán)3座主力礦井提升機(jī)尾繩的使用現(xiàn)狀及常見故障，對比研究了扁尾繩與圓尾繩的優(yōu)劣，指出尾繩失效的主要原因，最后提出建議及解決方案。

關(guān)鍵詞：提升機(jī);扁尾繩;圓尾繩;使用壽命

中圖分類號：TD534文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2018）29-0064-03

Abstract： This paper expounded the current situation and existing problems of balancing tail rope of multi-rope friction hoist in Huainan mining area， analysed the current situation and common faults of tail rope of hoist in three main mines of Huainan Mining Group， compared and studied the advantages and disadvantages of flat tail rope and round tail rope， pointed out the main causes of tail rope failure， and finally put forward suggestions and solutions.

Keywords： hoist;flat tail rope;round tail rope;service life

1 歐洲多繩摩擦式提升機(jī)尾繩的選型趨勢

平衡尾繩主要包括扁平衡尾繩和圓股多層不旋轉(zhuǎn)尾繩兩種。

①歐洲國家多繩摩擦提升機(jī)尾繩選型趨勢。國外多繩摩擦式提升機(jī)更多推廣圓股多層不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩作為平衡尾繩，通常選用34×7、35×7或者18×19FC等有繩芯結(jié)構(gòu)，通過繩芯所含的防腐油來改善鋼絲繩內(nèi)部的自潤滑。

②根據(jù)環(huán)徑比例選型。在德國，尾繩設(shè)計環(huán)徑比小于50∶1時，必須選擇扁尾繩，而在比例外建議選用圓尾繩。在波蘭，這個環(huán)徑比為36∶1。扁尾繩的常用規(guī)格有8×4×7、8×4×14、8×4×19等。這些結(jié)構(gòu)無纖維繩芯，在最后一道制造工藝采用浸泡尾繩專用油脂T55方式進(jìn)行鋼絲繩的潤滑、防銹處理[1]。

③使用壽命對比。在歐洲，普遍認(rèn)為圓股多層不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩的使用效果優(yōu)于扁尾繩，若按照提升次數(shù)來估算使用壽命，扁尾繩普遍為60萬～70萬次，圓股不旋轉(zhuǎn)尾繩一般在80萬～100萬次。

④對扁尾繩的改進(jìn)。因為扁尾繩暴露面積大，易受外界刺激物影響，銹蝕已成為尾繩損壞的主要原因。近年來，國外推出了包膠扁尾繩，在歐洲某礦井使用這種包膠扁尾繩已12年。據(jù)德國DMT鋼絲繩檢測中心預(yù)測，該繩可使用15年，其提升壽命可達(dá)到220萬次。

⑤扁尾繩的柔韌性好，環(huán)徑比小。該繩常用于礦井建設(shè)。檢測方便，井下無法開展無損檢測時，便于目檢確定鋼絲繩受損程度，不扭轉(zhuǎn)，連接簡單。但是，扁尾繩暴露面積大，易受機(jī)械性損傷，易受外界物質(zhì)影響而銹蝕;與尾繩檔梁接觸面積大，易受損;大多數(shù)是無繩芯結(jié)構(gòu)，容易在無油的工作情況下工作，易磨損，易銹蝕;手工編織生產(chǎn)，生產(chǎn)效率低，標(biāo)準(zhǔn)化程度差，質(zhì)量不穩(wěn)定，生產(chǎn)成本高，后期維護(hù)成本高。

包膠扁尾繩的出現(xiàn)，克服了易銹蝕損傷的問題，但也存在一些缺陷，如彎曲半徑略大于一般扁尾繩，其制造成本是普通扁尾繩的3倍。

⑥圓尾繩的機(jī)械化生產(chǎn)，效率高，質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)成本低;有繩芯結(jié)構(gòu)，可以減少內(nèi)部磨損及銹蝕;后期維護(hù)檢測容易操作;相比普通扁尾繩，其不易受機(jī)械性損傷;與檔梁接觸面積小、磨損輕。圓尾繩的不足之處在于繩子的彎曲半徑大，彎曲受到一定限制，必須裝有旋轉(zhuǎn)裝置，增加了使用成本;一端需要在現(xiàn)場澆注，增加了現(xiàn)場風(fēng)險。

2 國產(chǎn)多繩摩擦提升機(jī)尾繩現(xiàn)狀

國內(nèi)煤礦多繩摩擦提升機(jī)多選用扁尾繩結(jié)構(gòu)，非煤礦井普遍選用圓股不旋轉(zhuǎn)繩結(jié)構(gòu)。扁尾繩普遍選用國產(chǎn)產(chǎn)品，進(jìn)口扁尾繩較少。但也有例外，如大屯煤電孔莊礦選用德國進(jìn)口圓股不旋轉(zhuǎn)尾繩，結(jié)構(gòu)為34×7，提升機(jī)為JKMD4×4，主提升繩為德國進(jìn)口6×36WS+FC結(jié)構(gòu)圓股繩，使用壽命為4年，在使用期間無問題。國產(chǎn)扁尾繩的使用壽命為2年左右。

3 多繩摩擦提升機(jī)尾繩受損情況分析

扁尾繩暴露面積大，磨損嚴(yán)重，尤其是子線磨損導(dǎo)致散股斷絲。由于暴露面積大，導(dǎo)致化學(xué)性能腐蝕，部分位置出現(xiàn)鋼絲變質(zhì)、脆化等反應(yīng)。易受損部位通常發(fā)生在罐籠或箕斗下部50～100m處。

圓尾繩卡頭處易受損，由于酸洗及熱澆注，導(dǎo)致該處化學(xué)制劑刺激以及受熱變形，內(nèi)應(yīng)力改變。懸掛端50～100m處易受損，是停車底部彎曲處。

因此，在使用中要加強(qiáng)觀察，及時發(fā)現(xiàn)子線受損，并進(jìn)行修補(bǔ)，以減少散股斷絲;改變尾繩檔梁材料及結(jié)構(gòu)，使滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦;定期對鋼絲繩進(jìn)行涂油維護(hù)，以減輕化學(xué)腐蝕及銹蝕，尤其是兩端50～100m處，可加強(qiáng)處理;改變圓股平衡尾繩的澆注工藝，避免受熱及化學(xué)腐蝕。

4 提升機(jī)尾繩使用效果的建議

4.1 對尾繩進(jìn)行失效分析

由于淮南礦區(qū)多為扁尾繩，使用壽命為一年半左右，報廢的鋼絲繩的鋼絲明顯會變脆。建議截取部分報廢尾繩的鋼絲進(jìn)行送檢分析。

4.2 加強(qiáng)尾繩的涂油維護(hù)

實踐表明，為了提升鋼絲繩的使用壽命，除了要正確選型、合理使用外，也要加強(qiáng)涂油維護(hù)。涂油維護(hù)能有效延長鋼絲繩的壽命，鋼絲繩油脂發(fā)揮著潤滑和防腐防銹蝕的有效作用。

潤滑作用，即減少摩擦阻力、磨損。使用中的尾繩會與井筒內(nèi)的尾繩檔梁產(chǎn)生摩擦，這種摩擦的頻率非常高，潤滑脂可減少摩擦，使鋼絲繩中鋼絲受力均勻，提高鋼絲的疲勞彎曲性能。通常情況下，潤滑脂在新繩階段均能起到潤滑作用，但隨著使用時間的延長，受環(huán)境因素和潤滑脂性能的影響，不良的潤滑脂會流失或脫落，無法形成油膜，從而失去潤滑作用，造成鋼絲繩的磨損和損壞，降低使用壽命[2]。

防腐防銹作用。井筒淋水、CO2、含硫氣體等惡劣環(huán)境及細(xì)菌對鋼絲的腐蝕作用，直接影響鋼絲繩的使用性能和使用壽命。油脂具有阻斷鋼絲、鋼絲繩與空氣的直接接觸，阻斷細(xì)菌的侵蝕和電化學(xué)反應(yīng)的作用，從而保護(hù)繩芯及鋼繩。

張集煤礦、丁集煤礦和朱集煤礦采用德國N113FS油脂對鋼絲繩進(jìn)行維護(hù)，效果良好，明顯提高了尾繩的使用壽命。

根據(jù)上述分析，現(xiàn)提出提升機(jī)尾繩維護(hù)的方案。

維護(hù)地點(diǎn)在箕斗/罐籠井下停車位置平臺，維護(hù)鋼絲繩前先對要噴涂的鋼絲繩使用高壓空氣清洗吹干，此工作和噴油工作配合進(jìn)行。提升機(jī)以0.5～2m/s速度運(yùn)行，全面維護(hù)一臺提升機(jī)尾繩大約需要30min。維護(hù)成本主要是鋼絲繩后期維護(hù)油脂，油脂的噴灑量取決于鋼絲繩的長度和直徑。1根500m長規(guī)格為8×4×19-216×34的扁尾繩，每米大約使用0.3L NYROSTEN N113 FS油脂。

方案一：根據(jù)情況，每季度或半年對尾繩進(jìn)行一次全面維護(hù);每月進(jìn)行一次距懸掛端50～100m的易損部位局部維護(hù)。以顧橋礦為例，按此方案，每季度一臺提升機(jī)尾繩全繩維護(hù)成本為17 600元，易受損區(qū)域維護(hù)成本每月2 200元，每季度6 600元。根據(jù)經(jīng)驗，維護(hù)鋼絲繩4～6次明顯延長鋼絲繩使用壽命3～6個月。

方案二：對于特殊鋼絲繩易銹蝕礦井，每月可進(jìn)行一次全面維護(hù)，噴涂4～6次明顯延長鋼絲繩使用壽命3～6個月。

4.3 對尾繩選型不當(dāng)情況進(jìn)行分析，嘗試更換進(jìn)口尾繩

經(jīng)過對淮南礦區(qū)幾座大型礦井的鋼絲繩近年來的使用情況進(jìn)行分析研究，筆者認(rèn)為，選型不當(dāng)是影響鋼絲繩使用壽命最主要的原因，建議采用分步實施的方式進(jìn)行進(jìn)口尾繩的替換。

4.3.1 顧橋煤礦（首、尾繩都進(jìn)行更換）。顧橋礦主井提升機(jī)尾繩解決方案見表1。顧橋礦井深811m，提升高度778m，JKMD5×4落地提升機(jī)。最大提升速度13m/s?；纷灾?0t（雙箕斗），最大靜張力120t，最大靜張力差44t，提升首繩原來使用進(jìn)口6×28TS三角股鋼絲繩，鋼絲繩直徑52mm，使用壽命8個月左右。報廢主要原因是嚴(yán)重疲勞斷絲。

2011年12月，由于緊急情況，臨時調(diào)換安裝了德國WDI圓股繩，結(jié)構(gòu)6×36WS-FC，繩徑為55mm。該繩使用8個多月無一處斷絲，情況良好。為了更好地提升鋼絲繩的使用壽命，建議在顧橋礦選擇一臺車對其首尾繩都進(jìn)行更換，首繩選擇圓股交互捻鋼絲繩，D/d比值選擇100∶1。尾繩選擇圓股不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩34×7結(jié)構(gòu)，尾繩使用壽命不低于80萬次，在顧橋礦主井使用壽命為4年以上。

顧橋礦主井現(xiàn)用尾繩型號：8×4×9，尺寸216×34，總長度866m，總破斷拉力157t，單重：19.876，根數(shù)2，主井每天工作21h，箕斗一次循環(huán)時間121s（其中提升時間115s，裝卸時間7s），每日運(yùn)行600次（一年21萬次），每鉤32t煤，尾繩使用壽命一年半。

4.3.2 丁集煤礦（可以嘗試更換圓尾繩或包膠扁尾繩）。丁集礦主井提升機(jī)尾繩解決方案見表2。

丁集礦主井井深875.5m，提升機(jī)型號為JKMD5×4落地提升機(jī)，最大提升速度10m/s。首繩現(xiàn)用6×28TS三角股鋼絲繩，每日運(yùn)行鉤次380鉤。主井2臺提升機(jī)連續(xù)三套鋼絲繩的使用壽命均在8個月左右。并非尾繩本身質(zhì)量不過關(guān)，從斷絲斷頭形式來看，主要是疲勞斷絲。經(jīng)向德國DMT檢測中心咨詢，他們認(rèn)為主要是尾繩選型不合適，應(yīng)當(dāng)選擇圓股交互捻鋼絲繩。為解決配重問題，可同時對尾繩進(jìn)行更換，采用圓尾繩或包膠扁尾繩。

4.3.3 潘三礦（更換進(jìn)口圓尾繩）。潘三礦主井提升機(jī)尾繩解決方案見表3。

潘三礦主井采用尾繩，原先使用6×37結(jié)構(gòu)不理想，現(xiàn)在采用34×7結(jié)構(gòu)，使用壽命在一年半左右，主要出現(xiàn)的問題是尾繩連接器卡頭處易銹蝕斷絲，尾繩連接處向下100m以內(nèi)易斷絲。主要原因是卡頭澆鑄采用酸洗熱金屬澆鑄，這種方法會損害鋼絲繩。同時，采用的尾繩旋轉(zhuǎn)器的質(zhì)量好壞也直接影響尾繩的使用壽命。

5 結(jié)語

多繩摩擦提升機(jī)平衡尾繩的正確選型及涂油維護(hù)，是避免或減少尾繩故障的有效方法和措施。從本次調(diào)研數(shù)據(jù)不難看出，多數(shù)礦井提升機(jī)的平衡尾繩宜選用圓股交互捻鋼絲繩或者包膠扁尾繩。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭鋒.摩擦式提升機(jī)扁尾繩的故障分析與解決方法[J].礦山機(jī)械，2010（4）：61-62.

[2]楊斌.摩擦式提升機(jī)尾繩及懸掛裝置優(yōu)化設(shè)計[J].煤礦現(xiàn)代化，2018（6）：178-180.