劉天元

(開灤錢家營礦業(yè)分公司,河北唐山 063301)

自動化環(huán)形車場系統(tǒng)改造淺談

劉天元

(開灤錢家營礦業(yè)分公司,河北唐山 063301)

采用分步法對錢家營礦副井上井口環(huán)形車場的改造方案進(jìn)行簡述,介紹了工藝流程,對車場改造的必要性和改造后的實(shí)施效果詳細(xì)分析。

改造 環(huán)形車場 爬鏈機(jī) 機(jī)械化

煤礦井口車場是連接井筒和外部運(yùn)輸線的一組軌道系統(tǒng)，通常設(shè)計為迂回的環(huán)狀，所以叫做環(huán)形車場。環(huán)形車場內(nèi)一般布置有裝罐操車系統(tǒng)和翻車機(jī)系統(tǒng)。由于時代發(fā)展和社會進(jìn)步，現(xiàn)行車場設(shè)備均不能滿足安全高效生產(chǎn)須要，自動化改造勢在必行。

1 車場改前現(xiàn)狀

開灤錢家營礦業(yè)分公司于1978年開工建設(shè)，1988年12月建成投產(chǎn)，設(shè)計年生產(chǎn)原煤400萬噸，后期改造后達(dá)到600萬t/a。副井筒直徑8米，布置有兩套提升裝備，一套為一對1.5噸礦車雙層雙車罐籠，另一套為帶平衡錘的寬罐籠，環(huán)形車場是從原西德引進(jìn)，設(shè)備先進(jìn)，設(shè)計新穎，是我國煤礦第一次集中引進(jìn)多項(xiàng)配套設(shè)備。環(huán)形車場布置有長距離小角度爬車機(jī)、雙車摘鉤翻車機(jī)、曲線道岔及液壓驅(qū)動膠輪等，操車設(shè)備采用電動圓環(huán)鏈推車機(jī)、風(fēng)動安全門、搖臺、壓輪阻車器、開閉式內(nèi)阻車器等，實(shí)現(xiàn)了礦井環(huán)形車場作業(yè)機(jī)械化，并且為國內(nèi)煤礦副井車場設(shè)計提供了借鑒。

當(dāng)時引進(jìn)時的錢家營礦環(huán)形車場包括副井操車設(shè)備應(yīng)該是比較先進(jìn)的。但由于人員技術(shù)素質(zhì)低下，操作維護(hù)不當(dāng)?shù)仍颍由吓浼熬S修較為困難，液壓驅(qū)動膠輪投產(chǎn)后因故障率太高而不久即拆除了，長距離小角度爬車機(jī)也因管理不善已經(jīng)拆除。車場的運(yùn)輸機(jī)械化已無法實(shí)現(xiàn)，目前調(diào)車主要依靠多部調(diào)度絞車一次次牽引，效率低，也不安全。操車系統(tǒng)電動推車機(jī)不能進(jìn)罐作業(yè)，傳動系統(tǒng)復(fù)雜，而且風(fēng)動操縱系統(tǒng)易損件多，各處無阻尼設(shè)置或已損壞，系統(tǒng)沖擊很大。整套系統(tǒng)維護(hù)較為困難，實(shí)現(xiàn)自動化更無從談起。隨著礦井生產(chǎn)能力的提高，副井提升量的增加，現(xiàn)有車場因設(shè)計緊湊，能力顯得不足，一是存車能力不高。二是線路復(fù)雜，材料車下井組織復(fù)雜。三是車場運(yùn)輸能力不足，機(jī)械化程度亟待提高。

圖1 操車布置示意圖

2 操車系統(tǒng)改造方案

井口操車設(shè)備，具體包括：推車機(jī)、搖臺、前、后阻車器、開閉器驅(qū)動、井口安全門及其支撐裝置、罐籠內(nèi)部逆止器、罐籠內(nèi)部滑道、緩車設(shè)備、操車設(shè)備范圍內(nèi)的鋼軌、鋪板及其支撐和液壓設(shè)備及其管路、電控設(shè)備等。本著高效、先進(jìn)、安全、可靠、美觀的原則，優(yōu)先考慮采用液壓系統(tǒng)。選用液壓銷齒進(jìn)罐推車機(jī)，采用阻輪式阻車器，搖臺選用經(jīng)重新優(yōu)化設(shè)計。

圖2 彎道推車機(jī)布置示意

圖3 板鏈爬車機(jī)布置方案

銷齒操車成套設(shè)備在國內(nèi)各大煤礦應(yīng)用已很廣泛，屬成熟產(chǎn)品，設(shè)備布置的特點(diǎn)是每股道采用一臺多功能銷齒推車機(jī)，設(shè)置兩道阻車器，配套搖臺、安全門、全液壓驅(qū)動系統(tǒng)，整套設(shè)備在車場配套使用，軌道采用38公斤軌道，推車機(jī)滑道采用12＃礦工鋼，并設(shè)有護(hù)軌。正常操車作業(yè)方式分為點(diǎn)動自動、手動、上下人員、卸罐四種。此時閉鎖有效。此外還設(shè)有檢修工作方式，在此方式下各設(shè)備間無閉鎖關(guān)系。

電控系統(tǒng)設(shè)有完善的安全聯(lián)動閉鎖關(guān)系。

(1)罐籠不到位搖臺不能放下、安全門不能打開；(2)搖臺不抬起、安全門不關(guān)閉，不能向提升系統(tǒng)發(fā)出提升信號；(3)上下人時，阻車器不能打開，推車機(jī)不能運(yùn)行；(4)搖臺不放下，前阻車器不能打開；前阻車器不打開，推車機(jī)不能進(jìn)行裝罐作業(yè)；(5)前后阻車器不能同時打開；(6)前后推爪不能同時抬起；(7)卸罐作業(yè)時，前阻車器不能打開；(8)后阻車器不打開不能進(jìn)行調(diào)車作業(yè)；(9)調(diào)車作業(yè)時，當(dāng)?shù)诙v礦車通過后阻車器，后阻車器須立刻關(guān)閉。

3 彎道推車機(jī)改造方案

從罐籠推出的礦車經(jīng)過出罐初速度自溜到彎道處后由于沒有動力將停止前進(jìn)，原車場設(shè)計膠輪摩擦驅(qū)動裝置已損壞拆除，采用絞車調(diào)度，決定布置一臺彎道繩式推車機(jī)，由鋼絲繩、若干繩輪、推車器、鋼絲繩驅(qū)動裝置、鋼絲繩拉緊裝置、推車器軌道系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和電氣控制裝置構(gòu)成。在彎道的內(nèi)側(cè)設(shè)布置有多個鋼絲繩導(dǎo)向立輥；推車器軌道系統(tǒng)制造成與車輛軌道同心的圓弧形；在推車器的兩側(cè)分別前后設(shè)置承導(dǎo)向輪，導(dǎo)向輪拖著推車器在承載軌道內(nèi)運(yùn)行。

牽引鋼絲繩布置于軌道中間，與軌道中間的推車器前后連接，鋼絲繩通過前部和后部的導(dǎo)向輪，實(shí)現(xiàn)上下繩的相對分開，形成一種無極繩式的推車機(jī)，推車機(jī)在固定的滑道內(nèi)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)推車動作。同時為了保證推車器順利通過彎道部分，在彎道部分安裝了上下鋼絲繩的導(dǎo)向立輥。液壓馬達(dá)帶動驅(qū)動輪運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動纏繞在驅(qū)動輪上的鋼絲繩運(yùn)行，使推車器沿著固定的滑道前后運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)正常的推車、調(diào)車作業(yè)。

4 爬坡段改造方案

由于車場設(shè)計井口進(jìn)出車兩邊有適合礦車自溜的30‰左右的坡度，所以經(jīng)過翻車機(jī)后的空礦車將經(jīng)過爬坡后才可到達(dá)井口進(jìn)車側(cè)，原車場此處布置有一臺板鏈爬車機(jī)，后來由于使用維護(hù)不當(dāng)已拆除。經(jīng)過分析考察，決定再次布置一臺爬車機(jī)。方案一是設(shè)一臺繩式爬車機(jī)，其結(jié)構(gòu)相對簡單，爬車數(shù)量多，對土建基礎(chǔ)改動較小，但是由于爬爪不能過驅(qū)動與導(dǎo)向輪，只能作往復(fù)運(yùn)動，工作效率較低，且往復(fù)運(yùn)動鋼絲繩容易磨損；方案二是在翻車機(jī)出車側(cè)設(shè)一臺圓環(huán)鏈爬車機(jī)，其爬坡角度大，堅固耐用，由于圓環(huán)鏈爬車機(jī)占用距離短，且同方案一爬爪無法通過驅(qū)動輪，需往復(fù)運(yùn)動，因此在爬車機(jī)出車后的線路須再布置一臺彎道繩式推車機(jī)，此方案連同爬坡后彎道運(yùn)行全部采用機(jī)械強(qiáng)制運(yùn)動，機(jī)械化程度較高，但多一臺設(shè)備，總投資增高，爬車機(jī)的角度大，因此基礎(chǔ)需重新制作；第三種方案是恢復(fù)原板鏈爬車機(jī)，改造原電機(jī)減速器驅(qū)動為低速大扭矩馬達(dá)直接驅(qū)動，對土建基礎(chǔ)改動較小，爬車機(jī)可以利用原有基礎(chǔ)，板鏈運(yùn)行平穩(wěn)，爬車能力強(qiáng)，上下均有滑道，不易掉鏈。鑒于結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況，對現(xiàn)有系統(tǒng)不作大的改造基礎(chǔ)上，決定恢復(fù)板鏈爬車機(jī)。

5 實(shí)施效果

經(jīng)過測繪、商討、采購訂貨，停產(chǎn)改造，罐/罐及罐/錘提升機(jī)井口三部操車改造完畢，板鏈爬車機(jī)改造完畢，因?yàn)閺澋莱隹诜嚈C(jī)進(jìn)車側(cè)布置有緊急材料線，緊急狀態(tài)下需要的物料或設(shè)備部件可以從此經(jīng)過翻車機(jī)快速進(jìn)入進(jìn)車側(cè)安排下井，彎道與此快速材料線形成軌道并線道岔，彎道推車機(jī)無法實(shí)現(xiàn)過道岔，如果彎道推車機(jī)只是布置在道岔以前，則推車機(jī)將無法將矸石車直接推至翻籠，無法完全實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，所以彎道推車機(jī)尚未實(shí)施。

井口進(jìn)車側(cè)對應(yīng)三個罐籠各敷設(shè)一股軌道，每股軌道設(shè)置前后兩道阻車器，即前阻車器和后阻車器，以此為標(biāo)志將進(jìn)車側(cè)軌道線分成裝罐區(qū)段和預(yù)備裝罐區(qū)段。在裝罐區(qū)段，前阻車器阻停兩輛待裝罐礦車；在預(yù)備裝罐區(qū)段，后阻車器阻停半列礦車。在預(yù)備裝罐區(qū)段設(shè)置搖臺、能進(jìn)罐作業(yè)的裝罐推車機(jī)，負(fù)責(zé)將罐外礦車推進(jìn)罐籠并將罐內(nèi)礦車卸出。所有操車設(shè)備均為液壓驅(qū)動。井口房內(nèi)設(shè)操縱室和集中液壓站室，整套操車設(shè)備在操縱室統(tǒng)一控制，實(shí)現(xiàn)了整個操車系統(tǒng)的集中控制，改變了原操車沖擊太強(qiáng)、無法進(jìn)罐作業(yè)、安全門及搖臺風(fēng)缸易損壞的問題，系統(tǒng)維護(hù)量大大減小，保證了提升系統(tǒng)運(yùn)行安全。

板鏈爬車機(jī)采用低速大扭矩液壓馬達(dá)直接驅(qū)動，長節(jié)距滾子鏈傳動，上下均設(shè)滑道，運(yùn)行平穩(wěn)，承載能力強(qiáng)，由于角度小，加上爬車爪的特殊設(shè)計，礦車運(yùn)行平穩(wěn)，不易掉道，爬爪從下滑道返回，無須做往復(fù)運(yùn)動，能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)爬車，同時爬8個重車，軌道上設(shè)有多組逆止爪，當(dāng)爬車機(jī)停止運(yùn)行或需要反向運(yùn)行時，處在坡道上的礦車不會溜下來，而是在逆止爪的作用下停止在軌道上。爬車機(jī)的恢復(fù)，取消了多部調(diào)度絞車及司繩人員，杜絕了絞車斜拉導(dǎo)致的落道拍車事故，爬上來的礦車被后面的礦車頂入上彎道，自溜至進(jìn)車側(cè)或可將損壞的礦車分道溜出環(huán)形車場至礦車修理間。

爬車機(jī)改造實(shí)施時，考慮系統(tǒng)擴(kuò)充問題，采用集中液壓站及液壓管路，為彎道繩式推車機(jī)、翻車機(jī)、板鏈爬車機(jī)提供動力，并設(shè)置了集中控制室及視頻系統(tǒng)。為保證可靠及維修方便，液壓系統(tǒng)采用并聯(lián)雙系統(tǒng)，一套運(yùn)行一套備用。防過載采用雙重保護(hù)，有操車超壓、超溫、液位等過載自動保護(hù)功能和濾油提示功能，具有伺服控制功能，使推車機(jī)可以變速運(yùn)行。 變量液壓泵為日本YUKEN變量柱塞泵、低速大扭矩馬達(dá)為意大利intermot公司產(chǎn)品、液壓控制閥采用意大利ATOS產(chǎn)品，其它元件亦采用引進(jìn)技術(shù)、國內(nèi)知名廠商制造的產(chǎn)品。 為進(jìn)一步提高系統(tǒng)可靠性防止泄漏，液壓站及電磁閥均采用整體通道塊技術(shù)，管路全部采用高壓膠管，螺紋接頭體。將來布置彎道推車機(jī)將只需將機(jī)械設(shè)備安裝到位即可。

改造后的環(huán)形車場環(huán)節(jié)少、路程短，因此礦車周轉(zhuǎn)率高。由于系統(tǒng)機(jī)械化、自動化程度高，最大限度地減輕了工作人員的勞動強(qiáng)度。另外，整個系統(tǒng)位于室內(nèi)，不因風(fēng)雨雪天氣而影響生產(chǎn)?？刂葡到y(tǒng)采用PLC作為控制中心，加上視頻監(jiān)控系統(tǒng)，最大限度減少設(shè)備空運(yùn)時間，降低機(jī)械磨損減少故障率，節(jié)約用電。

[1]陸蘊(yùn)香.煤礦副井操車系統(tǒng)中推車機(jī)的改造[J].機(jī)械工程師,2008.7.

[2]曲廣波.新型礦山自動化環(huán)形車場的研制及應(yīng)用[J].礦山機(jī)械,2002.08.

[3]錢家營礦業(yè)分公司副井上井口環(huán)形車場布置[R].1986年,內(nèi)部檔案.

劉天元(1980—),甘肅民樂人,機(jī)電工程師,2004年畢業(yè)于河北工程大學(xué)機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè),河北聯(lián)合大學(xué)工程碩士,開灤錢家營礦業(yè)分公司生產(chǎn)技術(shù)部機(jī)電主管工程師,主要從事煤礦提升、運(yùn)輸機(jī)電系統(tǒng)管理與技術(shù)方面的工作。