煤礦大型提升機(jī)故障預(yù)警診斷系統(tǒng)研究

(大同煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 大同 037003)

1 防重載下放保護(hù)

麻家梁煤礦曾發(fā)生的因提升箕斗在卸載口卸載不完全，下放到井底后造成裝載超載事故，致使提升力矩不足，在提升過(guò)程中跳車(chē)，導(dǎo)致停產(chǎn)十幾個(gè)小時(shí)，嚴(yán)重影響了煤礦安全生產(chǎn)。此類故障主要由于箕斗在卸載口卸不凈導(dǎo)致，因此在發(fā)生此類故障時(shí)不僅發(fā)出聲光報(bào)警，更要進(jìn)行停車(chē)保護(hù)。當(dāng)卸不凈的箕斗下放到井底裝煤時(shí)，再次檢測(cè)其超載故障，對(duì)其進(jìn)行二次停車(chē)保護(hù)。只有當(dāng)故障消除時(shí)才可以恢復(fù)正常提升。

2 剛性罐道動(dòng)態(tài)性能檢測(cè)

麻家梁煤礦主井提升系統(tǒng)采用剛性罐道，當(dāng)箕斗運(yùn)行在高速、重載過(guò)程中，一旦罐道出現(xiàn)錯(cuò)位、凸起、螺栓松動(dòng)等異常情況，必然會(huì)產(chǎn)生巨大的沖擊，加速罐道的毀壞，造成卡阻甚至卡滯，嚴(yán)重影響提升安全。

麻家梁主井井筒深度為588 m，現(xiàn)行的罐道檢修依靠人工與離線儀器，耗費(fèi)了大量的人力與時(shí)間。因此本課題進(jìn)行了提升容器位置監(jiān)測(cè)，將容器位置與罐道振動(dòng)監(jiān)測(cè)值進(jìn)行同步匹配；一旦檢測(cè)出罐道某處出現(xiàn)大的沖擊，可將此時(shí)的振動(dòng)加速度值與容器位置值送入故障數(shù)據(jù)庫(kù)，及時(shí)報(bào)警，并可通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢罐道的故障位置，以便直接到故障處進(jìn)行檢修。

3 尾繩裝置檢測(cè)

井筒環(huán)境、磨損擠壓、井底尾繩浸煤等因素都可能導(dǎo)致尾繩故障，包括銹蝕、絞繩、斷繩等。其中以斷繩最為嚴(yán)重，它也是其余尾繩故障發(fā)展的最后階段。尾繩故障的發(fā)生，給多繩摩擦提升機(jī)的安全運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重威脅。

麻家梁煤礦主井2#提升機(jī)尾繩屬于較高規(guī)格的尾繩，尤其需要可靠的檢測(cè)。在投入使用不久，曾因尾繩平臺(tái)積煤過(guò)多發(fā)生過(guò)一次尾繩損傷情況，對(duì)煤礦生產(chǎn)造成較為嚴(yán)重的影響。其教訓(xùn)也突顯了尾繩運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)的必要性與緊迫性。

(1) 基于載荷監(jiān)測(cè)的尾繩斷繩檢測(cè)

在提升機(jī)作業(yè)過(guò)程中，尾繩隨著提升容器上下運(yùn)行，從而提升載荷也會(huì)隨著懸掛在箕斗尾部尾繩長(zhǎng)度的變化而變化。在提升循環(huán)的勻速運(yùn)行階段，提升載荷隨著懸掛尾繩長(zhǎng)度的增加或減少呈線性變化。若發(fā)生任何一根尾繩斷裂事故，提升載荷將發(fā)生突變。依據(jù)此原理可在第五章載荷監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上獲得實(shí)時(shí)提升鋼絲繩張力值。由于麻家梁煤礦的勻速運(yùn)行階段是在125 m～464 m之間，通過(guò)編碼器獲得南箕斗在井筒中的實(shí)時(shí)位置，當(dāng)其處于勻速階段那段深度時(shí)，開(kāi)始運(yùn)行判斷程序，程序通過(guò)每秒鐘記錄一次鋼絲繩張力值并與前一秒張力值作差比較，若超過(guò)極限值，則認(rèn)為尾繩斷繩事故的發(fā)生，并報(bào)警，提醒提升機(jī)司機(jī)及時(shí)做出應(yīng)急措施。

(2) 基于數(shù)字量無(wú)線微波尾繩視頻監(jiān)測(cè)方案

尾繩位于箕斗底部，絕大部分時(shí)間位于無(wú)光照的井筒中，若依靠工人持手電筒檢查，難度較大、效率低。本課題所設(shè)計(jì)的尾繩視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可在運(yùn)行時(shí)對(duì)下部尾繩進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)絞繩現(xiàn)象可立即通知停車(chē)檢修，避免故障擴(kuò)大。對(duì)尾繩斷股、斷繩故障同樣可起到監(jiān)視作用。

根據(jù)麻家梁2#主提升系統(tǒng)井筒的具體實(shí)際，該監(jiān)控系統(tǒng)的視頻采集及傳輸方案如圖7所示，主要由視頻采集部分、無(wú)線傳輸部分、網(wǎng)絡(luò)通信部分、視頻顯示和遠(yuǎn)程監(jiān)控部分組成。

視頻采集部分負(fù)責(zé)尾聲圖像的實(shí)時(shí)采集及編碼處理；無(wú)線微波收發(fā)模塊進(jìn)行高寬帶視頻移動(dòng)中的高寬帶視頻傳輸，解碼器的功能是數(shù)據(jù)解碼，實(shí)現(xiàn)部分距離視頻有線傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。

4 結(jié)束語(yǔ)

(1)通過(guò)張力平衡油缸的油壓實(shí)現(xiàn)對(duì)提升載荷的動(dòng)態(tài)檢測(cè)，對(duì)礦井提升機(jī)的危險(xiǎn)載荷進(jìn)行診斷，并通過(guò)活塞桿位置的實(shí)時(shí)檢測(cè)實(shí)現(xiàn)對(duì)油缸極限位置的報(bào)警，有效消除了超載、未卸凈、張力不平衡帶來(lái)的安全隱患；

(2)以容器——罐耳——罐道的耦合模型為依據(jù)，構(gòu)建了基本振動(dòng)信號(hào)分析的罐道性能檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)對(duì)罐道的完好情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，有效解決了人工檢查所帶來(lái)的低效率、低可靠性問(wèn)題；

(3)通過(guò)在頻域?qū)δΣ凛嗇S承振動(dòng)信號(hào)的分析，實(shí)現(xiàn)了摩擦輪、軸承健康狀態(tài)的診斷；

(4)通過(guò)提升載荷和實(shí)時(shí)視頻信號(hào)對(duì)尾繩運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)尾繩斷裂、絞繩等故障的報(bào)警。