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      主井單繩纏繞式提升系統(tǒng)的升級改造

      2013-08-15 00:52:53
      科技傳播 2013年7期
      關(guān)鍵詞:主井提升機(jī)電控

      李 陽

      棗莊市留莊煤業(yè)有限公司,山東棗莊 277518

      1 概述

      主井提升系統(tǒng)擔(dān)負(fù)礦井原煤提升任務(wù),其提升效率直接影響礦井的產(chǎn)量和效益,隨著礦井現(xiàn)代化建設(shè)不斷進(jìn)步,采煤機(jī)械化程度提高,集中運(yùn)輸量大幅增加,然而井下煤倉容量較小,時常出現(xiàn)因滿倉而延時生產(chǎn)的現(xiàn)象,且主井提升機(jī)每日負(fù)荷運(yùn)行均近22 小時,已至提升極限,已成為制約礦井安全、穩(wěn)定生產(chǎn)的主要因素。提升系統(tǒng)長期處于滿負(fù)荷運(yùn)行,接近或超過設(shè)備最大承受能力,且使用年限長,磨損明顯,還有鋼絲繩為雙層纏繞,咬繩處磨損嚴(yán)重,鋼絲繩購置更換費(fèi)用支出較大。因此,主井提升系統(tǒng)改造勢在必行。留莊煤礦主井提升系統(tǒng)改造前后現(xiàn)場技術(shù)參數(shù)對比情況如下。

      改造前現(xiàn)場參數(shù)及工況:

      提升機(jī)型號:2JK-2.5×1.2/20

      提升機(jī)出廠日期:1989 年1 月

      提升機(jī)安裝日期:1989 年10 月

      最大靜張力[Fjm]=90kN

      最大靜張力差[Fjc]=55kN

      減速箱型號:XL-30/20

      變速比i=1:20

      電動機(jī)型號:JR157-8

      額定電壓:Ue=6kV

      額定功率:Pe=320kW

      額定轉(zhuǎn)速:740r/min

      電控系統(tǒng):TKD-D2-328PCG 礦井提升電控系統(tǒng)

      電控安裝日期:2002 年6 月

      改造后現(xiàn)場參數(shù)及工況:

      提升機(jī)型號:2JK-3×1.5/20E

      提升機(jī)出廠日期:2011 年1 月

      提升機(jī)安裝日期:2011 年11 月

      最大靜張力[Fjm]=135kN

      最大靜張力差[Fjc]=90kN

      減速箱型號:ZZL900-06-00

      變速比i=1:20

      電動機(jī)型號:YB500-8

      額定電壓:Ue=6kV

      額定功率:Pe=500kW

      額定轉(zhuǎn)速:741r/min

      電控系統(tǒng):TKD-NT-BP 全數(shù)字高壓變頻礦井提升電控系統(tǒng)

      電控安裝日期:2011 年8 月

      2 原提升系統(tǒng)存在的不足

      留莊煤礦主井提升機(jī)安裝于1989 年10 月,歷年以來承擔(dān)煤礦生產(chǎn)提升任務(wù),特別是1997 年核定生產(chǎn)能力65 萬噸以來,生產(chǎn)任務(wù)加重,主井提升機(jī)使用年限長,設(shè)備老舊,機(jī)械磨損明顯,電控系統(tǒng)老化,自動化程度低等成為制約礦井安全生產(chǎn)的絆腳石,具體表現(xiàn)在以下幾個方面:

      1)裝卸載系統(tǒng)采用人工打點(diǎn)、簡易通訊,與提升機(jī)電控系統(tǒng)未構(gòu)成足夠的信號安全閉鎖,且不能夠完成提升系統(tǒng)與裝卸載及其信號的自動化運(yùn)行,造成提升循環(huán)時間較長,裝卸載能力效率低下;

      2)提升系統(tǒng)設(shè)備老舊、滿負(fù)荷使用,造成提升機(jī)滾筒出現(xiàn)過開裂、變形、軸向竄動等機(jī)械故障,減速箱也出現(xiàn)過多次故障,提升機(jī)大部分主要部位都經(jīng)過維修、更換,各部位磨損嚴(yán)重;

      3)原采用2.5m×1.2m 滾筒,滾筒鋼絲繩纏繞為雙層纏繞,咬繩現(xiàn)象嚴(yán)重,在咬繩處鋼絲繩易產(chǎn)生斷絲,平均約4 個月~6個月需要更換兩根鋼絲繩,購置費(fèi)用支出較大;

      4)提升系統(tǒng)電控為PLC 可控硅20 級編碼起動電控系統(tǒng),KDG150/720 低頻電源拖動,電控設(shè)備老舊,元器件老化嚴(yán)重,電控系統(tǒng)趨于淘汰,出現(xiàn)維護(hù)所需元器件不易購置,運(yùn)行狀態(tài)不穩(wěn)定,故障率高等情況。采用較落后的交流電機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速控制,在減速和低頻拖動階段速度控制性能差,特別是在負(fù)載變動時,恒加減速控制經(jīng)常會出現(xiàn)過放、過卷。頻繁的起動和制動工作過程使轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速產(chǎn)生相當(dāng)大的能耗。另外,調(diào)速控制電路復(fù)雜,易受干擾,接觸器、電阻、電刷、可控硅等元器件易損壞,導(dǎo)致維護(hù)成本增加,能耗效率低下;

      5)提升系統(tǒng)自動化程度低,操作人員耗費(fèi)精力,提升循環(huán)時間較長,提升運(yùn)輸每日工作時間長,造成提升系統(tǒng)長期滿荷運(yùn)行,易出現(xiàn)因滿倉而延時生產(chǎn)現(xiàn)象。

      3 改造方案

      通過對提升系統(tǒng)的分析,設(shè)備購置與維護(hù)、及鋼絲繩更換費(fèi)用的比較,結(jié)合對鄰近礦井運(yùn)行情況的調(diào)研,可按以下思路對提升系統(tǒng)進(jìn)行改造。

      1)提升機(jī)部件老舊、磨損嚴(yán)重,且更換鋼絲繩纏繞方式為單繩纏繞,延長鋼絲繩使用壽命,絞車不再更換部件進(jìn)行改造,直接將型號升級為2JK-3.0×1.5/20;

      2)減少提升環(huán)節(jié),減少提升循環(huán)時間,提高提升效率,升級信號系統(tǒng),采用裝卸載自動化系統(tǒng),并具備各種信號保護(hù)、安全閉鎖功能;

      3)采用先進(jìn)的高壓變頻調(diào)速系統(tǒng),提高速度的可控性能,運(yùn)行的穩(wěn)定性,增加提升機(jī)運(yùn)行的安全系數(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)交流電機(jī)在各種負(fù)載情況下的平滑起動、調(diào)速、制動、停車等功能,消除機(jī)械及電氣沖擊,延長設(shè)備使用壽命,并且在減速制動運(yùn)行時,將電動機(jī)再生能量反饋到電網(wǎng)中去,實(shí)現(xiàn)電動機(jī)運(yùn)行能量的再生,達(dá)到節(jié)能運(yùn)行的目的。采用TKD-NT-BP 電控系統(tǒng),配合裝卸載自動化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)提升機(jī)的自動化運(yùn)行,自動化程度高,操作簡單,降低操作人員勞動強(qiáng)度,提高提升系統(tǒng)的安全生產(chǎn)效率。

      4 改造施工方案

      提升系統(tǒng)是采煤機(jī)械化、現(xiàn)代化時代高產(chǎn)量的制約瓶頸,但改造提升系統(tǒng)勢必又要影響礦井的生產(chǎn)任務(wù)的順利完成。生產(chǎn)礦井的改造,應(yīng)盡量減少對生產(chǎn)的影響時間。提升系統(tǒng)作為礦井的主要固定設(shè)備,其安裝過程至少需要2 個月~3 個月的時間,如果要進(jìn)行升級改造,就要影響生產(chǎn)時間,降低礦井制造的生產(chǎn)效益。怎么樣能夠做到既能盡可能少影響或者不影響生產(chǎn)任務(wù),又能完成升級改造,成為首要解決的問題。

      留莊煤礦此次主井提升系統(tǒng)改造規(guī)模較大,除了未改動井筒裝備,升級改造了主井提升機(jī)、電控系統(tǒng)、信號系統(tǒng)等。根據(jù)現(xiàn)場空間,合理安排土建、機(jī)電施工順序,盡可能采用并行施工,減少停產(chǎn)改造時間。在舊提升機(jī)基礎(chǔ)前方預(yù)制新基礎(chǔ),安裝滾筒、減速箱、電機(jī)等主體設(shè)備,這樣施工,在新提升機(jī)未完成安裝前,原提升機(jī)仍然可以運(yùn)行,執(zhí)行提升生產(chǎn)任務(wù)。為了不影響生產(chǎn)安排,盡量利用煤礦停產(chǎn)檢修時間,安排安裝中不可規(guī)避的影響生產(chǎn)的安裝任務(wù)。如電控系統(tǒng)的升級改造、提升機(jī)房頂?shù)牟鸪桶惭b、新提升機(jī)的試運(yùn)行、最終的上繩投入使用等,盡量安排在每年或每月的停產(chǎn)檢修時間。

      施工過程大體如下:

      1)在方案確定前,需要進(jìn)行提升能力核算,特別是需要明確改動后天輪到滾筒上的鋼絲繩的最大內(nèi)、外偏角都不得超過1°30′。單繩纏繞時,內(nèi)偏角應(yīng)保證不咬繩;

      2)根據(jù)現(xiàn)場空間實(shí)際狀況,新提升機(jī)布置在原提升機(jī)前方。在原提升機(jī)房墻體外,進(jìn)行提升機(jī)基礎(chǔ)施工。新提升機(jī)房與原提升機(jī)房改造統(tǒng)一考慮,施工前,拆除原提升機(jī)房頂并支護(hù)加固,保證原提升機(jī)能夠正常提升;

      3)新提升機(jī)房基礎(chǔ)施工完畢,新提升機(jī)進(jìn)行初步安裝后,施工墻體及敷設(shè)玻璃鋼瓦房頂?shù)?;然后做好隔離,再對新提升機(jī)進(jìn)行精確安裝、調(diào)試。同時進(jìn)行電控系統(tǒng)改造;

      4)新提升機(jī)安裝完畢投入運(yùn)行后,拆除舊提升機(jī)并吊運(yùn)出機(jī)房,恢復(fù)提升機(jī)房基建。

      5 改造后運(yùn)行效果和經(jīng)濟(jì)效益分析

      本改造方案較好的解決了原系統(tǒng)存在的不足,大大提高了主井提升系統(tǒng)的安全性能和自動化水平,大大降低了提升系統(tǒng)的維護(hù)、維修成本,提高了提升系統(tǒng)的運(yùn)行效率,為礦井的安全生產(chǎn)提升奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ),掃平了礦井提高生產(chǎn)產(chǎn)量的瓶頸問題。

      留莊煤礦主井提升系統(tǒng)安裝使用后,運(yùn)行安全可靠,維護(hù)簡單,實(shí)現(xiàn)了主井提升系統(tǒng)的全自動化控制,使用效果明顯。概況起來,該系統(tǒng)改造具備以下優(yōu)點(diǎn):

      1)改兩層纏繞為一層纏繞,延長鋼絲繩使用壽命,由原來4 個月~6 個月更換兩根鋼絲繩成為每年更換2 根鋼絲繩,節(jié)約使用鋼絲繩3 根/年,節(jié)約購置費(fèi)用約10 萬元/年;

      2)電控系統(tǒng)由交流繞線電機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速升級為高壓變頻調(diào)速,在減速制動運(yùn)行時,電動機(jī)再生能量反饋主電網(wǎng)中,減少電能因調(diào)速電阻引起的損耗,大大提高了電能的利用效率。提高了主井提升機(jī)運(yùn)行速度的可控性能,提高了提升機(jī)的自動化水平,操作、維護(hù)更加簡單,安全性能更加可靠;

      3)滾筒半徑變大,提升機(jī)運(yùn)行速度由4.7m/s 提升到5.8m/s,且裝卸載和提升機(jī)電控自動化程度提高,每勾提升時間由150s 減少至120s。采用全自動提升時,可以排除各種人為因素。每小時提升勾數(shù)可增加4~6 勾,每小時提升最多提升噸位增加30 噸。提高提升效率,降低設(shè)備負(fù)載運(yùn)行時間;

      4)提升設(shè)備及電控系統(tǒng)更新改造,選型合理,適合礦井運(yùn)行,設(shè)備維修故障少,維護(hù)成本大大降低;

      5)此次主井提升系統(tǒng)改造為以后更換大容量箕斗,增加主井提升量留下了足夠的冗余設(shè)計空間。

      綜上所述,此次提升系統(tǒng)全面升級改造,保障了礦井的安全穩(wěn)定生產(chǎn),降低了提升設(shè)備維護(hù)、維修成本。采用新型變頻技術(shù),做到節(jié)能降耗。采用舊提升機(jī)生產(chǎn)同時安裝新提升機(jī)的辦法,減少改造對生產(chǎn)時間的影響。改造后的提升系統(tǒng)將為今后礦井安全生產(chǎn)任務(wù)的完成,提供提升方面有力的保證。

      [1]于勵民,仵自連主編.礦山固定設(shè)備選型使用手冊[M].北京市:煤炭工業(yè)出版社,2007,10.

      [2]于修,陳維健,李功熹主編.礦山大型固定設(shè)備技術(shù)測試.江蘇徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社,1995,4.

      [3]王志甫主編.礦山固定機(jī)械與運(yùn)輸設(shè)備.江蘇徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2006,8.

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