内蒙古旗山煤矿北主井提升绞车改造技术研究

内蒙古旗山煤矿北主井提升绞车改造技术研究

1提升机设施现状及问题辽山煤矿北主井现代化系统承担着地下勘探的任务，是煤矿生产的主体。由于服务年限的长，该设备在机械、电气性能、安全保护、井管设备等方面无法满足安全生产要求。主要存在以下问题:1)旗山煤矿现核定生产能力为1.70Mt/a,现系统提升能力无法满足要求。2)提升机滚筒局部开裂,右滚筒制动轮椭圆度达到1.5mm。提升钢丝绳受滚筒容绳量的限制,直径小,安全系数富裕量小,使用周期短,换绳频繁。3)采用淘汰的气动控制的平移式制动系统,在全行程制动时采用二级制动,提升至井口时二级制动不能解除,也不能实现紧急制动,可调闸系统不能实现闭环控制。4)电控系统无冗余控制功能,低频电源装置老化,额定电流偏小,故障率较高。5)称重元件安装在箕斗座装梁上,受空箕斗下降冲击,易损坏,更换频繁。6)采用重锤式罐道绳拉紧装置,重锤在井底容易被碳淤起,造成绳终端张紧力降低,不利安全提升。为了保证矿井生产和安全提升,对北主井提升系统实施综合技术改造十分必要。2转化原则和关键技术2.1提升机液压系统的改造旗山煤矿是正常生产的矿井停产时间不能太长,实施综合技术改造既要解决提升系统的问题,增大提升能力,又要尽量缩短改造工期。为此,确定如下改造原则:1)充分利用提升系统现有设施和设备基础。提升机的主轴装置、减速器、电动机均利用现有的安装基础直接进行更换。保持井架、井筒及井筒装备不变。制动系统由气动平移闸改为液压盘型闸制动器,制动器的基础进行改造。2)对电控系统进行更新,完善各项保护功能,实现双线制,实现电气制动和盘型闸制动的闭环控制。完善定重装载的称重方式,实现信号和装载系统自动化。3)对混凝土井架进行加固,对提升机盘型闸基础进行局部改造。2.2北主井改造后的难点1)此次改造既要解决提升系统存在问题,增大提升能力,又要充分利用现有的基础设施,缩短施工工期。这给提升设备的选型带来一定困难。2)北主井建于20世纪70年代,受当时的土建技术限制,材料构件强度较低;受设备长期运转震动,构件疲劳,承载力下降。而此次改造,荷载增加,如何利用新材料、新工艺,提高土建设施的承载强度,是一个难点。同时原配套的安全设施与现行的标准有差距。如何采用新技术来完善原有设施,提升安全性也是一个难点。3)北主井改造后电机功率增大,设备运转时产生的噪声给作业场所及周围环境造成影响,设备散发出的热量影响电控系统稳定。如何降温降噪,也是此次改造中要解决的一个难点。3机械、设备等设施的改建工程运行为减少停产损失,必须压缩改造时间。因此提升系统的井筒装备、车房设备的基础、混凝土井架等设施因施工工期长都不宜大动,只通过更换提升系统的机械、电气设备来解决安全隐患和增大提升能力。3.1yr3a1-6-400w电机选用2JK4.3×1.8-28提升机,滚筒直径增加到4.3m,提升钢丝绳选用6V37-42-1770型,提高安全系数;井上、下口装卸载位置不变,箕斗一次提升量10t,选用YR6301-6-1400kW电动机。提升机使用盘形制动闸,减速器选用进口POTON行星齿轮减速器,速比21,提升速度由7.6m/s增大到8.136m/s。1齿块分离器的基础主轴装置用高强度材质主轴,配以滚动支撑轴承,配有径向齿块离合器,维护简单、维修费用低,增加了绞车运行的安全可靠性,利用原绞车主轴装置的基础,施工简易,无需土建,缩短施工时间。2高可靠性液压站,增加比例阀控制绞车制动系统用液压盘形制动器取代原风动平移闸,增加高可靠性液压站,系统制动油压用比例阀控制。液压站与绞车新电控的接口适配,实现绞车的二级制动以及可调闸环节的闭环控制。3丝绳张力为克服原箕斗滑架式座装称重传感器受到箕斗冲击经常损坏,受主提钢丝绳张力影响,造成计量不准情况。现装载型式改为PLC控制给煤机给煤,将煤放入计量斗再由称重传感器称重,经过液压闸门控制溜煤嘴,以非接触方式装煤,减少了对称重传感器的冲击,提高装载精度。4张紧装置的改造原罐道绳张紧装置为重锤式张紧装置,占用井底较大空间,检查、维护不便,现在上井口井塔上安装液压张紧装置,拆除下口的重锤,拆除了下口箕斗的座装托梁,改为悬装,释放了主井下口有限的空间,使下口有一定的过放距离,更换罐道绳及窜绳较为方便。3.2电控系统系统主电动机更换为1400kW的交流电动机,转子与定子电流/电压电气参数超过原电控系统的额定参数,原电控系统元器件老化,故障率高,无冗余控制、液压站控制功能,必须更新电控系统。1)更换全数字交流提升机电控系统。绞车电控系统保护功能齐全,采用西门子S7-300PLC,CPU采用314C-2DP,组成双PLC系统。一组主控,一组后备,实现冗余控制和保护功能,两套PLC的数据实现相互监视和保护,提高保护性能。主令、工作闸、绞车行程、速度均采用数字编码器取值转换,实现全数字化控制,降低故障。2)新增高压真空接触器柜一套,参数为400A/6kV;更换无环流低频电源装置一套,参数为250A/720V。3)更换转子加速柜一套,启动电阻重新进行匹配计算及更换。3.3自动吊装系统采用定量斗称重形式,信号系统进行更新,定量斗支座上装设称重传感器。系统设信号点记忆功能,信号与提升电控系统相互闭锁,保障开车方向正确。系统对给煤机、及放煤闸门控制,实现自动装载。车房设装载重量、开车信号显示,在异常装载时可立即发现问题并进行处理。3.4提升机的加固本次改造原则是尽量利用现有的基础和设施,缩短工期,根据提升机的选型设计,新更换的提升机主轴装置、减速器和电动机仍利用原有基础,提升机主轴中心线、提升机中心线、轴承梁位置不变,提升机房及设备基础等土建设施要做相应改造加固。3.4.1增加了数量大的增加量北主井更换提升设备后,提升钢丝绳正常工作静张力为178kN,较更换前增加不多;而提升钢丝绳断绳荷载值由1025kN增加到1365kN,增加了340kN,增加量较大;故原有井架不能满足设备更换后的使用要求,需对井架进行加固。由于提升钢丝绳的水平分力,使得井架在提升钢丝绳作用下产生了弯矩,原有井架断面不能满足更换设备后的使用要求,故采用了加大加高原有支撑立壁从而调整井架重心和增加立壁截面面积的井架加固方案。3.4.2制动盘和绞车基础的安全分析更换提升机后,气动平移式制动闸变成液压盘型制动器,制动器基础需要进行相应的改造。影响提升机基础安全的因素是制动盘基础和绞车基础的抗倾覆问题。制动盘基础要承受不同时作用的215kN压力和185kN拉力,考虑到拉力和压力比较大,采用了利用原来提升机基础的螺栓来承受荷载,并重新植筋加固,用高标号混凝土浇灌,将荷载直接传到基础的方案,不会对安装螺栓底盘有影响,经实践证明效果良好。3.5散发出的热量治理北主井更换提升机后,由于电机功率较大,设备布置相对集中,设备运转时产生的噪声和散发出的热量给作业场所及周围环境带来一定影响。治理方案:1)将机房和操作室分别改造为隔声间,隔断了机房噪声对工业广场办公楼和提升机司机的影响,机房采用强制通风降温。2)在电机的径向安装具有集热、隔声、排热的消声罩。强制排除电机在运行过程中产生高热量。4改造绩效分析旗山煤矿北主井提升系统综合技术改造工程仅用18d就完成,工期短,投资少。运行1年来,取得了良好的安全经济效益。4.1增加煤炭林的产量,增加煤炭林1)更换提升机的主轴装置、减速器、电动机均利用原有的安装基础,缩短工期42d,按年产量170万t,330d生产计算,增加原煤产量216363.64t,增加收入216363.64t×740元/t=16010.9万元。2)改造后每年可节约主提升钢丝绳、称重传感器、导向套材料投入费用40.6万元。4.2加强了电气和电气安全保护,改善了工作环境1)矿井提升富余能力增大,有效保证了提升机的检修时间。2)制动系统更换为液压盘型闸,确保了制动安全。电控系统保护实现了双线制,功能完善,电气制动和盘型闸制动闭环控制。信号和装载实现了自动化、可视化,可有效避免司机误操作。3)对机房进行了降温、降噪处