新形勢(shì)下煤礦提升設(shè)備改進(jìn)的關(guān)鍵技術(shù)研究

楊建國(guó)

（山西興新安全生產(chǎn)技術(shù)服務(wù)有限公司， 山西 太原 030024）

引言

煤炭作為重要的自然資源，在我國(guó)的工業(yè)領(lǐng)域扮演重要的角色，在現(xiàn)代的采礦設(shè)備中，起重機(jī)是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。主要原因是起重機(jī)影響著現(xiàn)代煤礦的生產(chǎn)能力，在這些起重機(jī)中，斗式起重機(jī)又是最常用的一種設(shè)備，其主要的功能在煤礦中垂直輸送原料中發(fā)揮重要作用。從20 世紀(jì)50 年代開(kāi)始，蘇聯(lián)便將起重機(jī)的設(shè)計(jì)和制造作為重要的研究和發(fā)展內(nèi)容，到80 年代，世界各國(guó)對(duì)于起重機(jī)的研發(fā)已經(jīng)從整體開(kāi)發(fā)發(fā)展到局部改進(jìn)的方向上來(lái)，但是這些對(duì)于起重機(jī)（特別是ZL 型和鉤鏈斗式提升機(jī)）的改進(jìn)，我國(guó)一直走在發(fā)達(dá)國(guó)家之后，這對(duì)于我國(guó)的能源安全和工業(yè)發(fā)展均是不利的，不論何原因未能將提升機(jī)的先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行推廣，這均使得我們國(guó)家關(guān)于提升機(jī)改進(jìn)相關(guān)技術(shù)與國(guó)際先進(jìn)水平相比仍然存在很大的差距，尤其是板鏈斗式提升機(jī)的差距更大。對(duì)設(shè)備升級(jí)進(jìn)行技術(shù)改造投資，尤其對(duì)于六七十年代的設(shè)備升級(jí)改造，提高可靠性，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，降低事故率，對(duì)老礦具有重要意義。

1 煤礦提升機(jī)設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)

以增加高科技產(chǎn)品的含量，向規(guī)?；?、自動(dòng)化方向發(fā)展。我國(guó)的大型、特大型礦井提升機(jī)還處于起步階段，技術(shù)水平低，控制水平落后，仍依賴(lài)進(jìn)口[1-4]。為適應(yīng)礦業(yè)發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展，適應(yīng)大型、特大型礦山礦山輔助提升機(jī)規(guī)格將達(dá)到JKM4×6 以上。根據(jù)用戶的特殊要求設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品規(guī)格多樣化，起重設(shè)備能實(shí)現(xiàn)完整交付，國(guó)外市場(chǎng)大多被公司占領(lǐng)[5]。礦井提升機(jī)的應(yīng)用范圍正在擴(kuò)大，朝著高速、重載、自動(dòng)化和控制水平高的方向不斷發(fā)展[6]。

根據(jù)長(zhǎng)期的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，可以看出，當(dāng)代煤礦的采礦設(shè)備，尤其是提升機(jī)設(shè)備其標(biāo)準(zhǔn)化水平得到了非常大的提升，這一方面得益于我們國(guó)家對(duì)于工業(yè)領(lǐng)域的不斷投資，另外一方面，先進(jìn)的技術(shù)和先進(jìn)的提升設(shè)備通用零部件均促使了其快速發(fā)展，在這個(gè)高速發(fā)展的過(guò)程中形成了許多提升機(jī)功能模塊，具體的可以分為如圖1 所示的三個(gè)部分。

圖1 煤礦提升機(jī)主要模塊

1.1 對(duì)于液壓制動(dòng)模塊

大型起重機(jī)械配有高壓液壓站。具有延時(shí)無(wú)級(jí)可調(diào)的二級(jí)制動(dòng)性能，為制動(dòng)器的安全制動(dòng)提供了最好的性能，特別是在斜井提升中，能保證制動(dòng)器的安全不松繩，容器不后縮。持續(xù)減速液壓站，可以保證提升機(jī)在任何工況下安全制動(dòng)，將減速作為一個(gè)設(shè)定，對(duì)系統(tǒng)有良好的改善保護(hù)作用[7]。

1.2 對(duì)于汽缸后盤(pán)式剎車(chē)模塊

該裝置是保證提升機(jī)安全性能的關(guān)鍵部件，釋放時(shí)制動(dòng)缸布置在遠(yuǎn)離制動(dòng)的一側(cè)，對(duì)密封圈和溢油進(jìn)行回收，從而避免了密封損壞、油漬污染制動(dòng)盤(pán)、制動(dòng)等問(wèn)題的影響。閘瓦間隙調(diào)整方便，新設(shè)計(jì)的盤(pán)式制動(dòng)器為焊接支架，它配以制動(dòng)器可獲得不同制動(dòng)力矩[8]。

1.3 對(duì)于微致動(dòng)器模塊

微致動(dòng)模塊的設(shè)置極大地提升了當(dāng)代煤礦提升機(jī)的工作性能，準(zhǔn)確地說(shuō)，微制動(dòng)模塊其實(shí)是空氣離合器的高級(jí)組成，將其與電腦主機(jī)相連，并輔佐電源和驅(qū)動(dòng)的電機(jī)便可以實(shí)現(xiàn)要求的目標(biāo)功能，即進(jìn)一步穩(wěn)定當(dāng)代煤礦提升機(jī)的升降速度。除了傳統(tǒng)的拱式深度指示器外，還有多級(jí)監(jiān)測(cè)、設(shè)置向上小拱深度指示器和閥瓣類(lèi)型指示燈，計(jì)算機(jī)數(shù)字地圖在控制臺(tái)顯示指示燈[9]。該系統(tǒng)還設(shè)有停車(chē)、繞線、斷軸指示燈、備份保護(hù)模塊、徑向齒輪塊、繩索調(diào)整離合器模塊。齒輪傳動(dòng)采用雙鎖或三塊齒輪齒徑向離合器。

2 煤礦提升設(shè)備改進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)

根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研分析，未來(lái)幾年我國(guó)煤炭、冶金等行業(yè)需要增加大型提升機(jī)620 余臺(tái)，主要用于煤礦主提升系統(tǒng)的國(guó)家重點(diǎn)建設(shè)；另一方面，現(xiàn)有煤礦投入了創(chuàng)新的起重設(shè)備，特別是擴(kuò)建礦山的同時(shí)，煤礦所使用的提升設(shè)備和相關(guān)技術(shù)是不斷發(fā)展的，在這種發(fā)展過(guò)程中，好的一方面是這些設(shè)備的使用壽命越來(lái)越長(zhǎng)，并且功能也越來(lái)越豐富，但是，這也引來(lái)了一些不好的方面，包括：由于系統(tǒng)功能的不斷增加，故障率頻發(fā)。另外一方面，由于總體壽命的延長(zhǎng)，這倒是當(dāng)代很多煤礦對(duì)提升機(jī)的更新?lián)Q代抱有一定的僥幸心理。所以，正確的做法是對(duì)整套吊裝進(jìn)行報(bào)廢更新、大修提升機(jī)或?qū)υO(shè)備相對(duì)落后的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行技術(shù)改造等。

2.1 對(duì)于整套設(shè)備的改進(jìn)

目前，一些煤礦的提升機(jī)有老化跡象，且基礎(chǔ)難以移除。這種案例可選擇對(duì)整個(gè)提升機(jī)設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，在盡可能保證原有安裝底座不變的情況下，根據(jù)礦山要求模塊化設(shè)計(jì)提升機(jī)部件。這種次整體改造要充分利用90 個(gè)通用零部件（三個(gè)基本模塊），使改造后的提升機(jī)具有或接近新的提升機(jī)的性能和可靠性。

2.2 對(duì)于制動(dòng)系統(tǒng)的改造

對(duì)于制動(dòng)系統(tǒng)的改造是當(dāng)代煤礦提升機(jī)提標(biāo)改造工程的重要內(nèi)容之一，一些舊的無(wú)二級(jí)制動(dòng)液壓站和無(wú)壓力制動(dòng)的提升機(jī)瓦式制動(dòng)系統(tǒng)，主要問(wèn)題是滯后、控制力大并且安全性無(wú)法得到很高的保證。這種制動(dòng)系統(tǒng)使設(shè)備安全制動(dòng)時(shí)容易損壞鋼絲繩、井架和提升機(jī)，且制動(dòng)油缸前段漏油污染制動(dòng)片和制動(dòng)盤(pán)，降低制動(dòng)效果，造成重大的人身和設(shè)備事故。對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，只需要更換常用部件即可。

2.3 減速器的更換

帶有行星齒輪減速器的舊設(shè)備已較為普遍，要想對(duì)其進(jìn)行提標(biāo)改造，其實(shí)方法相對(duì)簡(jiǎn)單，具體為：增添一個(gè)鋼架在減速器與原始基礎(chǔ)之間，這樣做的目的是縮短其作用時(shí)長(zhǎng)。安裝更換的時(shí)間很短。

2.4 控制系統(tǒng)的技術(shù)改造

中國(guó)早期的KKX、TKD 提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)，使用大量的DC 繼電器和接觸器等組成部件，噪聲高，能耗高，故障率高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，發(fā)生故障的程度在80%以上，且屬于電氣故障。用于通訊的中轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)站電氣控制系統(tǒng)的改造是在高壓和高壓電動(dòng)機(jī)換向器接觸器開(kāi)關(guān)真空開(kāi)關(guān)（接觸器）上進(jìn)行的，這種改造簡(jiǎn)單實(shí)用，取得了立竿見(jiàn)影的效果，效果非常好，非常適合礦山的部分環(huán)境條件。二是控制電控系統(tǒng)采用工業(yè)計(jì)算機(jī)可編程控制系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品如濟(jì)南市平陰礦井提升機(jī)主軸已完成電氣控制。

2.5 控制程序的完善

控制程序的設(shè)計(jì)是舉足輕重的，直接關(guān)系到升級(jí)系統(tǒng)的運(yùn)行安全穩(wěn)定，這就要求程序設(shè)計(jì)必須保證正確。另外還要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)起重系統(tǒng)和要求的方案進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)。為了解決該問(wèn)題，采取以下措施：控制臺(tái)統(tǒng)一顯示將停止信號(hào)，并在通信中保持停止信號(hào)穩(wěn)定[5]。上部和下部井口緊急停車(chē)裝置分別與車(chē)庫(kù)通訊，并直接連接至安全回路車(chē)庫(kù)，以確保任何按下緊急停車(chē)裝置的行為都會(huì)立即使安全制動(dòng)響應(yīng)。安全門(mén)鎖增加，晃動(dòng)狀態(tài)增加，起重機(jī)械無(wú)法運(yùn)行或停止，以確保任何一扇安全門(mén)就位。

3 結(jié)語(yǔ)

目前的提升機(jī)品種和規(guī)格與國(guó)際上還有較大的差距，應(yīng)有計(jì)劃逐步推進(jìn)。本文就是對(duì)新形勢(shì)下改進(jìn)煤礦提升設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，尤其對(duì)設(shè)備進(jìn)行技改升級(jí)，提高可靠性，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，降低事故率。同時(shí)，應(yīng)該對(duì)現(xiàn)有老舊提升設(shè)備進(jìn)行有計(jì)劃的改進(jìn)、開(kāi)發(fā)和升級(jí)，本文提供了從整套設(shè)備的改進(jìn)到關(guān)鍵部件的改進(jìn)關(guān)鍵方法，可以明確的是新形勢(shì)下，對(duì)當(dāng)代煤礦的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，尤其是提升設(shè)備的技術(shù)升級(jí)將帶來(lái)劃時(shí)代的進(jìn)步。今后，可以根據(jù)市場(chǎng)需求逐步提高大型、特大型提升機(jī)的規(guī)格和技術(shù)性能，以適應(yīng)新時(shí)代下的煤礦開(kāi)采。