高速旋轉(zhuǎn)大直徑絞車全速負力提升試驗研究

高速旋轉(zhuǎn)大直徑絞車全速負力提升試驗研究

1采放頂煤技術興隆莊煤礦是一座年產(chǎn)量300萬噸的大型現(xiàn)代化礦山。投產(chǎn)以來,在1989年已實現(xiàn)了年產(chǎn)348萬t的目標。1992年開始,該礦采用了綜采放頂煤技術,產(chǎn)量逐年提高。1998年年產(chǎn)量500萬t,1999年實現(xiàn)600萬t,2000年產(chǎn)量躍升為700萬t。相比之下,主井的2臺絞車雖然進行了縮短運行周期等項目技術改造,仍出現(xiàn)提升能力不能滿足生產(chǎn)需要的局面。2絞車停機情況擔負原煤提升任務的2臺主井絞車均是由瑞典ASEA公司成套引進的HSVE型《2.8×6摩擦式提升機,其設計提升能力為601t/h,采用直流可逆調(diào)速拖動系統(tǒng)。主電機功率為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12t/次同側(cè)裝卸式扁長形箕斗,提升最大運行速度為8.5m/s,實際提升高度為385.5m。(1)2臺絞車現(xiàn)使用主導輪摩擦襯墊,其摩擦系數(shù)小(μ=0.2),動防滑極限為1.25,在提升12t/次時符合要求。當提升噸位增加至14t/次時,其動防滑極限值已達1.258,顯然已十分接近規(guī)定的動防滑極限值。由于絞車在實際的運行中經(jīng)常出現(xiàn)偏載超載現(xiàn)象,此種情況下當絞車以全速負力提升時,如果發(fā)生緊急停車,必將造成鋼絲繩在主導輪上打滑的重大事故。(2)當絞車提升12t/次時,其制動安全系數(shù)k=3.16,符合《安全規(guī)程》的規(guī)定。當箕斗增加提升噸位至14t/次時,其安全制動系數(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。由于制動矩不足,當絞車以全速全負荷(14t/次)負力提升時,如果發(fā)生緊急停車,制動器將閘不住高速旋轉(zhuǎn)的滾筒,必將造成重大運行事故。(3)絞車提升14t/次時,已十分接近絞車允許的最大靜張力差(14.22t/次)和主電機的額定電樞電流(1215A)。以2臺絞車A箕斗均上行為例,計算提升14t/次時的電樞電流值: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/次時的實際電流;150為絞車空載運行電流。如果單從理論或絞車技術數(shù)據(jù)上講,提升14t/次是可行的。但絞車在實際的運行中還有許多因素會造成絞車的外來阻力增大和提升載荷增加,導致主電機電流的增加,從而構成對絞車安全提升的嚴重威脅。造成主電機電樞電流異常上升的原因有:(a)卸裝時散落在箕斗頂部的浮煤不一致,造成絞車運行中的實際偏載。嚴重時可增加30～50A的偏載電流;(b)箕斗輪與罐道的統(tǒng)體調(diào)正間隙過大、過小都會造成機械反抗,形成外來阻力。嚴重時可使主電機增加50～80A的電樞電流;(c)定量倉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,嚴重時,主電機電樞電流高達1500A左右;(d)由于3個原倉為順序排列,距定量倉的遠近不一致,倉下各給煤機的給煤量不一致,導致向定量倉裝載完畢時,停機后的慣沖裝載量各不相同(1#倉距定量倉最近,不僅裝載時間短,且停機后的慣沖裝載量也多)。在提升1#倉時,比提升3#倉主電機電樞電流一般要高出30A左右;(e)稱量定量倉噸位的壓磁元件工作不穩(wěn)定,造成定量倉的實際裝載量偏差太大。據(jù)觀察,由于壓磁元件采用集成運算放大電路,且使用了大量電子元件,易在空氣溫度、濕度變化時產(chǎn)生變化。冬季室溫在-50°C以下時,極值指示器的“光點”向“0”位以下偏歪,約增加定量倉裝載量0.9t/次;夏季室溫35°C以上時“光點”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,又可使主電機的運行電流減少或增加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重,使絕緣降低,造成信號不準,導致稱量定量倉時的噸位不準。嚴重時,信號調(diào)整失靈。(4)由裝載站2#、3#原煤倉向定量倉裝載的過程用時超長。不能在絞車運行的時間內(nèi)裝載完畢,箕斗到達裝載位置后,卻還要等待3～5s的時間,此種狀況如不根治,將嚴重制約2臺絞車應有效能的發(fā)揮,增加絞車提升噸位也不會產(chǎn)生多大效益。(5)由于卸裝受煤倉容量小(150t),滿倉保護裝置的安裝位置不合理,2臺絞車同時提升時極易滿倉,造成2臺絞車的中斷提升。此外,原煤機尾放煤時,在受煤倉的放煤處形成一個自然傾斜面,由于滿倉信號位置不當,煤位略高,不滿倉時仍發(fā)生作用,致使一臺絞車經(jīng)常中斷提升。此種現(xiàn)象原煤機尾人員不易發(fā)現(xiàn),礦調(diào)度室又無滿倉顯示,只有當卸載操作工發(fā)現(xiàn)并發(fā)出督促放煤信號后,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)造的效益也將會在這里消耗殆盡。3主井4臺絞車制動力計算方法為把事故隱患消滅在發(fā)生前,確保主井2臺絞車的安全運行并挖掘其最大潛能,完成礦井需要的年提升700萬t的生產(chǎn)任務,就必須對上述危及提升安全、影響提升效能發(fā)揮的種種現(xiàn)存問題進行有針對性的技術革新與改造。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的主導輪摩擦襯墊,使其動、靜防滑極限值達到1.53、2.43,遠大于動、靜防極限要求的1.25、1.75最低值,從而根除一項因增加提升噸位(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,制動器具有足夠的制動力矩,能夠安全、可靠而又合乎要求地閘住機器,建議增加一副盤形式制動器(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制動力矩3倍于靜力矩的計算:已知主導輪直徑D=2.8m,則:MSTAT=3(T1?T2)D2=579368.16N?mΜSΤAΤ=3(Τ1-Τ2)D2=579368.16Ν?m根據(jù)需要的制動力矩,求閘對數(shù):已知:F=74600N(閘厄正壓力),Rm=1.54m(閘盤平均半徑),μ=0.4(閘襯與閘的摩擦系數(shù)),n=0.95(制動效率),則閘對數(shù):Z=MSTAT2FRmun=6.636Ζ=ΜSΤAΤ2FRmun=6.636(副)所以主井2臺絞車各需要增加一副盤形閘。(3)為了確保主井2臺絞車在增加提升噸位至14t/次時,絞車的最大靜張力不超過最大允許值(14.22t/次),主電機額定轉(zhuǎn)矩不超過14.76kN·m,主電機電樞電流不超過額定值1215A,就必須保證裝載定量的準確,根除現(xiàn)存的外來阻力和外來負荷,才能確保安全運行,因此,建議采用以下有針對性的解決方法:(a)對主井各專業(yè)職能組制定、建立檢修質(zhì)量檢查細則,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,對灌道與箕斗輪的調(diào)正間隙做出明確規(guī)定。同時,檢修完畢應進行不少于3次的空載、帶載試運行。保證空載運行電流不大于160A,帶載運行不超過主電機的額定值(其中包括往返偏差電流在內(nèi))。如遇往返電流偏差過大,又不易立即處理情況時,可通過增、減箕斗底部配重鐵的方式消除偏差電流;(b)為確保定量倉、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、電機的偏流,建議在分配閘門處設置γ射線(即鈷60放射元素)檢測裝置,以利于及時發(fā)現(xiàn)并處理分配閘門處的堵塞與偏裝問題;(c)為了保證定量倉每次的實際裝載量為14t,保證在絞車運行時間內(nèi)完成定量倉14t/次的裝載過程,就必須進行試驗。除了適當增加2#、3#原煤倉給煤機的給煤量外,還應提高裝載及膠帶運行速度(可通過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,可在兩個方面受益:其一,可使各原煤倉給煤機向定量倉裝載時,停機后的慣沖裝載量相等,從而徹底糾正實際裝載慣沖量不一致造成的偏差;其二,縮短了各原煤倉向定量倉裝載過程的時間(可望在45～50s/次內(nèi)完成),從而根治箕斗等煤的現(xiàn)象。關于定量裝置,采用電子秤或液壓衡器均可達到定量倉稱量準確之目的。但投資大、基建面積大、且占用時間長,目前情況不宜采用。筆者建議仍使用壓磁元件,將2臺絞車的壓磁元件集中在一個箱體內(nèi),使用空氣調(diào)節(jié)器和溫控器實施20°C左右的恒溫控制,使其處于長期供電(取消預熱期)的最佳穩(wěn)定工作狀態(tài)。同時,更換壓磁元件與壓力傳感器間的金屬隔離線,這樣,即可保證對定量倉裝載噸位的準確稱量。(4)對受煤倉滿倉信號誤動作及放煤不及時狀況的改進建議:(a)縮短滿倉信號探頭,或調(diào)正滿倉保護裝置至受煤倉,倉中心后區(qū)避免不滿倉時的誤動作,消除因其誤動作而導致絞車的中斷提升;(b)利用滿倉保護裝置,對受煤倉放煤過程進行技術改造,使其能在滿倉時自動開起放煤閘門或自動