韓雨

(山東萊鋼集團(tuán)萊蕪礦業(yè)有限公司,山東萊蕪 271100)

技術(shù)方法

KJ2х2.5х1.2-20礦井提升機(jī)提升系統(tǒng)安全技術(shù)改進(jìn)

韓雨

(山東萊鋼集團(tuán)萊蕪礦業(yè)有限公司,山東萊蕪 271100)

通過改進(jìn)井口安全設(shè)施和安全裝置,使 KJ2х2.5х1.2-20提升機(jī)提升系統(tǒng)的安全技術(shù)得到較大的改進(jìn),并取得了良好的效果。運(yùn)用機(jī)電一體化技術(shù)將其控制線路連接到安全保護(hù)回路中形成閉鎖系統(tǒng),最終達(dá)到提高提升系統(tǒng)安全水平,確保安全生產(chǎn),提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。

礦井;提升機(jī);安全設(shè)施;技術(shù)改進(jìn);安全回路;閉鎖系統(tǒng);KJ2х2.5х1.2-20

0 引言

運(yùn)用現(xiàn)代科技對(duì)礦山設(shè)備進(jìn)行安全技術(shù)研究,積極推廣各種現(xiàn)代安全技術(shù)手段,有效地消除或控制生產(chǎn)過程中的危險(xiǎn)因素,改進(jìn)安全設(shè)施,完善安全保護(hù)系統(tǒng),大幅提高礦山抗災(zāi)能力。

礦井提升機(jī)是礦山生產(chǎn)運(yùn)輸系統(tǒng)中的關(guān)鍵大型設(shè)備,承擔(dān)著礦物的提升、人員的上下、材料及設(shè)備的運(yùn)送,對(duì)礦井的生產(chǎn)安全起著非常重要的作用。目前,我國部分礦山仍使用 20世紀(jì) 50年代生產(chǎn)的仿蘇纏繞式提升機(jī),如 KJ型、KJA型。隨著我國生產(chǎn)技術(shù)的不斷進(jìn)步和國家對(duì)安全生產(chǎn)的逐步重視,仿蘇纏繞式提升機(jī)安全性能方面已滿足不了安全生產(chǎn)的需要。與現(xiàn)代提升機(jī)產(chǎn)品相比,仿蘇提升機(jī)提升能力小、結(jié)構(gòu)笨重、重量大,安全設(shè)計(jì)及人性化設(shè)計(jì)較少。為了滿足現(xiàn)代安全生產(chǎn)的需要,必須對(duì)仿蘇提升機(jī)進(jìn)行安全技術(shù)改造。該文以鐵礦礦山使用的 KJ2х2.5х1.2-20提升機(jī)提升系統(tǒng)為例做技術(shù)改進(jìn)介紹。

1 井口安全設(shè)施

為保證提升作業(yè)的安全,防止發(fā)生人身或設(shè)備事故,在罐籠提升系統(tǒng)中井口必須裝設(shè)必要的安全設(shè)施。井口安全設(shè)施主要包括井口安全門、阻車器、搖臺(tái)[1,2]。

(1)井口安全門是為了防止人員進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域或者運(yùn)輸設(shè)備沖入井筒,發(fā)生人員或設(shè)備墜井事故。

(2)井口阻車器是在罐籠提升的井口車場(chǎng)進(jìn)車側(cè),為預(yù)防礦車落入井筒而裝設(shè)的阻車裝置。

(3)搖臺(tái)是由能繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的 2個(gè)鋼臂組成。平時(shí)搖臂抬起,當(dāng)罐籠到達(dá)停車位置時(shí),用其 2根活動(dòng)搖臂的軌尖搭在罐籠的底板上,將罐籠內(nèi)軌道與車場(chǎng)軌道連接起來,以便礦車進(jìn)出罐籠。

技術(shù)改進(jìn)之前三者各負(fù)其責(zé),沒有形成與提升信號(hào)的閉鎖。2006年實(shí)現(xiàn)了安全門、搖臺(tái)與提升機(jī)信號(hào)的閉鎖,首先將手動(dòng)安全門改造為氣動(dòng)安全門,特別是主井下水平的安全門改為折疊式安全門,克服了提車井口空間狹小的困難。其次將搖臺(tái)由原來靠重錘自重抬起改為氣動(dòng)式。最后在安全門閉合處的鋼梁上和搖臺(tái)落下位置的支架上安裝了接近開關(guān),接近開關(guān)的線路串聯(lián)在提升信號(hào)的線路中,實(shí)現(xiàn)三者的閉鎖。同時(shí)提升信號(hào)系統(tǒng)又與提升機(jī)的開動(dòng)形成了聯(lián)鎖。當(dāng)安全門關(guān)閉,搖臺(tái)抬起時(shí),提升信號(hào)系統(tǒng)才能起作用,當(dāng)信號(hào)發(fā)送到提升機(jī)操作室時(shí),提升機(jī)才能延時(shí)接通電源,開動(dòng)提升機(jī)。當(dāng)安全門打開,搖臺(tái)落下時(shí),提升信號(hào)系統(tǒng)不起作用,提升機(jī)斷電保持在工作制動(dòng)狀態(tài)。自閉鎖保護(hù)系統(tǒng)實(shí)施以來,未出現(xiàn)提升安全事故。閉鎖保護(hù)系統(tǒng)的成功改造實(shí)施,給安全生產(chǎn)帶來了多重安全保障,增加了提升系統(tǒng)的安全性、可靠性,利用電氣元件實(shí)現(xiàn)了半自動(dòng)化,降低了作用人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,為安全生產(chǎn)節(jié)約了大量成本。閉鎖保護(hù)電路圖見圖 1。

2 安全保護(hù)裝置

礦山行業(yè)安全規(guī)程對(duì)此提升機(jī)必須裝備的安全保護(hù)裝置有防止過卷裝置、防止過速裝置、過負(fù)荷和欠電壓保護(hù)裝置、閘瓦磨損保護(hù)裝置[3]。提升機(jī)安全回路同安全保護(hù)裝置相配合,在發(fā)生意外情況下能自動(dòng)切斷提升機(jī)電動(dòng)機(jī)的電源,并實(shí)行安全制動(dòng)。提升機(jī)安全回路 (圖 2),由安全制動(dòng)接觸器 AC及串聯(lián)在它的吸力線圈回路中的過卷開關(guān) JXK1,JXK2及 JXK1A,JXK2A,閘瓦磨損開關(guān) JXK3,過速保護(hù)繼電器 (低速和等速保護(hù))的常閉觸頭 GSJ1,GSJ2以及其他安全保護(hù)裝置如緊急腳踏開關(guān)、主令控制器操縱手把零位閉鎖開關(guān)等組成。其中任一安全保護(hù)裝置發(fā)生作用都將打開自己的觸頭,使安全制動(dòng)接觸器AC斷電,換向接觸器斷開,而使提升電動(dòng)機(jī)斷電。同時(shí),安全制動(dòng)電磁鐵斷電,提升機(jī)實(shí)行安全制動(dòng)。

圖 1 信號(hào)閉鎖保護(hù)電路圖

2.1 防止過卷裝置

過卷開關(guān)的常閉觸點(diǎn) JXK1,JXK2串聯(lián)于提升機(jī)安全回路中,如果由于某種原因,提升容器運(yùn)行到終點(diǎn)尚未停車,當(dāng)超過正常卸載位置 0.5m時(shí),由提升容器上安裝的碰塊碰壓井架上的限位開關(guān)滾輪,將開關(guān)內(nèi)的常閉觸點(diǎn)打開,斷開安全保護(hù)回路,使電動(dòng)機(jī)斷電并實(shí)現(xiàn)安全制動(dòng)。另在深度指示器上裝了一套過卷開關(guān),一般采用小型限位開關(guān),將其常閉觸點(diǎn) JXK1A,JXK2A串聯(lián)于提升機(jī)安全回路中。井架上的過卷開關(guān)和深度指示器上的過卷開關(guān)起到雙重保護(hù)作用。一般深度指示器上的過卷開關(guān),應(yīng)使提升容器超過正常終點(diǎn)端停止位置 0.31～0.35m時(shí)發(fā)生作用,即深度指示器上的過卷開關(guān)先動(dòng)作。同時(shí)為防止提升容器過卷后因慣性仍繼續(xù)上升而沖撞井架,要設(shè)定合適的過卷高度。此 KJ2х2.5х1.2-20罐籠提升速度最大為 4.27m/s,過卷高度不得小于6m。另于 2009年在井架的上方設(shè)置了過卷擋梁和楔形罐道,有效避免了因過卷保護(hù)失效造成將井架拉壞,甚至將鋼絲繩拉斷而使提升容器墜落的事故發(fā)生。

2.2 防止過速裝置

當(dāng)提升速度超過最大速度的 15%以及提升速度超過 3m/s時(shí),使提升容器到達(dá)終端停止位置前速度不超過 2 m/s,必須裝設(shè)過速保護(hù)裝置和限速裝置。KJ2х2.5х1.2-20提升機(jī)采用交流拖動(dòng),技術(shù)落后,能耗高,保護(hù)系統(tǒng)不完善,安全可靠性差,為改善這種狀況,2007年改造應(yīng)用了 KHT-B提升機(jī)綜合后備保護(hù)器。提升機(jī)加速階段,保護(hù)器顯示出實(shí)際運(yùn)行速度、速度偏差、深度及深度指示器的工作狀況正常與否。勻速和減速運(yùn)行階段,當(dāng)實(shí)際運(yùn)行速度大于基準(zhǔn)運(yùn)行速度的 15%時(shí),發(fā)生聲光報(bào)警信號(hào),發(fā)出緊急停車控制信號(hào)。在接近正常停車位置,而提升機(jī)實(shí)際運(yùn)行速度大于 2m/s時(shí),保護(hù)器發(fā)出緊急制動(dòng)信號(hào)。后備保護(hù)器監(jiān)護(hù)提升機(jī)的整個(gè)運(yùn)行工作狀態(tài),為提升安全生產(chǎn)提供了可靠保障。

圖 2 提升安全保護(hù)回路電路圖

2.3 過負(fù)荷和欠電壓保護(hù)裝置

過負(fù)荷繼電器直接接在主電路中,或接在電流互感器的二次電路中,用來保護(hù)電動(dòng)機(jī)的過載和短路[4]。當(dāng)提升機(jī)過負(fù)荷時(shí),電動(dòng)機(jī)過載,主電路電流增大,當(dāng)電流大于整定值時(shí),其銜鐵吸合,通過釋放結(jié)構(gòu)將高壓油短路器斷開,切斷主電路電源。由于高壓油斷路器的輔助閉鎖觸頭接在安全回路中,在主電路合閘時(shí)閉鎖觸頭合上,安全回路通電,當(dāng)斷開時(shí),其閉鎖觸頭打開,斷開安全回路,提升機(jī)實(shí)行安全制動(dòng)。過負(fù)荷保護(hù)裝置通常都裝在電源開關(guān)柜內(nèi)。欠電壓保護(hù)裝置又稱無壓釋放裝置,它也裝在電源開關(guān)柜內(nèi)。當(dāng)電源電壓低于允許值(一般為額定電壓的 65%)以下時(shí),欠壓脫扣線圈的銜鐵動(dòng)作,使高壓油斷路器跳閘,安全回路斷電,提升機(jī)實(shí)行安全制動(dòng)。但當(dāng)電力系統(tǒng)電壓恢復(fù)正常后,高壓油斷路器不會(huì)自動(dòng)合閘,需由司機(jī)來合閘,從而保證安全(平時(shí)要經(jīng)常檢查各接觸器觸頭磨損狀況,電路中出現(xiàn)故障往往是電氣元件老化或質(zhì)量不合格造成的)。

2.4 閘瓦磨損保護(hù)裝置

當(dāng)閘瓦磨損到極限程度時(shí),就會(huì)降低制動(dòng)力矩,甚至?xí)固嵘龣C(jī)制動(dòng)失靈,造成事故。為了避免發(fā)生這種情況,在制動(dòng)閘瓦上裝設(shè)閘瓦磨損閉鎖開關(guān),將其串聯(lián)在安全保護(hù)電路內(nèi),當(dāng)閘瓦磨損到閘瓦間隙超過規(guī)定值時(shí),在制動(dòng)時(shí)常閉觸頭斷開,安全回路斷電,提升機(jī)實(shí)現(xiàn)安全制動(dòng)。KJ2х2.5х1.2-20提升機(jī)采用角移式油壓制動(dòng)器,閘瓦與制動(dòng)輪的間隙保持在 1mm左右,且應(yīng)不大于 2mm,保證提升安全。2007年將閘瓦磨損保護(hù)裝置安裝在制動(dòng)器液壓傳動(dòng)裝置的架子上,其結(jié)構(gòu)有杠桿 1和杠桿 2及限位開關(guān) 3組成 (圖 3)。當(dāng)閘瓦過度磨損,制動(dòng)輪緣與閘瓦的間隙增大時(shí),杠桿 1就壓到杠桿 2上,結(jié)果限位開關(guān)保護(hù)電路被切斷,提升機(jī)斷電實(shí)行安全制動(dòng)。

角移式油壓制動(dòng)器存在突出問題:兩副制動(dòng)器同時(shí)由一個(gè)制動(dòng)油缸帶動(dòng)。當(dāng)兩副制動(dòng)器閘瓦間隙不一致時(shí),制動(dòng)力距將降低,特別是當(dāng)固定滾筒的閘瓦間隙大于游動(dòng)滾筒的閘瓦間隙時(shí),若進(jìn)行調(diào)繩,打開調(diào)繩離合器,固定滾筒制動(dòng)力矩會(huì)顯著降低,導(dǎo)致跑車事故的發(fā)生。另外由于只有一個(gè)制動(dòng)油缸,一旦油缸因某種原因出現(xiàn)故障時(shí),將導(dǎo)致兩副制動(dòng)器同時(shí)失去作用,引起嚴(yán)重事故。解決方法:可在 KJ型提升機(jī)減速機(jī)主動(dòng)軸上裝設(shè)一套安全制動(dòng)抱閘裝置。更好的方法在電動(dòng)機(jī)上裝設(shè)能耗制動(dòng)裝置。2010年上半年對(duì)此提升機(jī)裝設(shè)了能耗安全制動(dòng)裝置。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的電磁力矩與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反,成為阻力矩時(shí),電動(dòng)機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)。由于定子線圈有激磁,轉(zhuǎn)子導(dǎo)體就切割磁場(chǎng),產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。而轉(zhuǎn)子是閉合回路,有電流產(chǎn)生,就把電動(dòng)機(jī)軸上的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)能量變?yōu)殡娔?。該電能被消耗在轉(zhuǎn)子的電阻上,并且產(chǎn)生制動(dòng)力矩,使電動(dòng)機(jī)快速停下來。

圖 3 閘瓦磨損保護(hù)裝置示意圖1—杠桿1;2—杠桿 2;3—限位開關(guān)

2.5 實(shí)現(xiàn)可視化操作

利用現(xiàn)代科技,2008年在提升機(jī)房、井口信號(hào)室和各井筒提升水平安裝實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)和信號(hào)可視系統(tǒng),實(shí)施人性化操作,讓操作人員更清晰直觀看清各提升點(diǎn)的狀況,達(dá)到信號(hào)準(zhǔn)確、操作精確的目的。

3 結(jié)語

礦井提升機(jī)提升系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行是礦井提升安全的重要保證。自提升系統(tǒng)改進(jìn)以來,收到良好效果。對(duì)礦山設(shè)備進(jìn)行安全技術(shù)研究,積極推廣各種現(xiàn)代安全技術(shù)手段,控制生產(chǎn)過程中的危險(xiǎn)因素,改進(jìn)安全設(shè)施,消除事故隱患,實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化安全狀態(tài)是一項(xiàng)長期任務(wù),最終為礦山生產(chǎn)建設(shè)的順利進(jìn)行和經(jīng)營的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)提供安全保障。

[1] 周興安.張步斌.主提升機(jī)操作工 [M].北京:氣象出版社, 2003.

[2] 金磊夫.金屬非金屬礦山從業(yè)人員安全生產(chǎn)培訓(xùn)教材[M].北京:中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2008.

[3] 國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局.金屬非金屬礦山安全規(guī)程[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2006.

[4] 阮礽忠.常用機(jī)械電氣控制手冊(cè)[S].福州:福建科學(xué)技術(shù)出版社,2004.

Im provem en ts for Enhancing System Secur ity by Using KJ2х2.5х1.2-20M ine Hoist

HAN Yu
(LaiwuM ining L im ited Corporation of Laiwu Steel Group,Shandong Laiw u 271100,China)

Through imp roving safety facilities and safety devices,technical imp rovem ents and imp roved results of KJ2х2.5х1.2-20 hoist lifting system are introduced in thispaper.By usingm echatronics techno logy,its controlling lineswere contacted to security p rotection circuit to form a closed loop security system.Itw ill imp rove security level,ensure safety p roduction,and imp rove econom ic efficiency.

M inew ell;hoist;safety equipm ent;technical imp rovem ent;safety loop;locking system;KJ2х2.5х 1.2-20

book=6,ebook=28

TD 534

B

2010-04-16;

2010-05-28;編輯:陶衛(wèi)衛(wèi)

韓雨(1981—),男,山東濟(jì)寧人,主要從事礦山機(jī)械、機(jī)電技術(shù)工作;E-m ail:bangbangtanghy@163.com。