立井防坠罐笼运行全程监测技术的研究与应用

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摘 要 本文通过对罐笼防坠器及罐道绳运行动态监控系统的组成部分、技术原理、工艺流程、系统优点及安全效益分析几方面进行介绍。结合实际工程体会，指出罐笼防坠器及罐道绳运行动态监控系统大大提高了立井提升的安全性，减少了检修人员的劳动量，体现“以科技为依托，靠科技来发展”的企业发展理念。

关键词 罐笼防坠器；罐道绳；监控系统

中图分类号TD534 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）57-0144-02

据统计，在煤矿生产与建设中，地面与井下提升的主要方式几乎90%都是立井提升。在国内，由于钢丝绳安全管理方面的手段不完善导致的断绳事故时有发生。以煤炭行业为例：据统计1949年~1995年，在全国发生的煤矿运输提升事故中，总计死亡19 871人，占煤矿死亡总人数的15.O6% ，仅次于瓦斯和顶板事故，是煤炭系统第三大灾难事故。在矿井提升过程中罐道钢丝绳和制动绳的断绳事故时有发生，因此加快立井提升机械化建设，是立井安全的关键因素之一。 提升设备是矿井生产系统中的一个重要环节，为了保证设备和人员的安全，国家有关安全规程规定“升降人员或物料的单绳提升罐笼必须装备可靠的防坠器”。

在中平能化集团建井工程处，因为井筒淋邦水比较大、环境较差、维护难度大，所以防坠器的使用存在着很多的问题，以中平能化集团十二矿北风井和十三矿风己4井施工使用状况来看，存在以下几点问题：

1）罐笼防坠器动作后没有缓冲；

2）如果防坠器出现误动作不清楚是哪个罐笼动作；

3）防坠绳松弛不容易发现；

4）抓捕器运行过程中动作失灵，导致抓捕器严重松绳，使钢丝绳缠绕勾头，造成提升钢丝绳的破坏，甚至造成罐笼在松绳后自由落体而冲断提升钢丝绳。

为克服以上问题，避免抓捕器失灵影响提升安全造成隐患，我们大胆尝试，首次使用了立井防坠器及罐道绳运行动态监控系统，该系统属于矿用防坠器智能监控装置。通过使用大大提高了立井提升的安全性，减少了检修人员的劳动量，体现“以科技为依托，靠科技来发展”的企业发展理念。

1 在二矿的成功应用

通过此技术我们对中平能化集团二矿三水平进风井进行了改造，二矿三水平进风井位于河南省平顶山市北部，井筒设计净直径7.0m，井深870m。立井提升采用2JKZ-3.6/12.97型矿井提升机，双GSL2/9/1/1防坠罐笼罐笼提升。罐笼防坠器及罐道绳运行动态监控系统，属于矿用防坠器智能监控装置，此装置主要由状态检测单元、核心控制单元、执行机构以及人机交互界面组成。状态检测单元主要由压力变送器及监测传感器组成，核心控制单元采用可编程控制器，执行机构为液压站及双油缸液压张紧装置，压力变送器安装在双油缸液压张紧装置下油口处，监测传感器系统安装在防坠缓冲器下方且围绕防坠缓冲绳设置， 压力变送器和监测传感器系统通过传感器接线箱连接集中控制台，主要检测各个油缸的压力,并把压力值传送到核心控制单元,核心单元根据内部设定的程序将实际值与设定值比较后控制系统根据其状态改变输出，核心控制单元负责接受检测的压力信号,然后根据信号的大小控制执行单元的动作来决定是否需要补压或泄压,以及产生报警信号等；集中控制台连接绞车控制单元与绞车控制系统形成闭锁，进一步提高提升系统的安全性，液压控制箱通过液压站连接双油缸液压张紧装置；人机交互界面采用工业平板触控电脑，安装工业组态软件可实时监测各个数据以及进行人性化的参数设置界面；不但可以依据每个矿井的参数做实时调节，还可以在立井提升系统中对防坠器是否动作和罐道绳张力大小进行实时监测监控，从而减小罐笼提升因误动作而引起的松绳、卡罐事故。

2 技术原理

公开了一种防坠器及罐道绳运行动态监控系统，属于矿用防坠器智能监控装置技术领域，本装置主要由状态检测单元、核心控制单元、执行机构以及人机交互界面组成。状态检测单元主要由压力变送器及监测传感器组成，核心控制单元采用可编程控制器，执行机构为液压站及双油缸液压张紧装置，压力变送器安装在双油缸液压张紧装置下油口处，监测传感器系统安装在防坠缓冲器下方且围绕防坠缓冲绳设置，压力变送器和监测传感器系统通过传感器接线箱连接集中控制台，主要检测各个油缸的压力,并把压力值传送到核心控制单元,核心单元根据内部设定的程序将实际值与设定值比较后控制系统根据其状态改变输出，核心控制单元负责接受检测的压力信号,然后根据信号的大小控制执行单元的动作来决定是否需要补压或泄压,以及产生报警信号等；集中控制台连接绞车控制单元与绞车控制系统形成闭锁，进一步提高提升系统的安全性，液压控制箱通过液压站连接双油缸液压张紧装置；人机交互界面采用工业平板触控电脑，安装工业组态软件可实时监测各个数据以及进行人性化的参数设置界面；有益效果是不仅可以依据每个矿井的参数做实时调节，还可以在立井提升系统中对防坠器是否动作和罐道绳张力大小进行实时监测监控，从而减小罐笼提升因误动作而引起的松绳、卡罐事故。

3 系统的优点

1）更有利于提升机司机做出及时准确的判断。如果提升机运行过程中出现超速，断电等紧急情况时，提升机安全回路断电，绞车停止运行。GSL2/9/1/1防坠罐笼防坠器动作，抓住抓捕绳，此时集中控制台即刻向绞车控制单元发出指令，使绞车停止运行并进行报警，提升机司机方反向拉动提升机，报警消除时，说明抓捕器动作已经解除。给提升机司机准确的判断，防止出现提升机反向提升过多钢丝绳打弯等；

2）方便提升吊挂人员检修和维护。罐笼提升运行过程中，每次抓捕器动作时，都会使天轮台上的防坠器中的钢丝绳伸长一定的长度，或者井底的铜螺栓被拉断，即给罐笼进行了缓冲也保护了防坠绳如果抓捕绳伸长量过长时，罐笼运行过程中抓捕绳摆动量增大，影响提升空间。降低了立井提升的安全系数，安装了LCS-C2B型应变式负荷传感器和控制仪表后，每根抓捕绳拉力大小直接显示在了显示仪上，抓捕绳拉力值超过显示仪上设置的上下限时，发出报警，提示应该紧固抓捕绳；

3）罐笼防坠器及罐道绳运行动态监控系统具有调节和监测功能：（1）调节功能：依据矿井的参数计算出每根罐道绳5张紧力的最大安全数值，调节液压张紧装置的供油压力至设定值，使罐道绳张紧达到最佳状态，确保矿井立井提升罐笼安全运行；（2)监控功能：罐道绳张紧检测传感器和防坠绳检测传感器采集的信号输送至集中控制台的信号采集端，集中控制台通过其中的PLC进行数据分析判断。对压力变送器和监测传感器系统输送的检测信号进行分析判断，据判断结果分别控制绞车控制单元和液压控制箱的运行；

4）方便工作人员的检修与维护。LCS-C2B型压力传感器和PPM-TC1C6-C数显控制仪表配合使用，仪表上显示的压力值随时都给维护人员一个警示信号。如果压力值超过下限，就说明应该紧抓捕绳了。给维护人员一个提示信号。

4 应用效果

1）对防坠器是否动作及罐道绳的张力是否超标进行实时监控，从而避免罐笼提升因误动作而引起的松绳事故，减少煤矿立井罐笼提升系统的安全隐患；

2）可以针对不同矿井提升罐笼的参数做实时调节，应用范围广；

3）检测信号灵敏、性能稳定、安装调试方便、快捷，便于推广使用。 立井防坠罐笼运行全程监测系统在二矿三水平进风井投入使用以来,运行可靠，大大增加了提升运行的安全系数，取得了良好的安全效益。

5 安全效益分析

该研究对由于制动钢丝绳和罐道钢丝绳在使用中被破坏而造成事故有着积极的作用，同时对于减轻钢丝绳检测人员的劳动强度也有重要的作用，减少人员伤亡和设备的损伤，从而产生显著的社会效益。可减少不合理更换钢丝绳而造成的大量资源浪费，提高检测钢丝绳的准确性和速度，提高劳动生产率，从而降低设备营运成本，提高设备的经济效益。

项目的完成可以解决目前罐道钢丝绳张紧自动化程度不高，首次对防坠器的运行动态监控，可以大大提高矿井提升机的安全可靠性。立井防坠罐笼运行全程监测技术解决了建井期间临时立井提升系统所存在的罐笼防坠器误动作时不能及时发现而给提升造成的安全隐患，大大提高了建井期间临时立井提升系统运行的安全系数，具有很好的推广价值。

参考文献

[1]矿井提升机故障处理和技术改造[M].化学工业出版社，2010.

[2]葛世荣.矿井提升机可靠性技术[M].中国矿业大学，1994.