hsve型6绳28m摩擦式绞车的改进

hsve型6绳28m摩擦式绞车的改进

1新一代数控系统的研制和对设备的不断升级改造兴隆庄煤矿是中国的大型现代化矿山，每年生产300万吨。1981年12月投产以来，跟随市场对煤炭供应量的需求，产量逐年提高。2004年产量已达700万t。担负矿井提升任务的主、副井塔各安装了2台由瑞典成套引进的HSVE型6绳Ф2.8m的摩擦式绞车，该机型采用了可控硅供电的直流它激式拖动，逻辑控制无环流的双闭环自动运行控制系统。经20多年的运行使用，绞车已达服务年限以来，绞车的事故、故障率频发，电气控制部分的备品、备件奇缺且又十分昂贵（有的备品、备件厂家已经不再生产）。给绞车的检修维护及运行带来相当大的困难。在已极不适应矿井生产需求的情况下，于2000年和2004年分别对主井的3A和3B绞车的电控设备由ABB公司进行了更新换代。改造成由数字控制的AC110控制器与DCS600变流器新一代自动运行控制系统。从兴隆庄煤矿对新旧两代电控设备的应用过程证明，要走出一条引进、消化吸收与提高的成功之路，就必须把先进的设备与实际相结合，发挥自身的创造性，进行技术革新与改造，实现设备的入乡随俗，软硬件的匹配才能发挥最大效能。因此，针对新旧两代绞车的实际运行中不适宜的部分和环节进行了如下技术改造：2新系统的运营、维护和使用2.1原设备的使用、维护和改名2.1.1压磁元件供电电路问题1986年以前，过装重装的事故经常发生，有时一个班高达5次，严重影响着生产任务的完成。其主要事例如下：(1)装载站手动控制电路不受定量极限的控制，造成定量仓过装。此时，我们将定量仓定量继电器串接到手动装载控制电路中，实行连锁控制。(2)反映定量仓吨位的压磁元件，经常受停电影响，由于预热不足1小时，工作不稳定。我们改造了压磁元件的供电电路，保证其有足够预热时间，达到准确稳定。(3)箕斗正在装载时，绞车因其它故障紧停后，造成分配闸门断电而过早关闭，使门处积存煤炭，且无显示，形成下次箕斗的过装。遇此情况，取消其绞车紧停电路在装载控制电路中的接点，便消除了分配闸门处的存煤现象。(4)装卸载站原使用的pz-31水银行程开关，易受外部条件震动的影响，产生误动作，以及卸载控制电缆易在提升水炭，或用水冲刷卸载舌板时受潮，使电缆绝缘降低，造成箕斗刚提升到终点位置，还未进行下一个循环的装卸载过程，绞车就异常的带载下放，使箕斗重装或压坏卸载舌板。针对上述情况，我们采用了可靠性能较高的磁铁干簧管，替代水银开关，并更换了卸载操作控制电缆，杜绝了此类事故的再次发生。2.1.2提不动和重采行为的安全放炭(1）瑞典资料对力矩予调的说明中仅有“需凭经验进行”6个字，经多年的探索，笔者总结出了使用力矩予调（无需开车情况下）检测异常且无显示故障的快捷方法，如：绞车自动、手动均不能启动时，(1)使用此法检测时，发现启动电路不通，电枢、磁场电流表无指数，可查清装载开关总继电器，即可很快查出故障点，故障点多为装载或卸载开关故障。(2)使用此法检测时仅有磁场电流指数，无电枢电流指数时，则多数故障点多为主回路中快速断路器合闸不到位或未合闸。(3)当用此法检测发现仅有电枢电流指数无磁场电流指数时，故障点又多为磁场快熔及可控硅故障等，此法在实际工作中的应用快捷有效，已得到广泛使用。(2）矿井投产初期，如前面概述情况，经常发生箕斗过装或重装。最初自动、手动方式提升，有时不仅提不动，并发生重箕斗下滑4～5m，也就是空箕斗过卷，进入楔形罐道，而不得不用人工在井筒中提拉箕斗闸门放煤。这种处理方式很不安全，且占用人多、占时长，放如井筒中的煤和矸石还会损伤平衡尾绳（1985年以前，尾绳的使用最长期为18个月，最短仅为半年）。以后笔者通过对力矩予调工作方式的探讨与开发，总结出使用力矩予调方式解决定量仓过装，箕斗过装及重装的提升方法，省时、省力、省人且又安全和杜绝了向井筒放炭，取得了良好的效果，其具体的做法为：(1)查明箕斗的实际过装程度，估算过装量。预选与之平衡的力矩。一般使用正力矩提升时，预调量不大于40%，反力矩重物下放时不大于30%。可根据实际需要，即可以进行正力提升，也可以从事反力矩下放。(2)工作方式的选择应置于手动位置（其它任何方式不具备力矩予调功能），注意力矩预调方向是否正确（以主井两部绞车为例）。使用正力矩方式提升时，操纵把手的方向与其相反；使用反力矩时则相同（副井两部绞车因以井筒中间罐笼为主罐与主井相反，因此与主井的正、反力矩的使用也相反）。(3)当按下力矩予调按钮后，不可急于开车。因为按照磁场励磁电流表和电枢电流表的指数，是开车前的预设电流指数，向主电机发送与提升重物平衡的力矩，所以要合理选用力矩。当电枢电流与司机的估算载荷有误差时，应待整定时间（10s）力矩予调功能自动消失后，再重新预选力矩（这个过程，也就是前面所述的无需开车，使用力矩予调方式检测安全回路和绞车启动回路中的故障排查过程。(4)实际操纵时，先将速度给定置于最大运行速度1m/s的30%，慎重看好操纵把手应置宜的方向，并立即将操纵把手推至2挡，再依据实际运行电流的大小和主导轮转动的方向，采取不同的措施。当运行电流的大小和绞车转动的方向均正确时，再加大运行速度提升至卸载站进行卸载；如果启动电流很大且又不回落，或者绞车并未转动及倒溜时，应立即停车，再次加大预选电流后，重新开车，注意运行电流等于或接近额定电流的200%时，一次的运行时间不超过1min。(5)过装量较多或重装的提升时，司机的操纵应注意避免极限电流和限定时间不超过整定值，应采用梯田式的启动运行操纵法。自1985年以来。我矿推广了此项使用力矩予调操纵方式，解决了箕斗过装，重装的提升，杜绝了人工向井筒中放炭的处理方法，使两条平衡尾绳的使用寿命也延长至4年一次更换，与从前相比，尾绳的使用寿命延长了2.4～8倍。2.1.3技术改进后的效果为适应市场对煤炭的需求,主井提升能力不足已成为制约矿井发展的瓶颈。要达到年提升700～800万吨的提升能力（其中还应包括原煤中的矸石），就必须对原有设备进行改造，因此，进行了如下技术改造与调整：(1)更换了绞车主导轮摩擦衬垫，由摩擦系数较高的u=0.23摩擦衬垫替换了原有的u=0.2的摩擦衬垫，以满足绞车增加提升14t/次时，绞车静防滑、动防滑及紧急制动的动防滑系数。(2)增加了一副盘型式制动器，以满足绞车提升14t/次时提高正压力使制动力矩符合要求，k值大于3《安全规程》的要求。(3)调整了装、卸载的休整时间，由一个运行周期90s/次，缩短至81.8s/次，也就是由原来的40勾/h，提高到44勾/h。此项技术调整与改造，已给矿井带来上亿元的经济效益。通过上述技术改造与技术调整后，主井的两台绞车单机的提升能力由480t/h，提高到616t/h。多拉快跑，使提升能力大为提高，虽然主井的两台绞车提升能力仍具有进一步挖潜的空间，但已基本满足了矿井的生产需求。2004年的产量已达700万t，经济效益十分明显。2.2旧设备的对比自2001年和2004年由ABB公司对3A、3B绞车的电气进行了更新换代后，主井两台绞车总体上又上升了一个层次。如：增加了一组大功率可控硅，由原来磁场换向，改为电枢反向。这样即消除了原设备易在磁场励磁出故障的薄弱环节、又使得绞车在加、减速过程中的电气机械特性曲线软而平滑。不仅简化了操纵控制系统，又消除了绞车启动、减速时的齿轮撞击。再如：利用编码器和数字监控器替代了原来机械化传动，对绞车运行工作过程，程序控制和进行全程检测及反馈，这便又消除了机械传动时的齿轮间隙及磨损后的误差，且又增加了下行也能调整同步环节。有效的消除了绞车运行过程中误差的积累等。虽然新旧设备的的对比优势明显，但新设备也并非尽善尽美。我们对新设备在运行过程中发现的不足及出现的问题又进行了如下技术改造：2.2.1本系统的安全保护绞车的电气控制更新换代后，一个时期内绞车因重物下放和箕斗未卸空事故率频发，严重影响着生产任务的完成和提升安全。比如箕斗在卸载时，因种种原因没有卸空，绞车自动运行后，电枢电流就会响应减少（箕斗内存留的煤就会平衡重箕斗的一部分提升载荷，因此，电流会减小），装卸载及车房司机都不易发现的情况下，就会造成下一个箕斗的过装，甚至重装导致事故的发生。因此，我们利用绞车数字控制与检测的特点在系统中增设了以下保护：(1)增设了装载站定量仓过装保护以及处理次类事故的旁通电路。过装发生时能自动报警，并自动断开继续装载电路，只有在显示器上点击旁通电路，对定量仓分次装载，故障消除后，才能恢复自动提升。(2)增设了重物下放自动检测保护，是在自动方式的运行中设置-100A电枢电流为定值，自动方式运行时，绞车速度大于1m/s以上时出现电枢-100A电流时能自动报警，并断开给煤机、装载皮带及装载电路，此保护主要是预防箕斗未卸导致重物下放和箕斗重装事故。(3)增设了箕斗未卸空保护。是自动方式的运行中设置900A电流为定值（正常情况电流为1200A），当检测出箕斗未卸空时，能自动报警，并断开给煤机、装载皮带及装载电路。只有重新反勾进行再次卸载后，才能恢复正常的自动运行，有效的预防了箕斗过装事故的发生。2.2.2同方材的运行维护解决直流他激式电动机的划弧（也叫火花短路或者称电机放炮）现象是一个世界性的难题，很难杜绝。但是在兴隆庄煤矿主井已将这一现象得以较好的解决，由原来的每年3～6次的发生降低到每年不足一次，使得主电机的运行状态处于历史最佳时期，除了正常对主电机每天的清扫和图表定期检查、检修及时的更换炭刷等日常的维护以外，我们采取了如下的措施可供同类机型的使用单位借鉴或参考：(1)避免煤尘进入机房，使空气新鲜无尘。我们在机房的下一层安装了三台强力排风机，总排风量为4700m3/h，并进行密闭，由主导轮处向下一层返风。这样，即保证了不被主绳运动带入的煤尘进入机房，也净化了主电机吸入的强力冷却的空气质量。(2)人为的扩大了主电机冷却空间（重新扩容），并设置风向引导和增设排气扇排出机房。这样，机房内的空气新鲜，不被循环。此外，在机房设置中央空调，为电机的强力冷却提供良好的外部环境。(3)在主电机一个电刷架上各固定一块沿整流子表面3～5mm间隙的绝缘板，阻断电机转动过程中产生的微量电火花，预防环状电火花的形成，从而避免划弧现象，这一重要措施行之有效，值得推广应用。2.3绞车标准线路发展缓慢，容易造成紧停为了确保提升安全，应对绞车现存的缺陷不足以及可能造成机械人身事故的隐患进行分析和根除，切实做到防患于未燃，笔者就以下问题做简要分析：(1）绞车电气更新换代后的自动运行方式中存在极不合理，甚至带来严重后果的事故隐患。当采用自动方式运行时，司机发现异常或需要工作制动停车时，则无法实现工作制动。这便造成两种可能，一是绞车到达终点的正常停机（转换任何工作方式不起作用）；二是采用紧急制动。这两种可能又会导致以下两种情况：一、绞车没有工作闸，也就无法实现中途停机。二、绞车在全速全负荷时的正常提升或重物下放情况下，司机只能冒极大的风险紧急制动，而不分青红皂白的采用紧急制动也不能区分情况的复杂性；后果十分危险。因此建议增加绞车的工作制动，其具体方式是自动转手动时，自动方式断开，手动方式投入，手动方式采用叠加信号，因为此时操作把手处于“0”位，高信号就会沿自动减速斜率1m/s降低速度，信号也逐渐降低。当信号小于基准信号时，便可实现手动方式的自动停机。从而设置了绞车的工作制动闸。这便使司机在绞车自动运行需要中途停机时有了可靠的控制与安全保障。(2）绞车自安装以来，信号系统就存在着严重缺陷。即：其供电分为两路。卸载至装载为AC110V；卸载至机房为AC220V；这样，当总把勾工向机房发送信号后，井口和装载站因听不到开车信号的回铃，已多次发生人身隐形事故。因此，建议由一路电源供电，造成由总把勾工发出的开车、停车时同步的一串声光信号，消除这一重大事故隐患。(3)3A与3B绞车更新换代的时间不同，其技术含量也有显著不同，而不同之处，劣势环节又易出现故障，如3A绞车的磁性绳标记系统易在充磁不及时，或充磁位置出现偏差时发生紧停，且充磁又频繁（每周一次），明显不及3B绞车采用的磁铁干簧管检查校核系统。因此建议在我们技术能力能自主解决的情况下应及时实现技术升级与更新。以基层技术的成果激发