煤矿立井提升机安全高效技术改造

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摘 要：本文通过对立井提升系统存在的安全性能和提升能力上的缺陷，进行安全、高效技术改造，保证了矿井提升系统的安全性与矿井生产的有序性。

关键词：煤矿提升系统；安全设计；高效

中图分类号：TD53 文献标识码：A

一、概述

朱集东煤矿目前设有立井提升机5台，绞车队负责日常使用及检修工作。我队在日常工作中，在提高提升机安全性与高效性方面做了相关技术创新与改造，取得了良好的实用效果。

二、提高提升机安全性能

在提高提升机安全性能方面，绞车队主要完成了以下4个方面创新改造。

1 增加天轮闭锁的安全设计

提升机天轮检修主要内容包括：天轮轴承加油及换油、天轮游动轮及固定轮检查、天轮轴承、摩擦衬垫、轮毂偏摆检查等。在检修过程中，天轮检修信号传输主要由检修负责人在天轮平台持对讲机与井口联系，信号工所发信号一切听从井口检修负责人指挥。现场存在检修期间信号交叉传输或者对讲机传输信号不清晰或者通讯中断的安全隐患。通过在上、下天轮检修平台上增设了两个检修闭锁箱，将上、下检修平台闭锁按钮硬接点串接入车房220V控制安全回路中去。改进后，检修人员在天轮平台按下检修闭锁箱按钮，车房安全回路断电，绞车无法复位开车。天轮闭锁的设计消除了因为检修期间对讲机传输通讯故障、信号不清晰、信号工误发信号等原因引起的安全隐患。

2 电枢柜风机的安全设计

朱集东矿副井、矸石井绞车采用电枢换向的直流可逆系统拖动方案。为减少交流电源的谐波，采用两组晶闸管整流桥并联。控制电路采用西班牙C30A全数字调速装置。电枢柜是传动系统的核心部件，而电枢柜内冷却风扇为柜内核心电器元件进行散热，防止过温。在日常检修过程中发现由于厂家设计存在缺陷，电枢柜内风机不启动，绞车仍然可以正常运转，可能导致电枢柜核心部件过温，存在极大的安全隐患。针对现场出现的问题，为了保证电枢柜的安全运行将电枢柜风机控制空开F1的一对常开点加在安全回路中，F1开关如不送电，安全回路报紧急停车及一次提升故障，绞车将无法启动。上位机上显示的故障信息及时提醒检修人员查找原因，避免出现重大安全隐患和经济损失。

3 ACS6000系统整流单元产生的直流分量对DTC变压器的危害及防治办法

朱集东矿主井采用ACS6000传动系统，该套传动系统硬件主要包括整流单元，逆变单元，电容单元，电压限幅单元，控制与动力电缆的连接单元，励磁单元。在大功率开关电路中，由于负载往往是感性负载，因此，在开通-关断过程中会产生较大的感应电动势，为了保护开关器件不损坏，往往需要一只续流二极管来泄放产生的反向电动势，续流二极管要有较高的开关速度。每一个IGCT元件反并联一只续流二极管。当上桥臂上的IGCT关断时，通过下面的续流二极管续流，以保证电流的连续。对于上述的三相全控桥整流电路而言，直流分量在理想状态下往往是不会存在的，但在实际的运行过程中往往存在直流分量，具体原因主要是：（1）上下桥臂的开关元器件IGCT的导通压降不同，关断时间存在实际的误差，导致变压器副边的波形幅值不等；（2）系统在动态调制过程中，调制解调电路如出现输出波形不对称的情况，就会导致系统不平衡，从而产生直流分量。直流分量的存在会导致DTC变压器铁芯磁路饱和，加大了变压器的损耗，使DTC变压器发热，造成变压器绕组间的匝间隙短路或相间短路，引发事故。针对直流分量设计的预防方法主要有以下几点：（1）增加变压器的铁芯气隙，简单的说就是通过这种方法增加铁芯的磁阻。（2）在变压器原边绕组串联一个电容，通过电容的隔直通交作用限制直流分量。（3）减小控制电路的脉冲失真和驱动延时，检测变压器副边电压的周期变化，利用PI调节延时调整触发脉冲的宽度。（4）将直流分量经光纤送到接口板，由有软件判断直流磁化的程度，从而采取相应的处理措施，达到控制的目的。

4 滚筒式尾绳挡辊设计

传统设计中，尾绳挡梁挡块采用方钢作为主体结构，外侧浇注塑性耐磨材料，由螺栓固定在尾绳挡梁上，位置固定，对尾绳起到限位和保护的作用。但由于尾绳单位质量大、摆动频率高、方向不确定性，传统挡块与尾绳之间为滑动摩擦力，磨损情况严重，且塑性耐磨材料磨损后，由于检修不便，如不及时更换该尾绳挡梁，尾绳与方钢之间产生刚性滑动摩擦，尾绳磨损加快，严重影响尾绳的使用寿命及提升安全。同时，尾绳挡梁位于井筒装备最下部，上下不便，传统尾绳挡梁质量大，体积大，检修不便，更换难度大。新型滚筒式尾绳挡辊的结构特点是采用塑性耐磨材料包裹的滚筒式挡辊，所述滚筒式挡辊是在可转动的滚筒上外裹塑性耐磨材料作为挡块，所述滚筒通过轴承设置在滚轴上；设置所述滚筒式挡辊布置在尾绳的四周，以相对设置的一对上挡辊和一对下挡辊形成封闭的呈矩形的尾绳防护空间。与已有技术相比，新型设计有益效果体现在：

（1）新型的结构设置使尾绳与挡块之间由刚性滑动摩擦改为柔性滚动摩擦，减少了尾绳所受的摩擦力，在起到传统设计同样效果的同时，大大提高了尾绳使用寿命。

（2）新型中挡辊结构简单，体积小、质量轻，检修方便，降低了劳动强度及检修成本。

（3）新型设计的挡块可更换使用，大大提高挡块的利用效率，降低了使用成本。

三、提高提升机运行效率

朱集东矿主井配备两台多绳摩擦式提升机，年设计提升能力400万t。2013年以来主井既要保证矿井提煤产量又要保证掘进出矸石任务，为保证矿井生产任务的完成对主井提升机循环时间进行优化。提升机初始运行方式下爬行距离为20m，速度0.5m/s，耗时42s，通过修改主控程序将爬行距离缩短至15m，爬行时间缩短10s，一台提升机运行工况按一天20h，每钩25t计算，则修改爬行距离之后两台提升机每年可增加产量T=2×340×（3600÷158-3600÷168）×25×20=450000t。

结语

经过一系列技术改造和创新，朱集东矿立井提升系统在安全性能和提升能力上都有了很大的提高，保证了矿井采煤、掘进需要，避免了提升系统事故的发生，为朱集东矿安全高效生产奠定了基础。

参考文献

[1]王宇星.矿井提升机的自动化控制[J].湖南有色金属，2001（03）.

[2]陈光银.提升机制动系统的性能优化与协调控制的研究[J].甘肃科技，2006（04）.