2007年安全工程师考试(安全生产技术)真题.doc

液 粘 软 启 动 装 置调研报告中煤西安设计工程有限公司四维公司设计事务所李浩元二一一年十一月十四日一、 调研目的：对于资源整合煤矿，由于井型一般不大于2Mt/a；主井和大巷长度一般不大于2000m。煤矿安全规范要求井下带式输送机需要可靠的软启动装置，但资源整合煤矿现场操作、技术管理人员技术水平以及资金能力不能与特大型国有煤矿相比，主井及大巷带式输送机不能动辄就使用运营维护技术要求高，投资大的变频调速装置。 对软启动装置和多电机驱动的功率平衡设备选型的选择既要考虑能满足使用要求，又要兼顾投资成本和运营维护的技术难度。如何解决这一矛盾，使二者兼顾是我所设计人员急待解决的问题。我所在陕西省神木县新窑上煤矿机械化改造项目主斜井带式输送机驱动装置设计中采用了2套液粘软启动装置。液粘软启动装置是否能较好地解决资源整合煤矿的上述矛盾是这次调研液粘软启动装置的目的。二、东滩煤矿现场调研2011年11月2日上午，来到山东兖矿集团东滩煤矿现场调研。东滩煤矿位于山东兖洲，目前核定产能为8Mt/a，实际产能已达10 Mt/a以上，主提升为立井，主井深-700米。上午8时许，在东滩煤矿机电科黄副科长陪同下，乘坐副井罐笼至井底车场，换乘电机车行驶约1km，再换乘人车行驶约1.5km来到东一采区主运输带式输送机驱动站。东一采区主运输带式输送机输送能力Q=1800t/h，带宽B=1200mm,带速v=3.55m/s，带强ST2000，机长Ln=2792 m，水平长L=2100m，提升高H=-110m？，驱动方式为中间双滚筒驱动，驱动电机功率为N=3X250kW。该机2006年投入运行。该带式输送机机型极为复杂，卸料滚筒距驱动站水平长560m,下运-178m？；机尾改向滚筒距驱动站水平长1540m,上运110m？；多点受煤，中间上下起伏达九处之多。运行工况复杂，全程满载时电动机呈发电工况，全程空载时电动机呈电动工况，具体运行时工况随带式输送机上各段物料变化，电动机经常在电动工况和发电工况之间切换。图一、东滩煤矿办公楼图二、东滩煤矿东一采区主运输带式输送机驱动装置配置图三、与东滩煤矿机电科黄副科长现场交流图四、东滩煤矿东一采区主运输带式输送机控制室(左侧为液粘本安型控制箱，右侧为本安型带式输送机操作台)图五、与东滩煤矿机电科黄副科长及现场工作人员交流据该矿黄副科长和现场工作人员反映，该机自投入运行至今，液粘软启动装置软启动、软制动可靠，运行平稳，管理和维修简单，运营费用低，满足了大运量长距离带式输送机的使用要求。液粘软启动装置总体上得到了矿方的认可。但是据现场反映存在以下问题：1、液压系统采用的焊接式管接头、集成块接口处的密封圈有漏渗油现象，建议优化和选择优质密封件。2、由于该机工况复杂如前述，投产时的PLC程控程序编制无法适应复杂的工况变化，后经山东科大教授对程序重新进行了调整，得到了矿方的认可。3、换油要特别谨慎，曾经发生过工人将未经过滤的新油直接加入油箱导致电液比例阀堵塞的事故。东滩煤矿井下有多台主要的大运量长距离带式输送机，采用了多种软启动装置。既有液粘软启动装置，也有变频调速装置，还有CST和调速型液力偶合器。矿方经过多年的运行管理实践，对液粘软启动装置的评价较高。同时对变频调速装置提出了一些看法，认为变频调速装置花钱多，依靠现场技术力量对变频器维修困难，逆变器的高压脉冲对系统控制信号的开关量容易形成干扰，该矿就曾发生过类似的误动作导致停产事故的发生。二、 山东科大机电科技有限公司调研2011年11月2日下午，来到山东科大（原济宁科大、山东矿业学院）机电科技有限公司生产车间和技术部门调研。山东科大机电科技有限公司位于山东省济宁市高新区王因工业园，成立于2003年，是专业从事带式输送技术研究和关键配套设备开发的高新技术企业。公司依托山东科技大学运输与控制技术研究所的技术和人才，自主开发和生产应用于带式输送机的液粘软启动装置、盘式可控制动装置、断带保护装置、液压自动张紧装置等十多项专利产品，以及适用于地面及井下环境的带式输送机电控系统、生产集控系统等。公司现有专职科技人员30余名，其中博士、硕士学位的研究人员6名。公司董事长于岩是国内知名的带式输送机学者孙可文教授的博士研究生。山东科大的省级重点实验室“运输提升实验室”是公司技术合作实验室。图六、山东科大机电科技有限公司生产车间外景到该公司调研前，已将调研提纲提前交给该公司。调研座谈时，公司和相关技术部门负责人就调研提纲提出的问题逐一作了书面答复。现将调研提纲及公司方的答复按问答形式整理如下：1、问：理论传动效率可达到多少？答：在正常情况下不存在滑差，传动效率为100%。在功率平衡时存在滑差，具体大小随功率不平衡度而定。2、 问：关于传热性能，液压回路的调定温升是多少？正常负载下是否加外冷却？什么情况需要？外冷却的选型及安装资料？25%空载低速验带在不加装冷却器时可以延续多长时间？答：液压回路的调定温升为30度。我们现在的产品为一代、二代和三代，一、二代产品不用外加冷却，通过自身的表面积可以进行热交换；三代产品的液压站与本体合二为一，因此液压站的冷却效果降低，需要外加冷却进行热交换。外加冷却器建议选用管式冷却器。安装方式采用分离安装。在验带的情况下不加冷却器，一代、二代液粘可以持续15分钟，具体要视额定速度的大小，传递的功率大则时间会缩短，主要由于功率大的本体内安装的摩擦片的数量较多，产生的热量较大。不需要低速验带和不需要功率平衡时不需要加外加冷却器。3、问：关于控制性能：能否与液压自动张紧、盘式制动器一起实现闭环控制？产品是否包括参与闭环控制的硬件和软件？产品是否要求设计院提供与生产系统自动控制系统接口及其它要求？ 答：可以实现液粘软启动装置、自动液压张紧装置、盘式制动器的集中控制，并满足之间的相互配合。产品包括硬件和软件部分。公司方负责提供与生产系统自动控制系统之间的接口要求。4、问：是否能够实现平稳制动功能？如果要求增加制动功能，在结构设计与系统配置上有些什么特殊要求？有否有安装在下运带式输送机上起到匀减速制动功能的先例？答：通过使用盘式制动器，可以通过对制动油压的控制实现带式输送机在停车时的平稳停车效果。增加制动功能，首先在机械设计上要留有安装盘式制动器的位置。对下运带式输送机配合使用盘式制动器，在超速或发电的情况下可以实现带式输送机的平稳停车，避免产生飞车事故。东滩煤矿东一采区主运输带式输送机是液粘软启动装置在多工况上下运带式输送机上应用的代表。5、问：多电机要求功率平衡时电液比例阀的信号来自何传感器（信号采集）？ 电液比例阀的信号动作响应程度如何？是否在多电机驱动的带式输送机运行时动作非常频繁？答：多电机功率平衡调节的主要依据是主电机的电流，（电机为同一型号，参数完全相同），产品在安装调试期间，设定了电机电流的变动范围，超出设定范围则进行功率平衡调节，不超出则不需要进行功率平衡调节，（电机不过载，则不进行功率平衡调节）。电液比例阀响应速度较快，但油压信号要滞后电信号。在进行功率平衡调节时，通过调节控制油压，从而调节电机的输出功率，在调节的过程中电液比例阀是频繁动作的，此时液粘软启动装置的输入和输出轴之间存在滑差，该滑差带来机械效率损失和润滑油温升。6、问：液控回路与润滑回路的液压油是否可以通用？采用国产什么牌号液压油？对现场换油有何严格要求？正常运行时国产液压油的更换周期一般是多长时间？答：液控回路与润滑回路的液压油为同一个液压站的油，采用国产长城牌6#或8#液力传动油。液控系统中的比例阀对油的清洁度要求较高。在换油前首先要将液压站中的油清空，对液压站内部进行清洗，将新注油通过过滤机进行过滤。正常运行条件下，国产液压油的更换周期一般为半年（视油液的污染和乳化程度确定）。7、问：主要液压元件（阀、密封件）是自制还是外协采购配套？采购配套的厂家和品牌？答：主要液压元件为比例阀和安全阀，比例阀为宁波生产，安全阀为华德。密封件为进口爱力牌产品。8、问：正常运行时摩擦片、复位簧片的使用寿命是多长时间？摩擦片的寿命为35年，具体寿命与安装精度和维护程度有关。复位簧片未见损坏报告。9、问：最大启动时间能达到多少秒？答：最大启动时间能达到60秒，如果外加冷却器可以延长至2分钟。10、针对东滩煤矿对液粘软启动装置反映的问题的答复：即液压系统采用的焊接式油管接头、集成块接口处的密封圈有漏渗油现象，建议优化和选择优质密封件。答复为：公司已在第二代产品中将国产焊接式油管接头改为了进口卡套式管接头，将国产密封圈改为进口爱力密封圈，同时在第三代产品设计中将分体式油箱与主机合二为一，取消了二者之间的联接管路，漏渗油现象得到了明显改善。换油要特别谨慎，曾经发生过工人将未经过滤的新油直接加入油箱导致电液比例阀堵塞的事故。（注：这是所有比例阀和伺服阀使用中的通病，CST也不例外）。答复为：为减少电液比例阀堵塞现象，新注油一定要仔细经滤油器精滤。为了彻底消除这一隐患，公司成功开发出了用低压小功率变频电机驱动定量泵调压取代比例阀的新技术，当低压小功率变频电机为非隔爆时，不需要另外增加投资。该项新技术已经应用于唐山司槽司家营铁矿矿石装车站带式输送机，该机驱动功率为N=3X710kW,2009年投入运行。图八、低压小功率变频电机驱动定量泵调压取代比例阀后的新液压站四、调研结论及建议1、 结论：液粘软启动装置在国内应用六七年以来，其优良的软启动功能、多电机功率平衡功能、能实现闭环控制、隔爆成本低、便于现场运营维修、性价比高、运营成本低等方面的诸项优点得到了使用单位的肯定。经调研认为，液粘软启动装置在一定的条件下，其性能和可靠性方面等同于或优于变频调速电机、CST软启动装置和调速型液力耦合器。液粘软启动装置的不足是25%低速验带油温温升的散热问题， 25%最低额定带速验带时间大于15分钟时，需要增加外冷却器。例如：对于额定带速4m/s的高带速带式输送机，验带带速为1.0m/s时，其机长应不大于450m；对于额定带速2.5m/s的带速带式输送机，验带带速为1.0m/s时，其机长应不大于620m，否则必须配置外散热器。2、 建议：、应用于高带速带式输送机时，只要软启动时间120秒内，平均启动加速度不小于0.05m/s2时，带速上限控制在6 m/s内，均适合采用液粘软启动装置。、应用于长距离带式输送机时，低速（1.0m/s）验带散热问题突出，若为适应特长距离带式输送机验带，则液压润滑油发热氧化速度加快，同时需要不断增加外散热器的散热面积，这对驱动机房布置和散热器投资增加是不利的。根据液粘软启动装置在带式输送机的应用业绩,最长运距为5600m