盧建寶

(福建省永安煤業(yè)有限責(zé)任公司， 福建 永安 366000)

0 引言

煤礦在用GKT型提升機(jī)未列入《禁止井工煤礦使用的設(shè)備及工藝目錄》，不屬于淘汰設(shè)備，2015年國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局對(duì)《煤礦安全規(guī)程》進(jìn)行修訂，并于2016年10月1日起實(shí)施。隨著機(jī)電技術(shù)的發(fā)展，原有的串電阻繼電器控制系統(tǒng)改為PLC控制，修訂后的《煤礦安全規(guī)程》第四百二十三條、第四百二十四條和第四百二十五條明確規(guī)定，提升裝置必須裝設(shè)：“錯(cuò)向運(yùn)行保護(hù)：當(dāng)發(fā)生錯(cuò)向時(shí)，能自動(dòng)斷電，且使制動(dòng)器實(shí)施安全制動(dòng)”、“提升容器位置指示保護(hù)：當(dāng)位置指示失效時(shí)，能自動(dòng)斷電，且使制動(dòng)器實(shí)施安全制動(dòng)”，“提升機(jī)必須裝設(shè)可靠的提升容器位置指示器、減速聲光示警裝置”、“安全制動(dòng)必須有并聯(lián)冗余的回油通道”[1]。2012年前生產(chǎn)的GKT型礦井提升機(jī)PLC電控系統(tǒng)及液壓站不符合《煤礦安全規(guī)程》第四百二十三條和第四百二十五條之規(guī)定，其安全保護(hù)裝置存在以下問題：

1) GKT提升機(jī)提升容器位置指示器是一種圓盤式，非牌坊式深度指示器，且操作臺(tái)上無數(shù)字顯示，提升時(shí)無法直觀具體地顯示提升容器所在井筒位置，無位置指示失效保護(hù)；

2) 無錯(cuò)向保護(hù)功能，當(dāng)司機(jī)操作提升機(jī)運(yùn)行方向與提升信號(hào)不一致時(shí)，不能自動(dòng)斷電及示警，不利于提升安全；

3) 2012年前生產(chǎn)的提升機(jī)液壓站安全制動(dòng)裝置未裝設(shè)有并聯(lián)冗余回油通道，多數(shù)采用二級(jí)制動(dòng)方式，當(dāng)電磁換向閥閥芯出現(xiàn)卡阻時(shí)，導(dǎo)致安全制動(dòng)失效。

1 GKT提升機(jī)PLC控制系統(tǒng)改進(jìn)方案

采用接近開關(guān)、PLC、報(bào)警燈、轉(zhuǎn)速表等設(shè)計(jì)一套安全保護(hù)系統(tǒng)與GKT提升機(jī)PLC控制系統(tǒng)相結(jié)合，優(yōu)化提升機(jī)安全保護(hù)裝置。

1.1 增設(shè)PLC模塊優(yōu)化提升機(jī)安全保護(hù)功能

1) 在絞車低速聯(lián)軸器或主軸上安裝接近開關(guān)，提取絞車運(yùn)行速度數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)傳輸在轉(zhuǎn)速表上，顯示器具有速度、容器位置(0～1 000 m)及提升方向顯示功能，把速度及提升方向串接到安全回路，實(shí)現(xiàn)超速保護(hù)和錯(cuò)向提升報(bào)警功能，與原有圓盤式提升容器位置指示器相結(jié)合，達(dá)到符合《煤礦安全規(guī)程》第四百二十三條第五點(diǎn)和第十點(diǎn)及第四百二十四條規(guī)定的目的。

2) 在絞車低速聯(lián)軸器或主軸上安裝磁感應(yīng)開關(guān)(檢測磁片，檢測距離為4 mm),一般為3片，滾筒轉(zhuǎn)一圈，收到3×4=12個(gè)信號(hào)，每個(gè)信號(hào)與鋼絲繩收放長度成正比，PLC根據(jù)收到的信號(hào)算出鋼絲繩收放長度，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)及提升方向顯示在轉(zhuǎn)速表上。

3) 實(shí)現(xiàn)深度指示數(shù)顯功能。在絞車操作臺(tái)上增設(shè)深度顯示器，具有井筒提升容量位置深度數(shù)顯指示和保護(hù)功能，設(shè)置零位復(fù)位，便于調(diào)繩和鋼絲繩更換時(shí)可以對(duì)提升容量井筒位置零點(diǎn)定位，并使之與絞車圓盤式深度指示器相一致。

4) 完善提升容器位置指示失效保護(hù)。在絞車操作臺(tái)上增設(shè)的提升容器位置深度顯示器具有數(shù)顯功能并在安全回路中增加控制輔助觸點(diǎn)，當(dāng)圓盤式深度失效或故障時(shí)，仍有提升容量位置深度數(shù)顯指示；若絞車系統(tǒng)有運(yùn)行，提升容量位置失效(或不指示)，該裝置輔助觸點(diǎn)能切斷安全回路實(shí)施安全制動(dòng)，實(shí)現(xiàn)提升容量位置指示失效保護(hù)。

5) 完善超速保護(hù)?！睹旱V安全規(guī)程》第四百二十三條規(guī)定“當(dāng)提升速度超過最大速度15%時(shí)，必須能自動(dòng)斷電，且使制動(dòng)器實(shí)施安全制動(dòng)?！盵1]將提升絞車速度圖輸入新增PLC模塊，當(dāng)提升速度或減速點(diǎn)位置絞車未減速，將發(fā)出超速警報(bào)，提醒絞車司機(jī)減速，并將輔助控制觸點(diǎn)串入絞車安全回路，實(shí)現(xiàn)超速保護(hù)和報(bào)警功能。

6) 實(shí)現(xiàn)錯(cuò)向運(yùn)行保護(hù)。井口信號(hào)裝置接入新增PLC模塊，由PLC判斷打點(diǎn)信號(hào)(提升、下放、停止)指令絞車運(yùn)行方向，當(dāng)司機(jī)操作絞車方向跟打點(diǎn)信號(hào)不一致，即當(dāng)信號(hào)系統(tǒng)給出提升方向，測速裝置檢測出有相反提升方向的運(yùn)動(dòng)，或者系統(tǒng)沒有給出提升方向，測速裝置檢測到運(yùn)行速度過快，絞車安全回路動(dòng)作，并發(fā)出報(bào)警提示，防止誤操作。

7) 完善報(bào)警和提示功能。在操作臺(tái)上新增3盞指示燈，當(dāng)絞車運(yùn)行出現(xiàn)超速、提升容器位置指示器失效及操作錯(cuò)向運(yùn)行時(shí)，配合聲光報(bào)警器，實(shí)現(xiàn)聲光示警的目的。

1.2 提升容器位置指示及錯(cuò)向運(yùn)行保護(hù)工作原理

當(dāng)提升司機(jī)接到提升信號(hào)時(shí)，如下放信號(hào)，司機(jī)啟動(dòng)液壓站，正常操作下放，電機(jī)反向運(yùn)行，接近開關(guān)提取電機(jī)反向運(yùn)行脈沖信號(hào)，PLC轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳輸至轉(zhuǎn)速表上，隨著絞車下放運(yùn)行，轉(zhuǎn)速表容器位置以當(dāng)前標(biāo)高數(shù)字顯示[2]。提升司機(jī)操作反向時(shí)，接近開關(guān)提取電機(jī)運(yùn)行脈沖信號(hào)方向跟打點(diǎn)信號(hào)不一致時(shí)，提升機(jī)液壓站斷電，安全制動(dòng)器實(shí)施安全制動(dòng)，發(fā)出“操作反向”聲光語音報(bào)警，提升信號(hào)未復(fù)位前閉鎖下次開車運(yùn)行。當(dāng)司機(jī)操作絞車時(shí)，超過3 s接近開關(guān)未提取電機(jī)運(yùn)行脈沖信號(hào)，則判斷為提升容器位置指示器失效，提升機(jī)液壓站斷電，安全制動(dòng)器實(shí)施安全制動(dòng)，提升容器位置指示器失效故障燈亮，故障未復(fù)位前閉鎖下次開車運(yùn)行。當(dāng)司機(jī)操作絞車運(yùn)行至減速段發(fā)出語音報(bào)警，未及時(shí)減速時(shí)，超速保護(hù)故障燈亮，發(fā)出“提升超速”聲光語音報(bào)警提示司機(jī)減速。提升容器位置指示及錯(cuò)向運(yùn)行保護(hù)電氣原理如圖1。

圖1 提升容器位置指示及錯(cuò)向運(yùn)行保護(hù)電氣原理

2 GKT提升機(jī)液壓站冗余回油通道改進(jìn)方案

采用具有冗余回油通道的液壓站或?qū)υ谟锰嵘龣C(jī)液壓站回油通道進(jìn)行改造，使提升系統(tǒng)安全制動(dòng)更加安全、可靠。

2.1 TE1316液壓站存在問題分析

GKT提升機(jī)原配制的TE1316液壓站兩套比例閥(一備一用)是共用一套閥組直接與盤形閘油路接通，當(dāng)閥組或油路出現(xiàn)堵塞或卡阻時(shí)，可能造成液壓站不能夠迅速回油，導(dǎo)致制動(dòng)失效。

2.2 改進(jìn)方案一

在GKT提升機(jī)原配制的TE1316液壓站制動(dòng)器的油管并聯(lián)增設(shè)一組電磁閥、冗余管路、高壓球閥、油路塊及其余相關(guān)配件，形成并聯(lián)冗余回油通道。液壓站制動(dòng)油管上就有兩個(gè)電磁閥通過增加液壓站控制回路觸點(diǎn)形成單獨(dú)控制，如果有一個(gè)閥出現(xiàn)卡阻可以通過另一個(gè)閥組導(dǎo)通，讓制動(dòng)油管的液壓油快速回流至油箱，實(shí)現(xiàn)安全制動(dòng)。同時(shí)在出油口加裝回油過濾器和高壓球閥，防止制動(dòng)器回油時(shí)將油管中的鐵屑及雜質(zhì)帶入液壓站，保證液壓系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行。液壓站安全制動(dòng)并聯(lián)冗余回油通道改造示意圖如圖2所示。

1-冗余油管； 2-手動(dòng)截止閥； 3-電磁防爆閥1； 4-冗余閥塊； 5-冗余過濾器； 6-焊接支架； 7-電磁防爆閥2； 8-原防爆液壓器。圖2 液壓站并聯(lián)冗余回油通道改造示意圖

2.3 改進(jìn)方案二

采用新型TE168液壓站。TE168液壓站主要由油箱、泵裝置和閥組組成，液壓站有2套獨(dú)立的供油系統(tǒng)(每套系統(tǒng)都包含單獨(dú)的電機(jī)油泵裝置及閥組裝置)一套工作，一套備用。相當(dāng)于2臺(tái)單獨(dú)工作和獨(dú)立閥組的液壓站，當(dāng)正在工作的一套系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，只要通過切換電氣系統(tǒng)就可切換到備用系統(tǒng)。每個(gè)單獨(dú)工作的獨(dú)立閥組均并聯(lián)有冗余的回油通道，使提升系統(tǒng)安全制動(dòng)更加安全、可靠和自動(dòng)[3]。

3 結(jié)論

對(duì)煤礦在用GKT型提升機(jī)安全保護(hù)裝置進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，并對(duì)GKT提升機(jī)液壓站冗余回油通道提出改進(jìn)方案，使之達(dá)到符合《煤礦安全規(guī)程》第四百二十三條和第四百二十五條的規(guī)定，在實(shí)際使用中安全、可靠，值得借鑒應(yīng)用。