蔣妮娜，喬二鋒

(銅陵有色金屬集團公司安慶銅礦， 安徽懷寧縣 246131)

1 系統(tǒng)簡介

安慶銅礦主井提升機擔負著每年120萬t的礦、廢石及部分材料的提升任務，采用國產(chǎn)JKMD4×4落地式多繩摩擦提升機，單箕斗—平衡錘提升方式。電氣控制采用的是ABB公司全數(shù)字直流控制系統(tǒng)，主控制器為AC410，拖動控制系統(tǒng)為DCS600。

該提升系統(tǒng)有4種操作方式:自動、手動、備用、檢修。自動方式:按照系統(tǒng)設(shè)定的速度圖，運行中的啟動、停車、裝載、卸載等操作完全由程序自動控制，不需要操作人員介入。手動方式:由卷揚司機通過操縱手柄進行控制。備用方式:在遇到過卷等故障不能及時排除的情況下，通過切換至該開關(guān)臨時將外圍保護切除，實現(xiàn)故障狀態(tài)下的低速開車。檢修方式:當進行井筒、首尾繩檢查時，提升機以0.4 m/s的速度運行，保障檢修人員的安全。

該系統(tǒng)按提升物料種類又分為礦石提升模式和廢石提升模式，礦石模式卸載停車點標高為+103.8 m，廢石模式卸載停車點標高為+90.16 m，礦石和廢石共用一個裝載裝置，裝載點標高為－666.66±1 m。提升機允許最大運行速度為10.05 m/s，目前實際設(shè)定最高運行速度為8.68 m/s。

井筒信號系統(tǒng)由多個檢測開關(guān)組成，其信號數(shù)據(jù)送至主控器AC410進行處理，井筒內(nèi)開關(guān)分布如圖1所示。

BG1、BG2分別為井筒上、下過卷開關(guān)

BG6、BG3分別為礦石卸載位置同步、停車開關(guān)

BG7、BG4分別為廢石卸載位置同步、停車開關(guān)

BG8為飛行同步開關(guān)

BG10、BG11、BG12均為位置檢查開關(guān)

BG5為下停車開關(guān)

圖1 井筒內(nèi)提升系統(tǒng)的開關(guān)分布

停車開關(guān)、同步開關(guān)是箕斗位置檢測的重要開關(guān)，停車開關(guān)安裝在上、下停車點(即裝載、卸載位置)，同步開關(guān)裝設(shè)在與卸載停車開關(guān)標高相同的位置，若提升機在卸載位停車，將觸發(fā)同步開關(guān)動作，則系統(tǒng)用該同步開關(guān)的正確標高值(控制程序設(shè)定的觸發(fā)此開關(guān)時箕斗的標高)更新系統(tǒng)計算得出的箕斗標高值，以此對箕斗位置標高進行校正，消除標高偏差。

該提升系統(tǒng)裝設(shè)有3個同步開關(guān)，分別在礦石和廢石卸載點以及井筒中部，礦石卸載點的同步開關(guān)標高值為+103.80 m、廢石為+90.16 m。飛行同步開關(guān)BG8裝設(shè)在+79.6 m的位置，在提升機運行過程中觸發(fā)此開關(guān)時，系統(tǒng)將對程序計算的位置標高與該同步開關(guān)的標高(+79.6 m)進行對比，若位置偏差超過3 m就報飛行同步故障，若不超過允許值則將程序內(nèi)位置標高校正為+79.6 m。但目前因井筒環(huán)境較為惡劣，飛行同步開關(guān)故障率極高，維護困難，因此未投入主控使用，程序中的飛行同步保護功能被取消。

2 故障現(xiàn)象

2013年，隨著安慶銅礦深部礦體的開采，主井廢石提升量加大，系統(tǒng)連續(xù)滿負荷運行，期間提升機運行中出現(xiàn)了以下問題:從礦石提升模式轉(zhuǎn)換為廢石提升模式時，第一斗箕斗提升至距廢石卸載點約200 mm位置時出現(xiàn)卷揚機反轉(zhuǎn)故障，不能停車卸載，不能完成位置標高的同步。隨后將操作方式轉(zhuǎn)換為手動模式，并將電腦中箕斗的位置標高修改為89 m之后，才可實現(xiàn)向上提升、停車、卸載，并完成標高數(shù)據(jù)的同步，但在下一次切換為廢石提升模式時，會再次出現(xiàn)同樣的現(xiàn)象。而由廢石提升模式轉(zhuǎn)換至礦石提升模式時，提升第一斗達到礦石卸載點時，箕斗以0.4 m/s的速度沖過卸載點，觸發(fā)上過卷故障報警，安全回路斷開，故障停車。

(1)專業(yè)知識培訓。組織各專業(yè)總工程師就本專業(yè)的主要設(shè)計內(nèi)容、重難點等內(nèi)容進行授課，了解項目各階段勘察設(shè)計的工作流程，主要技術(shù)標準、線路方案、工程措施方案選擇需要考慮的主要因素和決策技巧。

3 故障原因分析

根據(jù)以上觀測到的故障現(xiàn)象，初步分析判斷為提升機控制系統(tǒng)內(nèi)部計算的箕斗位置標高與實際位置標高或設(shè)置的同步開關(guān)的安裝位置(標高)不一，導致系統(tǒng)測算的加、減速起、止點紊亂所致。減速起、止點提前，則箕斗達不到卸載點就反轉(zhuǎn)了;減速起止點推后，則箕斗到達卸載點時仍有較高的速度不能停車而沖過卸載點，導致過卷;也可能因為計算標高與實際標高不一致，發(fā)生虛報過卷故障。

提升機在自動模式下，系統(tǒng)在卸載點完成標高數(shù)據(jù)同步后，箕斗向下自動運行至裝載點，裝載完成后上行至卸載點停車，并完成位置標高的同步。如果所設(shè)置的同步開關(guān)不在正確的標高位置，系統(tǒng)運行則會出現(xiàn)紊亂。

提升機(箕斗)行程如圖2所示，其中:

LD01為礦石卸載點的正確標高值(觸發(fā)礦石卸載點同步開關(guān)時，系統(tǒng)認定的箕斗位置標高值);LDW1為廢石卸載點的正確標高值;LD02為礦石卸載點同步開關(guān)實際安裝位置的標高值;LDW2為廢石卸載點同步開關(guān)實際安裝位置的標高值;LL為礦石/廢石裝載點的正確標高(礦石與廢石裝載點相同)。則提升礦石的行程從H01變?yōu)閷嶋H的H02;提升廢石的行程從HW1變?yōu)閷嶋H的HW2。

礦石卸載點標高偏差為:ΔL0=LD02－LD01;

廢石卸載點標高偏差為:ΔLW=LDW2－LDW1。

圖2 提升機行程示意

根據(jù)以上設(shè)定，可以計算出箕斗從上端有偏差的卸載點完成標高同步后，下行致裝載點時系統(tǒng)計算得出(顯示)的標高:

從廢石提升模式轉(zhuǎn)換為礦石提升模式第一斗提升至礦石卸載位時，箕斗的計算標高為:

如果礦石卸載位沒有標高差，即ΔL0=0，而且廢石卸載位有標高差，且ΔLW＞0時，從式(3)、式(4)分析可知:

(1)當從礦石提升模式轉(zhuǎn)換為廢石提升模式第一斗，箕斗到達裝載點時，系統(tǒng)計算標高與實際標高一致，向上運行時則按正確標高進行加、減速，到達正確的廢石卸載點標高LDW1時，箕斗速度降到0值，在距實際卸載點LDW2差ΔLW的位置停車、反轉(zhuǎn)，不能觸發(fā)同步開關(guān)，手動操作達到實際廢石卸載位時，箕斗的計算標高超過了設(shè)定的同步標高值LDW1，因而觸發(fā)過卷報警，只有人為將計算標高調(diào)低，系統(tǒng)認定沒有過卷，才能進行手動操作;

(2)而從廢石提升模式轉(zhuǎn)換為礦石提升模式，第一斗在裝載位置時，計算標高低于實際標高ΔLW，系統(tǒng)減速起、止點后移，致使箕斗達到卸載點時還有較高的速度而沖過卸載點，而此時其計算標高值還沒有達到停車點，系統(tǒng)還沒有認為發(fā)生了過卷故障，如果差值ΔLW過大，可能會發(fā)生嚴重的提升機機械過卷事故。

4 故障處理

根據(jù)上述分析計算結(jié)果，由測量技術(shù)人員重新測量礦石、廢石卸載點的標高，發(fā)現(xiàn)廢石卸載點同步開關(guān)的標高為+90.35 m與正確同步標高值+90.16 m相差近0.2 m，礦石卸載位標高沒有差異。發(fā)現(xiàn)問題后，采取以下處理措施:

(1)按照正確同步標高調(diào)整了廢石卸載位開關(guān);

(2)恢復使用+79.6 m處的飛行同步開關(guān)，解除了程序里的旁路;

(3)修改程序，在同步校正沒有完成時不允許箕斗自動下行。

經(jīng)上述處理后，系統(tǒng)恢復正常運行。此次故障得出的教訓是:同步開關(guān)、位置檢測開關(guān)是提升機自動運行的關(guān)鍵設(shè)施之一，安裝時一定要保證其位置標高的準確性，同時強調(diào)在系統(tǒng)維修時，不要隨意拆裝，否則將導致系統(tǒng)運行紊亂，甚至可能引發(fā)嚴重的過卷事故。

［1］Advant Controller 410 – User’s Guide ABB Ltd.Printed in Sweden March，2001.

［2］晉民杰.提升機設(shè)計理論及現(xiàn)代化設(shè)計方法研究［M］.北京:國防工業(yè)出版社，2012.

［3］李瑞春，張桂芹.礦井提升設(shè)備使用與維護［M］.四川:機械工業(yè)出版社，2013.