高速旋轉(zhuǎn)大直徑絞車全速負(fù)力提升試驗(yàn)研究

高速旋轉(zhuǎn)大直徑絞車全速負(fù)力提升試驗(yàn)研究

1采放頂煤技術(shù)興隆莊煤礦是一座年產(chǎn)量300萬(wàn)噸的大型現(xiàn)代化礦山。投產(chǎn)以來(lái),在1989年已實(shí)現(xiàn)了年產(chǎn)348萬(wàn)t的目標(biāo)。1992年開(kāi)始,該礦采用了綜采放頂煤技術(shù),產(chǎn)量逐年提高。1998年年產(chǎn)量500萬(wàn)t,1999年實(shí)現(xiàn)600萬(wàn)t,2000年產(chǎn)量躍升為700萬(wàn)t。相比之下,主井的2臺(tái)絞車雖然進(jìn)行了縮短運(yùn)行周期等項(xiàng)目技術(shù)改造,仍出現(xiàn)提升能力不能滿足生產(chǎn)需要的局面。2絞車停機(jī)情況擔(dān)負(fù)原煤提升任務(wù)的2臺(tái)主井絞車均是由瑞典ASEA公司成套引進(jìn)的HSVE型《2.8×6摩擦式提升機(jī),其設(shè)計(jì)提升能力為601t/h,采用直流可逆調(diào)速拖動(dòng)系統(tǒng)。主電機(jī)功率為1260kW,額定轉(zhuǎn)速為815rpm,減速箱比為14.08,井深398m,提升容器為4個(gè)12t/次同側(cè)裝卸式扁長(zhǎng)形箕斗,提升最大運(yùn)行速度為8.5m/s,實(shí)際提升高度為385.5m。(1)2臺(tái)絞車現(xiàn)使用主導(dǎo)輪摩擦襯墊,其摩擦系數(shù)小(μ=0.2),動(dòng)防滑極限為1.25,在提升12t/次時(shí)符合要求。當(dāng)提升噸位增加至14t/次時(shí),其動(dòng)防滑極限值已達(dá)1.258,顯然已十分接近規(guī)定的動(dòng)防滑極限值。由于絞車在實(shí)際的運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)偏載超載現(xiàn)象,此種情況下當(dāng)絞車以全速負(fù)力提升時(shí),如果發(fā)生緊急停車,必將造成鋼絲繩在主導(dǎo)輪上打滑的重大事故。(2)當(dāng)絞車提升12t/次時(shí),其制動(dòng)安全系數(shù)k=3.16,符合《安全規(guī)程》的規(guī)定。當(dāng)箕斗增加提升噸位至14t/次時(shí),其安全制動(dòng)系數(shù)k=2.712,已不符合《規(guī)定規(guī)程》第409條中k=M制M靜≥3k=Μ制Μ靜≥3的要求。由于制動(dòng)矩不足,當(dāng)絞車以全速全負(fù)荷(14t/次)負(fù)力提升時(shí),如果發(fā)生緊急停車,制動(dòng)器將閘不住高速旋轉(zhuǎn)的滾筒,必將造成重大運(yùn)行事故。(3)絞車提升14t/次時(shí),已十分接近絞車允許的最大靜張力差(14.22t/次)和主電機(jī)的額定電樞電流(1215A)。以2臺(tái)絞車A箕斗均上行為例,計(jì)算提升14t/次時(shí)的電樞電流值:3A:(1050-150)÷12.5×14+150=1158(A)3B:(1090-150)÷12.5×14+150=1202.8(A)式中:1050、1090為提升12.5t/次時(shí)的實(shí)際電流;150為絞車空載運(yùn)行電流。如果單從理論或絞車技術(shù)數(shù)據(jù)上講,提升14t/次是可行的。但絞車在實(shí)際的運(yùn)行中還有許多因素會(huì)造成絞車的外來(lái)阻力增大和提升載荷增加,導(dǎo)致主電機(jī)電流的增加,從而構(gòu)成對(duì)絞車安全提升的嚴(yán)重威脅。造成主電機(jī)電樞電流異常上升的原因有:(a)卸裝時(shí)散落在箕斗頂部的浮煤不一致,造成絞車運(yùn)行中的實(shí)際偏載。嚴(yán)重時(shí)可增加30～50A的偏載電流;(b)箕斗輪與罐道的統(tǒng)體調(diào)正間隙過(guò)大、過(guò)小都會(huì)造成機(jī)械反抗,形成外來(lái)阻力。嚴(yán)重時(shí)可使主電機(jī)增加50～80A的電樞電流;(c)定量倉(cāng)下的褲叉形分配閘門,常因大塊矸石及其它雜物堵塞,造成箕斗的實(shí)際偏載。由于分配閘門堵塞的程度不同,箕斗的偏載量也就不同,嚴(yán)重時(shí),主電機(jī)電樞電流高達(dá)1500A左右;(d)由于3個(gè)原倉(cāng)為順序排列,距定量倉(cāng)的遠(yuǎn)近不一致,倉(cāng)下各給煤機(jī)的給煤量不一致,導(dǎo)致向定量倉(cāng)裝載完畢時(shí),停機(jī)后的慣沖裝載量各不相同(1#倉(cāng)距定量倉(cāng)最近,不僅裝載時(shí)間短,且停機(jī)后的慣沖裝載量也多)。在提升1#倉(cāng)時(shí),比提升3#倉(cāng)主電機(jī)電樞電流一般要高出30A左右;(e)稱量定量倉(cāng)噸位的壓磁元件工作不穩(wěn)定,造成定量倉(cāng)的實(shí)際裝載量偏差太大。據(jù)觀察,由于壓磁元件采用集成運(yùn)算放大電路,且使用了大量電子元件,易在空氣溫度、濕度變化時(shí)產(chǎn)生變化。冬季室溫在-50°C以下時(shí),極值指示器的“光點(diǎn)”向“0”位以下偏歪,約增加定量倉(cāng)裝載量0.9t/次;夏季室溫35°C以上時(shí)“光點(diǎn)”又向“0位”以上飄移,約減少0.6t/次的裝載量。春秋天的晝夜氣溫反差大時(shí),又可使主電機(jī)的運(yùn)行電流減少或增加20A左右;(f)壓力傳感器與壓磁元件間的金屬隔離線,由于使用多年破損嚴(yán)重,使絕緣降低,造成信號(hào)不準(zhǔn),導(dǎo)致稱量定量倉(cāng)時(shí)的噸位不準(zhǔn)。嚴(yán)重時(shí),信號(hào)調(diào)整失靈。(4)由裝載站2#、3#原煤倉(cāng)向定量倉(cāng)裝載的過(guò)程用時(shí)超長(zhǎng)。不能在絞車運(yùn)行的時(shí)間內(nèi)裝載完畢,箕斗到達(dá)裝載位置后,卻還要等待3～5s的時(shí)間,此種狀況如不根治,將嚴(yán)重制約2臺(tái)絞車應(yīng)有效能的發(fā)揮,增加絞車提升噸位也不會(huì)產(chǎn)生多大效益。(5)由于卸裝受煤倉(cāng)容量小(150t),滿倉(cāng)保護(hù)裝置的安裝位置不合理,2臺(tái)絞車同時(shí)提升時(shí)極易滿倉(cāng),造成2臺(tái)絞車的中斷提升。此外,原煤機(jī)尾放煤時(shí),在受煤倉(cāng)的放煤處形成一個(gè)自然傾斜面,由于滿倉(cāng)信號(hào)位置不當(dāng),煤位略高,不滿倉(cāng)時(shí)仍發(fā)生作用,致使一臺(tái)絞車經(jīng)常中斷提升。此種現(xiàn)象原煤機(jī)尾人員不易發(fā)現(xiàn),礦調(diào)度室又無(wú)滿倉(cāng)顯示,只有當(dāng)卸載操作工發(fā)現(xiàn)并發(fā)出督促放煤信號(hào)后,才加大放煤量。此種狀況如不根治,不僅制約現(xiàn)在的生產(chǎn),絞車增加提升噸位所創(chuàng)造的效益也將會(huì)在這里消耗殆盡。3主井4臺(tái)絞車制動(dòng)力計(jì)算方法為把事故隱患消滅在發(fā)生前,確保主井2臺(tái)絞車的安全運(yùn)行并挖掘其最大潛能,完成礦井需要的年提升700萬(wàn)t的生產(chǎn)任務(wù),就必須對(duì)上述危及提升安全、影響提升效能發(fā)揮的種種現(xiàn)存問(wèn)題進(jìn)行有針對(duì)性的技術(shù)革新與改造。因此,建議采用如下措施:(1)增加絞車的摩擦系數(shù),選用μ=0.23的主導(dǎo)輪摩擦襯墊,使其動(dòng)、靜防滑極限值達(dá)到1.53、2.43,遠(yuǎn)大于動(dòng)、靜防極限要求的1.25、1.75最低值,從而根除一項(xiàng)因增加提升噸位(14t/次)可能造成的重大事故隱患。(2)為了確保絞車增加提升噸位至14t/次后,制動(dòng)器具有足夠的制動(dòng)力矩,能夠安全、可靠而又合乎要求地閘住機(jī)器,建議增加一副盤(pán)形式制動(dòng)器(即由現(xiàn)有的6副增加至7副),用以保證絞車的安全制動(dòng)系數(shù)符合《完全規(guī)程》第409條規(guī)定的k=M制M靜≥3k=Μ制Μ靜≥3的要求。其計(jì)算論證如下:已知:T1(重載側(cè))=41894kg,T2(輕載側(cè))=27818kg,則絞車的最大靜張力差為:T1-T2=137944.8N制動(dòng)力矩3倍于靜力矩的計(jì)算:已知主導(dǎo)輪直徑D=2.8m,則:MSTAT=3(T1?T2)D2=579368.16N?mΜSΤAΤ=3(Τ1-Τ2)D2=579368.16Ν?m根據(jù)需要的制動(dòng)力矩,求閘對(duì)數(shù):已知:F=74600N(閘厄正壓力),Rm=1.54m(閘盤(pán)平均半徑),μ=0.4(閘襯與閘的摩擦系數(shù)),n=0.95(制動(dòng)效率),則閘對(duì)數(shù):Z=MSTAT2FRmun=6.636Ζ=ΜSΤAΤ2FRmun=6.636(副)所以主井2臺(tái)絞車各需要增加一副盤(pán)形閘。(3)為了確保主井2臺(tái)絞車在增加提升噸位至14t/次時(shí),絞車的最大靜張力不超過(guò)最大允許值(14.22t/次),主電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩不超過(guò)14.76kN·m,主電機(jī)電樞電流不超過(guò)額定值1215A,就必須保證裝載定量的準(zhǔn)確,根除現(xiàn)存的外來(lái)阻力和外來(lái)負(fù)荷,才能確保安全運(yùn)行,因此,建議采用以下有針對(duì)性的解決方法:(a)對(duì)主井各專業(yè)職能組制定、建立檢修質(zhì)量檢查細(xì)則,根治易造成電流偏差的環(huán)節(jié)。如:根治卸載舌板處的漏煤現(xiàn)象,對(duì)灌道與箕斗輪的調(diào)正間隙做出明確規(guī)定。同時(shí),檢修完畢應(yīng)進(jìn)行不少于3次的空載、帶載試運(yùn)行。保證空載運(yùn)行電流不大于160A,帶載運(yùn)行不超過(guò)主電機(jī)的額定值(其中包括往返偏差電流在內(nèi))。如遇往返電流偏差過(guò)大,又不易立即處理情況時(shí),可通過(guò)增、減箕斗底部配重鐵的方式消除偏差電流;(b)為確保定量倉(cāng)、分配閘門處的通暢,不使其受大矸石及其它雜物堵塞或造成箕斗的偏載、電機(jī)的偏流,建議在分配閘門處設(shè)置γ射線(即鈷60放射元素)檢測(cè)裝置,以利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理分配閘門處的堵塞與偏裝問(wèn)題;(c)為了保證定量倉(cāng)每次的實(shí)際裝載量為14t,保證在絞車運(yùn)行時(shí)間內(nèi)完成定量倉(cāng)14t/次的裝載過(guò)程,就必須進(jìn)行試驗(yàn)。除了適當(dāng)增加2#、3#原煤倉(cāng)給煤機(jī)的給煤量外,還應(yīng)提高裝載及膠帶運(yùn)行速度(可通過(guò)改變減速箱比的方法)由原2.7m/s提高至3m/s左右即可。這樣,可在兩個(gè)方面受益:其一,可使各原煤倉(cāng)給煤機(jī)向定量倉(cāng)裝載時(shí),停機(jī)后的慣沖裝載量相等,從而徹底糾正實(shí)際裝載慣沖量不一致造成的偏差;其二,縮短了各原煤倉(cāng)向定量倉(cāng)裝載過(guò)程的時(shí)間(可望在45～50s/次內(nèi)完成),從而根治箕斗等煤的現(xiàn)象。關(guān)于定量裝置,采用電子秤或液壓衡器均可達(dá)到定量倉(cāng)稱量準(zhǔn)確之目的。但投資大、基建面積大、且占用時(shí)間長(zhǎng),目前情況不宜采用。筆者建議仍使用壓磁元件,將2臺(tái)絞車的壓磁元件集中在一個(gè)箱體內(nèi),使用空氣調(diào)節(jié)器和溫控器實(shí)施20°C左右的恒溫控制,使其處于長(zhǎng)期供電(取消預(yù)熱期)的最佳穩(wěn)定工作狀態(tài)。同時(shí),更換壓磁元件與壓力傳感器間的金屬隔離線,這樣,即可保證對(duì)定量倉(cāng)裝載噸位的準(zhǔn)確稱量。(4)對(duì)受煤倉(cāng)滿倉(cāng)信號(hào)誤動(dòng)作及放煤不及時(shí)狀況的改進(jìn)建議:(a)縮短滿倉(cāng)信號(hào)探頭,或調(diào)正滿倉(cāng)保護(hù)裝置至受煤倉(cāng),倉(cāng)中心后區(qū)避免不滿倉(cāng)時(shí)的誤動(dòng)作,消除因其誤動(dòng)作而導(dǎo)致絞車的中斷提升;(b)利用滿倉(cāng)保護(hù)裝置,對(duì)受煤倉(cāng)放煤過(guò)程進(jìn)行技術(shù)改造,使其能在滿倉(cāng)時(shí)自動(dòng)開(kāi)起放煤閘門或自動(dòng)