提高礦山提升機(jī)安全可靠運(yùn)行的電氣改進(jìn)措施

（中國華冶科工集團(tuán)有限公司天津第三分公司，天津 310700）

在礦山生產(chǎn)過程中，礦山提升機(jī)的作用舉足輕重，是連接井下與地面的重要設(shè)備，也是整個礦山生產(chǎn)的核心設(shè)備。隨著資源的稀缺和科技的進(jìn)步，礦山的開采深度越來越深，對提升機(jī)電氣控制和保護(hù)要求也越來越高，因而怎樣保證提升機(jī)電氣控制的安全性、可靠性，提高提升機(jī)運(yùn)行效率，是我們電氣專業(yè)人員面臨的首要問題[1]。對于井下與地面的人員升降、物質(zhì)交換以及相關(guān)施工都需要依靠礦山提升機(jī)，因而解決其電氣問題，改造礦山提升機(jī)，才能更好的滿足我們的生產(chǎn)需求。

1 礦山提升機(jī)在實際生產(chǎn)中常發(fā)生的電氣問題

中國華冶東五份子鐵礦副井提升機(jī)為單繩纏繞式提升機(jī)，在實際施工生產(chǎn)中的主要作用是人員和設(shè)備升降、運(yùn)輸相關(guān)材料和工具等。該提升機(jī)配置在實際的運(yùn)用過程中常會出現(xiàn)一些電氣問題，總結(jié)的常見技術(shù)問題如下：首先是礦井提升機(jī)的停放點準(zhǔn)確性問題，中段搖臺在運(yùn)行過程中有抬不到位現(xiàn)象，安全門在運(yùn)行過程中關(guān)閉不嚴(yán)問題[2]。一般而言，礦井提升機(jī)停留在最低分層或者是地表井口時會較為精準(zhǔn)，能夠正常的停車，然而在各分層中段停車時則會出現(xiàn)偏差，導(dǎo)致罐籠與搖臺不能有效水平對接，進(jìn)而在搖臺放平時起不到穩(wěn)罐作用，使得在上下物料時存在安全隱患，從而引起不便利性。其次是由于盤形制動器閘瓦磨損不均，機(jī)械開關(guān)動作頻繁，導(dǎo)致經(jīng)常會出現(xiàn)盤形制動器閘瓦磨損故障報警。第三是提升機(jī)在運(yùn)行過程中，主副編碼器數(shù)值偏差過大，導(dǎo)致運(yùn)行系統(tǒng)頻繁報錯。第四是調(diào)繩離合器合到位開關(guān)通常設(shè)計只有一組，日常運(yùn)行監(jiān)控不準(zhǔn)確導(dǎo)致安全回路中調(diào)繩離合器合到位報警不及時，進(jìn)而存在安全隱患。第五是松繩開關(guān)在提升機(jī)運(yùn)行過程中保護(hù)裝置反映不靈敏或失靈，導(dǎo)致提升機(jī)安全隱患增大。

為解決上述所說的問題，需要分別對罐籠停放控制電路進(jìn)行重新設(shè)計和安裝，對原有的控制系統(tǒng)進(jìn)行升級或更新，更換或加裝一些安全防護(hù)設(shè)施，加強(qiáng)各安全回路系統(tǒng)的可靠性，從而保證系統(tǒng)能夠長期穩(wěn)定的運(yùn)行，進(jìn)而保證正常施工。

2 罐籠停車電氣控制回路的問題分析及改進(jìn)措施

中國華冶東五份子鐵礦副井提升機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的動力主要來源于主電機(jī)通過減速器帶動直徑3m滾筒，由滾筒上纏繞的兩根φ34mm鋼絲繩懸掛罐籠及平衡錘運(yùn)行，這種設(shè)備的好處在于實現(xiàn)上下的運(yùn)動較為方便，但是在緊急情況停止時，則會出現(xiàn)停車不準(zhǔn)確的情況。由于在緊急停車或者是正常停車時，由于罐籠空罐與重罐，導(dǎo)致承載的重量不同，使得罐籠對鋼絲繩的拉力產(chǎn)生變化，鋼絲繩的拉伸長度同時發(fā)生變化，因而會出現(xiàn)停車不準(zhǔn)的情況。罐籠停車的主要停車過程是，通過井口信號確定目標(biāo)中段，由編碼器及PLC控制目標(biāo)中段前的減速過程，最終由主令開關(guān)通過操作臺編碼器反饋顯示數(shù)值手動控制停車[3]。由于編碼器反饋顯示數(shù)值與實際位置存在偏差，最終導(dǎo)致停車不準(zhǔn)。

改進(jìn)措施：對于上述情況產(chǎn)生的現(xiàn)象進(jìn)行分析之后，機(jī)械停車的方式容易產(chǎn)生誤差，決定使用磁控停車的方式進(jìn)行更換。具體的更新方法是，采用一塊條形磁鐵固定在罐籠側(cè)面偏下的位置，磁控開關(guān)用鋁合金材質(zhì)外殼保護(hù)，同時鋁合金具有較好的防水、防腐蝕性質(zhì)，能夠很好的保護(hù)磁控開關(guān)。最后在每個中段標(biāo)準(zhǔn)停車點與罐籠磁鐵對應(yīng)位置，將磁控開關(guān)安裝在礦井中間停車位置，并且將之安裝在井筒支持的鋼梁上。同時將磁控開關(guān)動作信號通過繼電器傳輸?shù)絇LC輸入端子并準(zhǔn)確控制停車。改進(jìn)后的停車控制使得罐籠在各中段達(dá)到準(zhǔn)確停車?？傮w意思：在各停車位置，安裝磁控開關(guān)，磁控開關(guān)安裝在井筒壁鋼梁上，如圖示，在各中段各安裝一個磁控開關(guān)，磁控開關(guān)用鋁合金外殼保護(hù)，防止進(jìn)水和外力碰撞，罐籠上安裝感應(yīng)板，當(dāng)罐籠運(yùn)行到停車位時，磁控開關(guān)感應(yīng)動作，將信號傳到PLC，控制罐籠準(zhǔn)確停車。改進(jìn)后，罐籠在各中段停車準(zhǔn)確。

圖1 井筒示意圖

3 盤形制動器閘瓦磨損故障報警設(shè)施更新改進(jìn)

中國華冶東五份子鐵礦副井提升機(jī)盤形制動器閘瓦磨損故障報警為TS型號機(jī)械行程開關(guān)，由于機(jī)械開關(guān)動作頻繁可靠性差故障率高，為了減少運(yùn)行過程中的報警及急停，維修人員通常將圖中4，5端子短接，封鎖閘瓦磨損故障報警。盤形制動器是提升系統(tǒng)的重要部件，其中閘瓦磨損嚴(yán)重會導(dǎo)致提升機(jī)速度失控，控制停車失靈，給提升機(jī)運(yùn)行帶來重大的安全隱患，所以封鎖故障報警是不可取的[4]。

改進(jìn)措施：對于上述情況產(chǎn)生的現(xiàn)象進(jìn)行分析之后，機(jī)械開關(guān)動作不可靠，決定將TS行程開關(guān)更換為LJ12A3-4-Z/BX（電感式）型光電接近開關(guān)，由于光電接近開關(guān)動作更靈敏運(yùn)行更穩(wěn)定，使得提升機(jī)在閘瓦磨損故障報警這方面大大提高了裝置的安全性和可靠性。

圖2 閘瓦電氣接線圖

4 提升機(jī)主副編碼器聯(lián)軸器更新改進(jìn)

中國華冶東五份子鐵礦副井提升機(jī)編碼器在運(yùn)行過程中主副編碼器數(shù)值經(jīng)常出現(xiàn)偏差，有時超過臨界值時會導(dǎo)致運(yùn)行突然急停，使得提升機(jī)鋼絲繩受到較大的沖擊力，存在一定的安全隱患，與此同時，對提升機(jī)定點停車和過卷保護(hù)也會造成一定的影響。

改進(jìn)措施：對于上述情況產(chǎn)生的現(xiàn)象進(jìn)行分析，經(jīng)過仔細(xì)排查故障原因，最終發(fā)現(xiàn)是編碼器聯(lián)軸器原采用的硬質(zhì)膠皮連接，啟動、運(yùn)行及停止過程兩端相對運(yùn)行不同步，長時間運(yùn)輸使得膠皮容易破損及斷裂，導(dǎo)致讀取數(shù)值出現(xiàn)誤差。經(jīng)研究決定將其更換為蝶型膜片式聯(lián)軸器，既縮小了運(yùn)行中產(chǎn)生的間隙，同時也提高了備件的使用周期，更換后提升機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，主副編碼器數(shù)值偏差控制在可以正常運(yùn)行的范圍內(nèi)。

5 調(diào)繩離合器保護(hù)裝置更新改進(jìn)

單繩纏繞式提升機(jī)調(diào)繩離合器合到位保護(hù)裝置是提升系統(tǒng)運(yùn)行過程中非常重要的安全保護(hù)裝置，中國華冶東五份子鐵礦副井提升機(jī)的調(diào)繩離合器合到位開關(guān)原按照設(shè)計只安裝一組，從限位的全面性及靈敏性方面考慮，一旦此行程開關(guān)出現(xiàn)故障或失靈，有可能會導(dǎo)致提升機(jī)在運(yùn)行過程中主副滾筒脫離，使得副滾筒處于完全不可控狀態(tài)，所以存在一定的安全隱患。

改進(jìn)措施：對于上述情況產(chǎn)生的現(xiàn)象進(jìn)行分析，并結(jié)合現(xiàn)場實際情況，在提升機(jī)調(diào)繩離合器另一側(cè)加裝一組行程開關(guān)，將離合器兩端改為兩組限位保護(hù)裝置，兩組開關(guān)串聯(lián)連接使用，只要離合器稍有松動，系統(tǒng)就會發(fā)出故障信號，維修人員能迅速找到故障點，并排除故障，有效防止提升機(jī)帶故障運(yùn)行，降低提升機(jī)運(yùn)行的安全隱患。

6 加裝松繩開關(guān)保護(hù)裝置

單繩纏繞式提升機(jī)松繩保護(hù)裝置正常安裝在主副出繩口提升繩下方，為防止由于松繩開關(guān)卡住或失靈，導(dǎo)致提升機(jī)運(yùn)行過程中不能及時停止，造成罐籠墜罐和鋼絲繩拉斷事故，經(jīng)分析研究，為提高松繩報警的靈敏性及安全性，決定將滾筒下方加裝一套松繩保護(hù)裝置，兩組保護(hù)裝置各控制一個松繩開關(guān)，當(dāng)提升機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)松繩，出繩口松繩保護(hù)裝置未動作時，滾筒下方的松繩保護(hù)裝置將起到保護(hù)作用，發(fā)出故障信號，使提升機(jī)迅速減速停車，給提升機(jī)安全運(yùn)行增加了保障。

7 結(jié)語

本項目提升機(jī)經(jīng)陸續(xù)改進(jìn)后，經(jīng)過近2年時間的運(yùn)行觀察，一直運(yùn)行穩(wěn)定狀態(tài)，各保護(hù)裝置安全可靠，幾乎未出現(xiàn)由于以上部位改進(jìn)后引起的故障，同時保證了人員及材料的有效運(yùn)送，真正起到了為施工生產(chǎn)保駕護(hù)航。

綜上所述，礦山開采活動是我國原始資源獲取的重要途徑，同時也是安全事故頻發(fā)的行業(yè)之一，能夠有效保證開采的進(jìn)度和效率，提高礦山提升機(jī)工作的安全性和穩(wěn)定性，為礦山的開采帶來極大的便利。礦山提升機(jī)作為整項開采工作的核心，其能否正常工作將會嚴(yán)重影響到開采工作的正常進(jìn)行，上述說到本礦山開采項目目前存在的主要問題，雖然暫時的更新改進(jìn)，使得提升機(jī)能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行，但在日后的實踐中同樣還需要結(jié)合實際情況再進(jìn)行變動。本文有針對性地闡述了相應(yīng)的改進(jìn)措施，為有效保證礦井提升機(jī)的安全運(yùn)行狀態(tài)，提高其運(yùn)行效率提供了參考。希望各礦山經(jīng)營者加強(qiáng)對改善礦井提升機(jī)電氣問題的宏觀認(rèn)識。相關(guān)技術(shù)設(shè)計人員在礦山實踐中也應(yīng)增強(qiáng)創(chuàng)新意識，有助于相關(guān)問題的早日解決。