大功率落地式多繩摩擦輪提升機(jī)關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用研究

趙繼虎

（大同煤礦集團(tuán)同發(fā)東周窯煤業(yè)有限公司，山西大同037101）

大功率落地式多繩摩擦輪提升機(jī)關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用研究

趙繼虎

（大同煤礦集團(tuán)同發(fā)東周窯煤業(yè)有限公司，山西大同037101）

通過同發(fā)東周窯煤業(yè)有限公司副立井JKMD-3.25×4（I）型多繩摩擦輪式提升機(jī)過卷過放緩沖裝置、操車聯(lián)動閉鎖裝置、提升滑動監(jiān)控和狀態(tài)監(jiān)控裝置等關(guān)鍵技術(shù)的研究，分析了大功率落地式多繩摩擦輪式提升機(jī)在千萬噸高產(chǎn)高效礦井中深部煤層開采立井提升機(jī)中應(yīng)用。

大功率；多繩提升機(jī)；關(guān)鍵技術(shù)；應(yīng)用研究

1　概況

大同煤礦集團(tuán)同發(fā)東周窯煤業(yè)有限公司是設(shè)計(jì)年產(chǎn)達(dá)10.0 Mt的大型現(xiàn)代化礦井。該礦井副立井提升選用JKMD-3.25×4（I）型多繩摩擦輪式提升機(jī)，承擔(dān)著礦井人員及3 t以下膠輪車的運(yùn)輸任務(wù)；其技術(shù)參數(shù)和性能指標(biāo)，在目前國內(nèi)外同類型礦井提升系統(tǒng)配套的機(jī)電設(shè)備中均屬一流；特別是配套選用的ABB盤式制動系統(tǒng)及ABB直流調(diào)速系統(tǒng)，技術(shù)十分先進(jìn)；另外，其他過卷過放緩沖裝置、操車聯(lián)動閉鎖裝置、提升滑動監(jiān)控和狀態(tài)監(jiān)控裝置等設(shè)備的選型均達(dá)到了國際領(lǐng)先技術(shù)水平。JKMD-3.25×4（I）型多繩摩擦輪式提升機(jī)的正確選型及合理配套，為我國煤礦中深部煤層開采立井提升提供了典范。

2　技術(shù)特征

（1）提升機(jī)規(guī)格型號：JKMD-3.25×4（I）；

（2）摩擦輪直徑×繩數(shù)：?3.25×4繩；

（3）天輪直徑×數(shù)量：?3.25×2套；

（4）最大靜張力：450 kN（實(shí)際靜張力353.8 kN）；

（5）最大靜張力差：140 kN（實(shí)際靜張力差91.3 kN）；

（6）鋼絲繩直徑：?36 mm；

（7）鋼絲繩出繩仰角：50°～53°；

（8）鋼絲繩間距：300 mm；

（9）襯墊摩擦系數(shù)：≥0.25；

（10）襯墊允許比壓：≥2 MPa；

（11）最大提升速度：8.08 m/s；

（12）最大加減速度：0.5 m/s2；

（13）提升高度：482.8 m；

（14）電機(jī)規(guī)格及參數(shù)：型號：Z560-4A，功率：1 000 kW，轉(zhuǎn)速：546 r/min，電壓：660 V；

（15）減速機(jī)速比：11.2∶1。

JKMD-3.25×4（I）大功率落地式多繩摩擦輪式提升機(jī)，配置?3.25×4雙閘盤摩擦墊，其摩擦襯墊為雙繩槽，一用一備；并可交替使用，大大增加了襯墊的使用壽命；同時配有撥繩裝置，當(dāng)繩槽需要維護(hù)更換時，備用繩槽馬上能夠投入使用，節(jié)約工時，檢修維護(hù)方便。

摩擦襯墊采用先進(jìn)的K25SC高性能摩擦材料，摩擦系數(shù)高（≥0.25），有力地提高了設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性能和安全性能，且安裝更換方便。

天輪和導(dǎo)向輪裝置，采用偏心布置，在輪子上裝有高分子耐磨工程塑料襯墊，大大地減少了鋼絲繩的磨損。

JKMD-3.25×4（I）型提升機(jī)，采用先進(jìn)的ABB盤形制動器，電—液聯(lián)合控制；配套中高壓液壓站，具有恒減速度和恒制動力矩二級制動兩種方式，安全性能高。

該提升機(jī)由4根鋼絲繩懸掛罐籠，鋼絲繩同時拉斷的概率極小，因而不需在罐籠上裝設(shè)斷繩防墜器，節(jié)約資金、安全可靠性能高。

提升載荷由4根鋼絲繩擔(dān)負(fù)，每根鋼絲繩承擔(dān)1/4負(fù)荷，因此鋼絲繩選型截面?。ú捎忙?6 mm），同時主導(dǎo)輪直徑相應(yīng)減?。ú捎忙?3.25）；節(jié)約成本，減少投入。

主導(dǎo)輪直徑減小，在同樣的提升速度時，多繩提升機(jī)可以采用高轉(zhuǎn)速電動機(jī)。因而，多繩提升機(jī)具有外形尺寸小、質(zhì)量輕、提升能力強(qiáng)、安全可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。

JKMD-3.25×4（I）型提升機(jī)，選用4繩偶數(shù)提升鋼絲繩，因而可以利用相同數(shù)量的左捻和右捻鋼絲繩，這樣，鋼絲繩在提升運(yùn)行中產(chǎn)生的扭力可相互抵消，從而減輕了罐籠因鋼絲繩扭力而產(chǎn)生的對罐籠的側(cè)向拉力，降低了運(yùn)行中的摩擦阻力，減輕了罐耳和罐道的單向摩擦，延長了罐道和罐耳的使用壽命。

JKMD-3.25×4（I）多繩提升機(jī)的鋼絲繩在主導(dǎo)輪上纏繞，對主導(dǎo)輪的寬度無纏繞要求，因而主導(dǎo)輪的寬度較單繩提升機(jī)較小，且纏繞位置是固定的，可以說是與井深無關(guān)。使得多繩提升機(jī)能適應(yīng)深井和載荷較大礦井的實(shí)際需要，這是多繩提升的最大優(yōu)點(diǎn)。

3　安全可靠技術(shù)

3.1過卷緩沖

JKMD-3.25×4（I）多繩摩擦輪式提升機(jī)過卷緩沖裝置，由兩個組合立柱和一根橫梁組成，立柱像罐道一樣固定在提升容器兩側(cè)的井架梁上。組合立柱由套柱和滑柱組合而成，滑柱可在套柱內(nèi)滑動，四根滑柱由橫梁橫擔(dān)著，滑柱上裝有壓輥組，套柱上裝有曲軌和吸能鋼帶。當(dāng)發(fā)生過卷時，提升容器推動橫梁，帶著滑柱運(yùn)動，壓輥組隨動，其中間壓輥受曲軌作用產(chǎn)生水平位移，迫使鋼帶在壓輥組中產(chǎn)生S形變形，吸能緩沖；橫梁運(yùn)動至極限位置時由套柱直接頂住，起到輔助防撞梁的作用，該裝置的選用和安裝將全速過卷過放的罐籠平穩(wěn)地停住并保證不再反向下滑（或反彈），其作用是事故發(fā)生后防止事故進(jìn)一步擴(kuò)大，屬于后備保護(hù)，是一種防止過卷造成的重大惡性事故的安全防護(hù)裝置。

3.2制動裝置

JKMD-3.25×4（I）多繩摩擦輪式提升機(jī)制動裝置，是提升機(jī)不可缺少的重要組成部分，也是最后一道、最關(guān)鍵的安全保障裝置，制動裝置的可靠性能直接關(guān)系到該提升機(jī)的安全運(yùn)行。制動力矩不足是導(dǎo)致提升設(shè)備過卷、放大滑等事故的直接因素。提升機(jī)配套先進(jìn)的ABB制動系統(tǒng)，該系統(tǒng)配置的盤形制動器裝置由4個支架，6對制動單元，12個制動頭組成，在油壓壓力釋放情況下，制動器杯式彈簧釋放壓力，促使閘靴上的閘襯壓靠制動盤，從而獲得制動力。該裝置因多副制動器同時使用，即使一副制動器失靈，也不會影響整個制動力矩，故具有可靠性高、制動力矩可調(diào)性好、慣性好、靈敏度高、重量輕、安裝維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。它有效杜絕了提升機(jī)事故的進(jìn)一步擴(kuò)大，是一種后備保護(hù)。

3.3滑動監(jiān)控

JKMD-3.25×4（I）多繩摩擦輪式提升機(jī)滑動監(jiān)控系統(tǒng)主要包括滑動監(jiān)測和消除提升鋼絲繩滑動的裝置。在提升機(jī)運(yùn)行中，通過光電編碼器和單片機(jī)組成的監(jiān)測儀對滑動速度進(jìn)行監(jiān)測和判斷，如果發(fā)生滑動，即進(jìn)行報(bào)警，斷開安全回路，實(shí)現(xiàn)摩擦輪制動，并利用特制的鋼絲繩制動機(jī)構(gòu)的作用制動住提升系統(tǒng)，實(shí)施滑動保護(hù)。該裝置對提升系統(tǒng)起到了輔助制動效果，屬于后備保護(hù)。對提升機(jī)實(shí)現(xiàn)了滑動報(bào)警和鋼絲繩制動功能。

3.4張力自動平衡

JKMD-3.25×4（I）多繩摩擦輪式提升機(jī)張力自動平衡裝置是利用液壓連通器原理，結(jié)合懸掛器使用，使多繩摩擦提升機(jī)的鋼絲繩在提升中自動平衡。該裝置可及時有效發(fā)現(xiàn)鋼絲繩張力的不平衡并進(jìn)行維修，還可有效減少或消除提升過程中各繩間的張力不平衡。通過現(xiàn)場使用，此裝置對降低摩擦襯墊底磨損，提高鋼絲繩使用壽命具有較佳的效果；還能預(yù)防由于鋼絲繩張力不平衡而造成的事故。

3.5聯(lián)動閉鎖

JKMD-3.25×4（I）多繩摩擦輪式提升機(jī)操車聯(lián)動是井口、井底相關(guān)機(jī)械電器設(shè)備按照設(shè)計(jì)的程序，在規(guī)定的閉鎖條件下，自動循環(huán)動作，輔助罐籠完成提升任務(wù)。該提升機(jī)采用FCZ-I型操車自動化系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用可編程控制器實(shí)現(xiàn)集中控制的模式，井口、井底的機(jī)械設(shè)備采用全液壓傳動，分別由一個液壓泵站及液控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集中控制。FCZ-I型操車自動化系統(tǒng)對副立井井口安全事故起到了一定預(yù)防作用。

3.6狀態(tài)監(jiān)控

JKMD-3.25×4（I）多繩摩擦輪式提升機(jī)狀態(tài)監(jiān)護(hù)裝置具有若干后備保護(hù)功能，實(shí)現(xiàn)了提升盤式制動系統(tǒng)的性能監(jiān)測，具有對盤式制動器各制動閘閘瓦實(shí)際制動正壓力、制動缸工作阻力、空動時間、閘瓦開合狀態(tài)、制動系統(tǒng)最大工作油壓、工作殘壓的在線監(jiān)測，對制動系統(tǒng)的超限狀態(tài)具有預(yù)警提示；同時對提升機(jī)的運(yùn)行速度圖進(jìn)行實(shí)時跟蹤顯示；具有制動系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)，運(yùn)行速度圖的數(shù)據(jù)和圖形存儲記憶的“黑匣子”功能。此裝置的安裝使用，充分發(fā)揮了安全監(jiān)護(hù)作用，監(jiān)測所得的技術(shù)參數(shù)對設(shè)備維修維護(hù)起到了積極作用，大大縮短了檢修時間，提高了生產(chǎn)效率。

3.7首繩快速更換

JKMD-3.25×4（I）多繩摩擦輪式提升機(jī)首繩快速更換裝置通過電控箱控制整套設(shè)備的運(yùn)行實(shí)現(xiàn)快速安全換繩。其采用“舊繩帶新繩”的原理，按編制的PLC控制程序快速安全更換提升鋼絲繩；其中步進(jìn)送繩機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了換繩過程中的連續(xù)步進(jìn)換繩；防跑繩裝置采用“液壓松閘，彈簧抱閘”工作方式，實(shí)現(xiàn)對鋼絲繩的安全自鎖，同時在換繩過程中，實(shí)現(xiàn)了全方位的在線監(jiān)測，安全可靠性高。

3.8直流調(diào)速系統(tǒng)

JKMD-3.25×4（I）多繩摩擦輪式提升機(jī)ABB直流調(diào)速系統(tǒng)的安裝和使用，實(shí)現(xiàn)了速度控制和閉環(huán)電流控制的預(yù)定速度基準(zhǔn)值、恒加/減速控制、速度自動調(diào)節(jié)和啟動力矩預(yù)置、電樞/勵磁電流調(diào)節(jié)、過流保護(hù)等功能，具有功耗低，調(diào)速性能好，無機(jī)械沖擊等優(yōu)點(diǎn)；系統(tǒng)自動化高，保護(hù)齊全，安全性能高；減少了人工操作失誤率，生產(chǎn)效率大幅提高。

4　結(jié)語

JKMD-3.25×4（I）型大功率落地式多繩摩擦輪式提升機(jī)落戶于大同煤礦集團(tuán)同發(fā)東周窯煤業(yè)有限公司，并于2012年11月1日正式投入運(yùn)行。運(yùn)轉(zhuǎn)2年7個月，安全無事故，節(jié)能效果明顯，工作性能可靠，收到了良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

JKMD-3.25×4（I）型大功率落地式多繩摩擦輪式提升機(jī)體積小，鋼絲繩斷繩危害性小，提升高度大。安全可靠，技術(shù)水平高，同時具有國際領(lǐng)先技術(shù)水平的選型和合理的配套，為我國千萬噸高產(chǎn)高效礦井中深部煤層開采立井提升多繩摩擦輪式提升機(jī)的應(yīng)用發(fā)展提供了一個案例，具有極大的推廣價(jià)值。

［1］陳維健.礦井運(yùn)輸及提升設(shè)備［M］.北京：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2003.

［2］王林祥.煤炭機(jī)電工程師技術(shù)手冊［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，2012.

High Power Console Multi Rope Friction Wheel Hoist Key Technology Application Research

ZHAO Ji-hu
（Datong Coal Mine Group，TongFa Dongzhou Coal Co.，Ltd.，Datong037101，China）

A study on reliable key technology of the part of multi-ropes touch cha the wheeled lifting hoist that the type is JKMD-3.25x4（I）including overwinding overfalling buffer unit，coordinated locking control of machine operation unit，sliding and state monitor in lifting unit which is used in the vertical auxiliary shaft of Tongfa Dongzhou Colliery Coal Co.，Ltd.，it indicates that high-power console mode multi-ropes touch cha the wheeled lifting hoist can be regarded as a case for the applied development of ten million tons of high-yield and efficient lifting hoist of deep mine.It has great promotional value.

high-power；multi-ropes lifting hoist；key technology；application research

TD534

A文獻(xiàn)標(biāo)識碼：1009-9492（2015）12-0135-03

10.3969/j.issn.1009-9492.2015.12.039

趙繼虎，男，1970年生，山西平魯人，大學(xué)本科，高級工程師/國家注冊安全工程師。研究領(lǐng)域：機(jī)電設(shè)計(jì)、機(jī)電安全技術(shù)和管理。

（編輯：王智圣）

2015-06-18