礦井主提升系統(tǒng)綜合技術(shù)優(yōu)化改造研究

葛紅麗

（河南焦煤能源有限公司中馬村礦， 河南 焦作 454000）

1 工程概況

礦井提升系統(tǒng)為立井提升方式，主要用于進(jìn)風(fēng)、提矸、下料及上下人員等。它是聯(lián)系井下與地面的主要設(shè)備，對(duì)礦井生產(chǎn)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。近年來，由于我國(guó)礦山提升設(shè)備技術(shù)相對(duì)落后，故障率偏高，提升機(jī)在運(yùn)行中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)過卷、過放以及制動(dòng)失效等現(xiàn)象，嚴(yán)重制約了礦山的正常生產(chǎn)。因此，通過對(duì)提升機(jī)重要環(huán)節(jié)進(jìn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)監(jiān)控，并利用本地監(jiān)控系統(tǒng)連接上位機(jī)，通過網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)將檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸至調(diào)度監(jiān)控中心及系統(tǒng)生產(chǎn)廠家，便于更好地監(jiān)控與管理，有效提升礦井提升機(jī)的安全、穩(wěn)定性。

2 礦井主提升系統(tǒng)升級(jí)改造

2.1 電控系統(tǒng)的優(yōu)化改造

主副井提升電控系統(tǒng)是保證煤礦提升安全的核心部分，若電控系統(tǒng)存在問題或故障，就可能產(chǎn)生較大事故。隨著控制、計(jì)算機(jī)、通信和網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的發(fā)展，為實(shí)時(shí)監(jiān)視電控系統(tǒng)運(yùn)行情況，在主副井提升機(jī)電控系統(tǒng)接口處連接HINET M系列智能網(wǎng)關(guān)，并在礦網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器設(shè)置IP 地址，廠家和上級(jí)主管單位可以通過Internet 網(wǎng)絡(luò)訪問、監(jiān)視礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)是否良好，是否存在安全隱患，并及時(shí)通知礦井進(jìn)行處理或升級(jí)，避免了提升事故的發(fā)生，有效保證了提升系統(tǒng)的安全[1]。

2.1.1 實(shí)施方案

1）在電控系統(tǒng)采用24 V 電源，做為HINET M 系列智能網(wǎng)關(guān)的電源。

2）在提升機(jī)電控系統(tǒng)接口處使用數(shù)據(jù)線連接HINET M系列智能網(wǎng)關(guān)插口。

3）使用網(wǎng)線連接礦服務(wù)器與HINET M 系列智能網(wǎng)關(guān)。

4）使用電腦設(shè)置HINET M 系列智能網(wǎng)關(guān)的IP地址、子網(wǎng)掩碼等數(shù)據(jù)。

5）下載專用的系統(tǒng)軟件，使用賬號(hào)密碼登陸，便可在線監(jiān)測(cè)礦井主副井絞車房?jī)?nèi)電控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。

2.1.2 改造創(chuàng)新點(diǎn)及應(yīng)用

電控系統(tǒng)改造后可以時(shí)刻監(jiān)控主副井提升機(jī)電控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)存在的隱患或故障能夠在線處理，這對(duì)事故預(yù)判起到了良好的作用，有效保證提升系統(tǒng)的良好運(yùn)行。從改造完成后使用至今，應(yīng)用效果良好。在不影響主副井提升運(yùn)行的情況下，在線處理潛在隱患20 多次，保證了主提升系統(tǒng)的運(yùn)行安全。

2.2 提升系統(tǒng)上位機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)化改造

為了保證時(shí)刻監(jiān)視提升系統(tǒng)是否能夠良好運(yùn)行，是否存在潛在隱患，及時(shí)記錄生產(chǎn)中存在的相關(guān)問題等，通過在主、副井安裝上位機(jī)，有效的保證了提升系統(tǒng)的安全性能。

上位機(jī)采用臺(tái)灣研華工控機(jī)IPC-610，酷睿雙核1.2 GB，4 GB 內(nèi)存，1 TB 硬盤，配22″液晶彩顯，無線光電鼠標(biāo)。系統(tǒng)配備和PLC 通訊的接口卡、用于上網(wǎng)的接口卡。由上位計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，上位機(jī)與提升機(jī)主控系統(tǒng)通訊，用于顯示提升系統(tǒng)的過程狀態(tài)、曲線、數(shù)據(jù)記錄和報(bào)表、報(bào)警顯示，可通過該工作站在線對(duì)提升系統(tǒng)電控進(jìn)行故障查詢等。

從改造完成后使用至今，應(yīng)用效果良好。在不影響主副井提升的情況下，詳細(xì)記錄了工作中存在的問題以及在今后工作中值得關(guān)注的相關(guān)情況，效果顯著。今后，功能將會(huì)更齊全、更完善，有效保證主提升系統(tǒng)的運(yùn)行安全。

2.3 提升系統(tǒng)液壓安全制動(dòng)手自一體冗余系統(tǒng)優(yōu)化改造

原使用的液壓站沒有并聯(lián)冗余回油通道，為提高液壓制動(dòng)系統(tǒng)的安全可靠性，對(duì)其進(jìn)行升級(jí)改造。

如下頁圖1 所示，安全制動(dòng)手自一體冗余回油裝置手動(dòng)控制的并聯(lián)回油部分，是當(dāng)原液壓站和自動(dòng)控制的并聯(lián)回油通道在安全制動(dòng)都失靈時(shí)，采取的最后一項(xiàng)補(bǔ)救措施。它是純機(jī)械部分，不受電控部分影響。也就是原來液壓站參與制動(dòng)的電磁閥和本裝置參與冗余回油的兩個(gè)電磁閥，在失電不動(dòng)作或者閥芯堵塞導(dǎo)致無法回油制動(dòng)的情況下，都可以根據(jù)手動(dòng)閥上指示燈的指示推動(dòng)手動(dòng)閥，實(shí)現(xiàn)一級(jí)和二級(jí)制動(dòng)，避免事故的發(fā)生。

從以上分析可知，在不改變液壓站內(nèi)部設(shè)計(jì)的情況下進(jìn)行液壓站冗余系統(tǒng)改造，大幅提高了系統(tǒng)的可靠性。假如單獨(dú)系統(tǒng)的故障率為50%，而采取冗余系統(tǒng)后，就可以將故障率降低到25%，大大提高了安全生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益和安全效益。

2.4 閘間隙保護(hù)升級(jí)改造

提升裝置必須裝設(shè)閘間隙保護(hù)（彈簧疲勞保護(hù)和閘瓦磨損保護(hù)）裝置，當(dāng)閘間隙超過規(guī)定值時(shí)，能自動(dòng)報(bào)警或自動(dòng)斷電，由于傳統(tǒng)的閘間隙檢測(cè)保護(hù)方式陳舊，動(dòng)作不靈活，可靠性差，在實(shí)際使用中，故障率高，保護(hù)容易誤動(dòng)作而影響生產(chǎn)[2]。經(jīng)改進(jìn)后，動(dòng)作靈敏，該系統(tǒng)構(gòu)造簡(jiǎn)單，一個(gè)LX10 行程開關(guān)外殼，1 個(gè)固定螺栓將其固定在底座上，中間有絕緣物將其絕緣，成本低，極易維護(hù)管理，且不需要維護(hù)成本。

2.4.1 應(yīng)用情況

礦井提升機(jī)液壓制動(dòng)系統(tǒng)是保障提升機(jī)安全運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)之一，是提升機(jī)的最后一道防線，提升機(jī)閘間隙保護(hù)作為提升機(jī)保護(hù)裝置之一，顯得尤為重要。改裝后使用效果及產(chǎn)生的效益非常顯著。主要應(yīng)用在煤礦企業(yè)絞車液壓制動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)中，提高了液壓系統(tǒng)的工作可靠性和液壓系統(tǒng)保護(hù)安全性能。

2.4.2 效益分析

優(yōu)化改造切合實(shí)際，投資小，安全效益大，切實(shí)解決了主提升系統(tǒng)保護(hù)裝置存在的安全問題。該裝置充分利用廢舊材料，成本不足10 元。極易維護(hù)管理，且不需要維護(hù)成本，每年節(jié)約費(fèi)用約5 000 元。通過對(duì)提升系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，解決了因閘瓦磨損開關(guān)誤動(dòng)作造成的非正常緊急制動(dòng)的不安全因素，保證了提升系統(tǒng)及升降人員的安全。

2.5 井口、井底視頻裝置的設(shè)計(jì)與安裝優(yōu)化改造

由于礦井副井井口、井底信號(hào)房沒有安裝視頻顯示設(shè)備，信號(hào)工不能直接看到井口、井底的視頻畫面，全靠信號(hào)工打點(diǎn)信號(hào)進(jìn)行設(shè)備操作，存在安全隱患。

為了更安全地操作，消除此方面的潛在隱患，信號(hào)工能夠?qū)崟r(shí)看到井口進(jìn)、出車側(cè)以及井底進(jìn)、出車側(cè)的畫面，為副井井口、井底信號(hào)房設(shè)計(jì)了監(jiān)控視頻裝置，并進(jìn)行安裝[3]。

2.5.1 副井井口、井底視頻設(shè)計(jì)方案

視頻監(jiān)控系統(tǒng)由實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)、視頻處理系統(tǒng)及管理信息系統(tǒng)組成。實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集處理、存儲(chǔ)和反饋功能。視頻處理系統(tǒng)完成對(duì)各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，能在多操作控制點(diǎn)上切換多路圖像。管理信息系統(tǒng)完成各類所需信息的采集、傳輸、加工、處理，是整個(gè)系統(tǒng)的控制核心。

利用調(diào)度室中心機(jī)房原有的硬盤錄像機(jī)、視頻專用編碼器、交換機(jī)等設(shè)備，敷設(shè)一根光纜至副井口信號(hào)房，通過該光纜將中心機(jī)房光信號(hào)傳輸?shù)骄谛盘?hào)房和井底信號(hào)房。井口信號(hào)房和井底信號(hào)房配備光交換設(shè)備和礦用本安顯示器，通過光交換設(shè)備把光信號(hào)變?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)信號(hào)，接進(jìn)礦用本安顯示器內(nèi)顯示。

2.5.2 優(yōu)化改造創(chuàng)新點(diǎn)及應(yīng)用情況

井口、井底視頻裝置設(shè)計(jì)并安裝完成后，具有以下優(yōu)點(diǎn)：信號(hào)房信號(hào)工可以實(shí)時(shí)看到副井罐籠在井口、井底位置時(shí)的人員、車輛以及安全門等情況，確保信號(hào)工操作動(dòng)作無誤，有利于副井提升安全。副井井口、井底視頻裝置改造后，信號(hào)工能夠?qū)崟r(shí)看到井口進(jìn)、出車側(cè)以及井底進(jìn)、出車側(cè)畫面，有效保證了主提升系統(tǒng)的安全。副井井口、井底視頻裝置改造后，達(dá)到了預(yù)期的效果和目的，可以在井上下的各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行推廣，如井下排水系統(tǒng)、井上壓風(fēng)系統(tǒng)等，使用后可以實(shí)現(xiàn)無人值守。

3 結(jié)語

電控系統(tǒng)和上位機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)化后，若電控系統(tǒng)出現(xiàn)故障，華飛廠家將遠(yuǎn)程進(jìn)行維護(hù)，每年將節(jié)約維修經(jīng)費(fèi)約10 萬元。液壓站安全制動(dòng)手自一體冗余系統(tǒng)優(yōu)化改造，如果更換液壓站，將花費(fèi)資金約60萬元，升級(jí)改造花費(fèi)14 萬元，節(jié)約資金46 萬元。礦井主提升系統(tǒng)的綜合技術(shù)改造后，安全效益得到了很大的提升，經(jīng)濟(jì)效益也很可觀。