副立井提升中重力下放和辅助提升系统的应用_毛玉虎.pdf
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1、2023 年 2 月Feb.,2023doi:10.3969/j.issn.1672-9943.2023.01.030副立井提升中重力下放和辅助提升系统的应用毛玉虎(淮河能源控股集团有限责任公司煤业分公司张集矿,安徽 淮南 232001)摘要 提升机作为立井沟通地面与井下的重要设备,若系统遭遇主电机、变频器等主要部件故障或者矿井大面积停电等事故,井下与地面运输将会中断,极大威胁井下作业人员安全与健康。为提升副立井(提人立井)系统的安全性,急需一套备用的提升设施,在紧急情况下将人员运输至井口或井底,及时撤离被困人员,并建立井上下联系。重力下放系统以提升机两侧净张力差为动力,通过控制下放速度,平稳
2、地将提升容器运行至停车水平,从而将人员救下或重物移出;辅助提升系统通过增设一套传动系统,紧急情况下带动滚筒运转,进而实施简易提升,可有效解决提升机故障后井上下无法运输的问题,使井下与地面建立有效联系。两者作为立井提升系统的重要辅助工艺,可有效提高系统的可靠性。关键词 副立井提升系统;重力下放;辅助提升;张力差中图分类号TD534文献标识码B文章编号1672-9943(2023)01-0097-030引言在地形地质条件不利于采用平硐或斜井以及深部开采的矿区,一般采用立井提升。立井提升由于其井筒短、提升速度快、提升能力大、提升效率高等优点,广泛应用在矿井提升系统中。提升机作为立井沟通地面与井下的重
3、要设备,其安全性与可靠性尤为重要。立井提升机从以往的单绳缠绕式发展到多绳摩擦式,从串电阻调速发展到交、直流变频调速,提升机的设备性能有了质的飞跃,但仍不能杜绝故障状态。若遭遇主电机、变频器等主要部件故障或者矿井大面积停电等,井下与地面运输将会立即切断,极大地威胁到井下作业人员的安全与健康和矿井安全生产1-2。因此,在保证主提升设备安全稳定运行的前提下,需要加入多种辅助设施和工艺装备,使提升机在故障或事故状态下,提升容器仍能顺利运行到井底或地面车场,防止井筒悬人或悬重物3-4。为了使系统具备简易提升能力,可使用辅助设施带动原系统进行低速运转,同时设置相关安全保护,进而缓慢恢复上下井口运输,为后续
4、救援提供保障5-6。1重力下放系统重力下放系统是在提升机出现供电故障、电控故障、主电机故障、闸控系统主要液压阀故障等情形下,主提升系统虽无法正常运转,但依靠闸控系统自身设置的辅助执行机构,通过液压站内阀组联动,使提升机滚筒与闸头处于贴闸状态,保证系统缓慢运行,进而慢速完成一次提升过程的辅助安全系统。1.1基本原理由于立井多绳摩擦式提升机采用双提升容器或提升容器加平衡锤方式提升,在提人或提物状态下,由于两侧重量不同,会形成不平衡的张力差。重力下放系统可利用两侧的张力差作为运行动力,通过调节闸盘压力使两侧提升容器缓慢运行,同时对提升容器的运行速度进行控制,最终使较轻侧的提升容器慢速上升、较重侧的提
5、升容器慢速下降,两侧提升容器顺利到达各自停车水平。通过该系统的运行,可实现副井罐笼中受困人员的快速救援和主井满载箕斗的非正常悬停处理。1.2速度控制提升机速度控制原理如图 1 所示。图 1速度控制原理在主提升系统中配置相应的辅助控制系统,并在控制程序中设定重力下放速度给定,启动时给出平滑“S 型速度曲线”,通过测速电机或高精度编码器采集提升机实际运行速度。根据测得的速度,利输出控制速度速度给定Vsetpoint控制器PID执行机构油压速度反馈Vfeedback+-能 源 技 术 与 管 理EnergyTechnologyand Management2023 年第 48 卷第 1 期Vol.48
6、 No.1972023 年 2 月Feb.,2023毛玉虎副立井提升中重力下放和辅助提升系统的应用用 PID 调节器控制制动油压,使得提升机系统按照设定的速度安全运行。1.3功能保护在重力下放过程中,由于采用重力作为运行动力,制动闸头未紧贴闸盘,可能存在闸头卡阻造成运行失速,或闸盘由于长时间摩擦造成超温变形等风险。因此需在系统中加入相应的保护。(1)限速保护。该保护主要为设定速度保护阈值,实时监控提升机速度反馈。当实际速度超过安全速度范围,触发应急故障保护。(2)闸盘保护。该保护主要监控闸盘温度。通过非接触式红外测温探头,实时采集制动闸盘温度,当闸盘温度超过设定温度时,及时停车散热,避免闸盘变
7、形。1.4实施方案重力下放系统需经过提升机闸控、电控厂家共同开发调试。其实现配置主要为:提升机闸控液压站独立的后备电源,可作为系统主电源失电后的操作和信号采集电源使用;辅助液压动力,作为闸控液压站油泵失电后的辅助电力,为液压油路提供运行压力;辅助控制系统,包含辅助控制器、敞闸手柄、编码器、急停按钮、红外测温传感器、急停按钮等,用以控制重力下放运行过程。重力下放系统控制程序如图 2 所示。图 2系统控制程序功能具体操作方法:当提升机出现故障后,若确认短时间内无法恢复运转,可使用重力下放系统进行应急救援。(1)确认井上下操作工况以及提升容器位置、内部状况,保持提升机房、井口及井底信号室的通讯畅通。
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