陳有平

福建省永安煤業(yè)有限責(zé)任公司仙亭煤礦，福建 三明 366000

2015年國(guó)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。煤礦在用GKT型提升絞車(chē)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，但一些保護(hù)裝置無(wú)法達(dá)到《煤礦安全規(guī)程》要求。目前筆者所在單位采區(qū)提升絞車(chē)是由重慶礦山機(jī)械廠生產(chǎn)的，絞車(chē)型號(hào)為GKT-1.6*1.2-24，滾筒直徑為1.6m，滾筒寬度為1.2m；配備的減速箱為JSZ-2*450雙力線直齒輪減速箱，減速器傳動(dòng)比值為24；絞車(chē)電機(jī)為變頻調(diào)速電機(jī)型號(hào)為YBPT355S-6，功率為160kW；液壓站型號(hào)為T(mén)E131型液壓站。

1 礦用GKT型提升絞車(chē)電控系統(tǒng)缺陷

礦用GKT型提升絞車(chē)配備的電控系統(tǒng)和《煤礦安全規(guī)程》（2016）提出的提升裝置安全保護(hù)要求，存在以下缺陷和不足：（1）該電控系統(tǒng)為礦用一般型，未取得礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志證書(shū)，即無(wú)“MA”標(biāo)志；（2）無(wú)限速保護(hù)功能，無(wú)法保證提升容器到達(dá)終端位置時(shí)的速度不超過(guò)2m/s，需通過(guò)絞車(chē)司機(jī)人工控制，安全隱患大；（3）絞車(chē)操作臺(tái)配備的是轉(zhuǎn)盤(pán)式提升容器位置指示器，它通過(guò)2臺(tái)自整角機(jī)接收發(fā)送的方式實(shí)現(xiàn)深度指示，但當(dāng)位置失效時(shí)，無(wú)法自動(dòng)斷電；（4）當(dāng)提升發(fā)生錯(cuò)向時(shí)，無(wú)法斷電實(shí)現(xiàn)錯(cuò)向運(yùn)行保護(hù)功能；（5）該型號(hào)提升絞車(chē)配備的液壓站采用十字彈簧控制壓力，結(jié)構(gòu)落后，受加工精度影響大，壓力調(diào)節(jié)不穩(wěn)定，調(diào)整難度大，不易于維護(hù)，故障率較高，同時(shí)無(wú)并聯(lián)冗余的回油管道；（6）電控系統(tǒng)故障率高，不易維護(hù)。

2 電控系統(tǒng)改造方案

（1）針對(duì)在用GKT型提升絞車(chē)電控系統(tǒng)存在的問(wèn)題，根據(jù)《淘汰落后安全技術(shù)工藝、設(shè)備目錄》（2016年）建議提升機(jī)電控裝置可替代的技術(shù)裝備為四象限變頻調(diào)速提升電控裝置，故選擇200kW/660V礦用隔爆型四象限變頻調(diào)速系統(tǒng)1套，配用電機(jī)為160kW/660V，電機(jī)的軸負(fù)載為礦井斜井提升絞車(chē)。電控部分改為礦用隔爆兼本質(zhì)安全型PLC控制。

（2）原有TE131型液壓站升級(jí)更換為符合煤礦井下設(shè)備使用要求，即具有“MA”標(biāo)志證書(shū)、防爆合格證書(shū)、產(chǎn)品合格證書(shū)，且具有皮囊蓄能式二級(jí)制動(dòng)、安全制動(dòng)冗余回路的礦用比例閥液壓站。

（3）加裝一套牌坊式深度指示器，與現(xiàn)有絞車(chē)JSZ-450雙力線直齒輪減速箱配套使用，同時(shí)指示器應(yīng)帶有上下過(guò)卷開(kāi)關(guān)。

（4）在絞車(chē)軸端加裝旋轉(zhuǎn)編碼器，用于采集提升絞車(chē)運(yùn)行的相關(guān)參數(shù)及數(shù)據(jù)。

（5）通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)相關(guān)電控廠家的對(duì)比，最終選擇上海華欣民福自控設(shè)備有限公司生產(chǎn)的BPJ1-200/660K型礦用隔爆兼本質(zhì)安全型交流變頻器和KXJ-158-25/660(A)型隔爆兼本質(zhì)安全型可編程序控制箱，以及TH1-24型本安操作臺(tái)，配備湖南煤礦機(jī)械有限公司生產(chǎn)的JTY400DB型提升絞車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)液壓站，電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架如圖1所示。

圖1 電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架圖

3 技術(shù)原理

（1）BPJ1-200/660K型礦用隔爆兼本質(zhì)安全型交流變頻器。BPJ1-200/660K型變頻器通過(guò)對(duì)電壓頻率按比例平滑上升的控制方式，能提供低頻的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，有利于電機(jī)的平穩(wěn)起動(dòng)，同時(shí)可控制起動(dòng)時(shí)的速度，達(dá)到真正平滑軟起動(dòng)的目的。它采用全數(shù)字矢量控制，使系統(tǒng)調(diào)速范圍寬，調(diào)速精度高。該變頻器采用的是AFE自換向變頻新技術(shù)，使提升絞車(chē)在減速段或者進(jìn)行重物下放操作時(shí)，其系統(tǒng)自行轉(zhuǎn)入發(fā)電反饋狀態(tài)，使制動(dòng)更加平穩(wěn)、操作更為簡(jiǎn)便，同時(shí)大幅度提高了提升絞車(chē)的安全可靠性。此變頻器網(wǎng)側(cè)采用PWM斬波調(diào)制，使輸入電流波呈現(xiàn)的是正弦波。網(wǎng)側(cè)變頻器還有個(gè)特點(diǎn)是采用單獨(dú)的CPU，實(shí)行PID控制，這樣可以對(duì)網(wǎng)側(cè)的交流電流的大小和相位進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和控制，使系統(tǒng)的功率因數(shù)保持在1左右，隨著提升絞車(chē)進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)，能量就從逆變器返回到直流母線，這時(shí)系統(tǒng)控制的輸入電流的相位與電源電壓的相位剛好相反，能量就會(huì)回饋至電網(wǎng)。BPJ1-200/660K型礦用隔爆兼本質(zhì)安全型交流變頻器原理如圖2所示。

圖2 BPJ1-200/660K型變頻器原理圖

（2）JTY400DB型制動(dòng)系統(tǒng)液壓站。JTY400DB型液壓站是由兩組完全獨(dú)立工作的液壓系統(tǒng)組成。它們一用一備，當(dāng)一組油泵、電機(jī)或閥損壞時(shí)，可通過(guò)梭閥自動(dòng)轉(zhuǎn)換至另一組液壓系統(tǒng)工作。液壓站油泵出口裝有高壓管路過(guò)濾器來(lái)確保壓力油得到充分過(guò)濾。系統(tǒng)正常工作時(shí)，電磁換向閥通電，壓力油通過(guò)電磁換向閥分別進(jìn)入制動(dòng)器油缸，保證提升絞車(chē)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)壓力油經(jīng)過(guò)減壓閥、單向閥進(jìn)入氣囊式蓄能器。當(dāng)實(shí)現(xiàn)安全制動(dòng)時(shí)電機(jī)斷電油泵停止供油，同時(shí)比例溢流閥電磁鐵和電磁換向閥斷電，此時(shí)液壓站一級(jí)制動(dòng)管的壓力油迅速回油箱，油壓降到零。二級(jí)制動(dòng)管壓力油經(jīng)過(guò)電磁換向閥一部分進(jìn)入皮囊式蓄能器內(nèi)，另一部分由直動(dòng)溢流閥回至油箱，使二級(jí)制動(dòng)管內(nèi)的油壓保持在二級(jí)制動(dòng)油壓值的等級(jí)。經(jīng)過(guò)電器延時(shí)到設(shè)定的時(shí)間后，電磁換向閥斷電使二級(jí)制動(dòng)管內(nèi)的壓力油油壓迅速下降至零，達(dá)到安全制動(dòng)狀態(tài)。

4 改造和使用過(guò)程中的注意事項(xiàng)

（1）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，確定相關(guān)參數(shù)，特別是減速距離和減速時(shí)間的設(shè)定，減速距離設(shè)置過(guò)長(zhǎng)，會(huì)影響絞車(chē)提升效率；減速距離過(guò)短，會(huì)導(dǎo)致減速時(shí)間變短；減速時(shí)間過(guò)短，會(huì)影響絞車(chē)司機(jī)操作的安全性。

（2）絞車(chē)在每次換繩或鋼絲繩調(diào)頭時(shí)，深度指示位置應(yīng)回“零”位。

（3）當(dāng)控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，首先，通過(guò)操作臺(tái)的復(fù)位按鈕來(lái)復(fù)位故障，若故障復(fù)位不了，可以通過(guò)操作臺(tái)的顯示屏上的正常開(kāi)車(chē)頁(yè)面下方的滾動(dòng)條處查看是什么故障；其次，也可以通過(guò)操作臺(tái)上的觸屏翻頁(yè)按鈕翻到故障頁(yè)面進(jìn)行查詢(xún)故障，然后根據(jù)故障進(jìn)行處理。

（4）因主令手柄到零位，絞車(chē)剎車(chē)會(huì)直接抱死，對(duì)減速箱和絞車(chē)鋼絲繩的沖擊較大，因此需加強(qiáng)對(duì)絞車(chē)司機(jī)在操作培訓(xùn)。

（5）注意電源電壓的選擇，內(nèi)含380V和660V電壓可供選擇。

5 系統(tǒng)改造后的效果

（1）合法合規(guī)。通過(guò)對(duì)礦用GTK型礦山提升絞車(chē)電控系統(tǒng)和液壓站升級(jí)改造，使該型號(hào)提升絞車(chē)符合《煤礦安全規(guī)程》（2016）第四百二十三條和第四百二十五條規(guī)定。

（2）保護(hù)齊全、功能完善。系統(tǒng)升級(jí)改造后，除了原有的一級(jí)急停保護(hù)，如過(guò)卷、過(guò)放、超速和限速保護(hù)，增加二級(jí)和三級(jí)保護(hù)，二級(jí)保護(hù)需通過(guò)解除復(fù)位后方能啟動(dòng)運(yùn)行，三級(jí)則為報(bào)警指示。改造后系統(tǒng)檢測(cè)范圍廣、精度高，人機(jī)界面以數(shù)字、模擬圖形顯示，直觀明了。同時(shí)系統(tǒng)帶有故障狀態(tài)記憶功能，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)在顯示屏歷史報(bào)警記錄頁(yè)面存檔相關(guān)報(bào)警信息，以便設(shè)備檢查維護(hù)。

（3）牌坊式深度指示器能對(duì)提升機(jī)提升容器的位置進(jìn)行測(cè)量和數(shù)字指示，當(dāng)指示失效時(shí)自動(dòng)斷電，且能使制動(dòng)器實(shí)施安全制動(dòng)，完成測(cè)速、深度指示的監(jiān)控與斷線保護(hù)。

（4）系統(tǒng)采用無(wú)級(jí)調(diào)速手柄，操作臺(tái)面板集成相關(guān)參數(shù)顯示屏，能夠準(zhǔn)確顯示斜井絞車(chē)運(yùn)行狀態(tài)，包括礦車(chē)的位置指示、速度指示、方向和軌跡顯示，操作更為便捷。

（5）系統(tǒng)改造后，故障率大大降低，同時(shí)維護(hù)檢修更為方便。

6 結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，我國(guó)礦企機(jī)械化生產(chǎn)水平有了很大提升，礦山機(jī)電設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化是其未來(lái)發(fā)展的主要趨勢(shì)之一，一些生產(chǎn)年份較長(zhǎng)但又未達(dá)到國(guó)家規(guī)定的禁用設(shè)備或工藝，可通過(guò)一些技術(shù)改造、系統(tǒng)優(yōu)化，使礦山設(shè)備的生產(chǎn)效率、安全性得到更大保障，能幫助企業(yè)創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟(jì)效益。