動滑輪在立井提升中的應用

2010-08-23 06:15:04譚愛兵

科學之友 2010年7期

譚愛兵

（晉城煤炭規劃設計院，山西晉城 048000）

山西澤州寶昌煤業有限公司礦區面積為3.564 7 km2，設計生產能力300 kt/a。采用立井開拓，共布置有主立井、副立井和回風立井三個井筒。主立井直徑5.0 m，裝備2JK-2×1型雙滾筒提升機和雙鉤箕斗提升，擔負礦井的煤炭提升；副立井直徑4.0 m，裝備JTP-1.6×1.2型單滾筒絞車和1t標準罐籠及梯子間，擔負礦井的輔助提升任務和人員上下任務，兼作為礦井的一個安全出口；回風立井直徑4.0 m，裝備梯子間，作為礦井的另一個安全出口。目前該礦井筒和井底部分硐室均已形成，正在開拓大巷。為了提高煤礦生產的安全性，減輕工人的勞動強度，加快煤礦發展，該礦決定應用綜合機械化采煤方法，采煤方法改變后，該礦大型設備不可拆最大件為630 kVA移動變電站，最大件外形尺寸：3 365×110×1 497 mm，重量為4 292 kg。因副立井的輔助提升系統最大提升重量不能滿足最大件的升降要求，因此對提升系統進行改造勢在必行。

1 提升系統的改造

1.1 提升機基本參數

提升機型號：2JK-2×1

卷筒個數：2

卷筒直徑：2 000 mm，寬度：1 000 mm

最大靜張力：60 kN，最大靜張力差：40 kN

減速器型號：ZHLR-120-31.5，減速比：31.5

機器旋轉變位質量：10 020 kg（不含電機）

電機型號：YR355M2-8，電壓等級：660 V，功率：160 kW

最大速度：2.43 m/s

1.2 提升鋼絲繩基本參數

鋼絲繩型號為24NAT6×19W＋FC-1770-Z-336-212。鋼絲繩直徑24 mm，鋼絲直徑1.6 mm，最小破斷力336 kN，重量212 kg/100 m。

1.3 天輪基本參數

天輪型號：TSG2000/13.5，天輪直徑2000mm，繩槽半徑13.5mm，適用鋼絲繩直徑范圍23 mm～24.5 mm。變位質量307 kg，總質量910 kg。

1.4 提升方式

由于最大件重量4 292 kg，最大件的提升容器罐籠自重2 000 kg。提升總重量超過已有的提升機的最大靜張力60 kN，用常用的鋼絲繩直接連接罐籠的提升方式必須更換提升機，為節約投資，設計在鋼絲繩和罐籠連接處設動滑輪，罐籠和提升鋼絲繩連接方式見圖1。

圖1 提升系統

1.5 最大靜張力驗算

主立井垂深98 m，井架高22 m，鋼絲繩垂懸長度120 m。下最大件時摘除2個箕斗，更換為一個非標罐籠，罐籠底面外形尺寸3 850×1 500 mm，能滿足最大件裝載，罐籠罐道使用箕斗提升的最外面4個鋼絲繩罐道。分離提升機的主動滾筒和從動滾筒，提升鋼絲繩一端繞過從動滾筒用繩卡固定，提升時分離提升機的主動滾筒和從動滾筒即可，另一端纏繞在提升機的主動滾筒（見圖）。升降最大件時，主動滾筒轉動，直徑2 000 mm的動滑輪用TSG2000/13.5固定天輪代替，提升總重量為罐籠自重（2 000 kg）、最大件重量（4 292 kg）、動滑輪（910 kg）和提升鋼絲繩重量（2.12×240＝508.8 kg）之和（7710.8 kg），最大靜張力 Fj＝75.64 kN，由罐籠和提升鋼絲繩連接方式圖可知，絞車提升鋼絲繩實際受力為最大靜張力的0.5倍，所以有：

Fj實＝0.5Fj＝37.82 kN＜40 kN，滿足要求。

1.6 內外偏角驗算

已有的井架高度為Hj=22 m，滾筒中心至井架天輪中心的水平距離 Ls＝40 m，所以，鋼絲繩實際弦長44 294 mm，所以有：

1.7 下出繩角驗算

1.8 滾筒上纏繞的鋼絲繩層數驗算

1.9 鋼絲繩安全系數驗算

1.10 電機功率驗算

2 安全性

（1）提升機的供電及控制。絞車的供電為雙回路，雙回路引自地面10 kV變電所660 V不同母線段，一用一備。

絞車電控設備選用JDK系列電控設備。可以滿足絞車的起動、加速、等速、減速、停車與換向運行狀態的控制,其控制為PLC控制變頻調速。后備保護選用KHT120型煤礦地面提升機綜合后備保護裝置,該設備滿足《煤礦安全規程》的各項規定，對提升機運行狀態進行監測報警，為提升機安全運行提供了保障。該裝置利用數字集成電路的優點，設置有精粗針指示的數字深度、運行速度的顯示、提升次數的顯示、以及提升機運行的非正常狀態監測、報警、清零等功能。

（2）信號系統。提升信號選用KXT型提升機信號裝置。有急停信號報警功能、閉鎖擴展功能、有直通電話、有聲光兼備，數字顯示，信號記憶功能、有對系統的自動監視報警功能等。提升信號與提升機控制系統有閉鎖關系。井口安全門必須在提升信號系統內設置閉鎖裝置，安全門未關閉，發不出開車信號；井口和井底設置搖臺，必須在提升信號系統內設置閉鎖裝置，搖臺未抬起，發不出開車信號。

（3）主立井提升機必須裝設下列保護裝置：①防止過卷裝置；②防止過速裝置；③過負荷和欠電壓保護裝置；④深度指示器失效保護裝置；⑤閘間隙保護裝置；⑥松繩保護裝置；⑦滿倉保護裝置；⑧減速功能保護裝置。

（4）防止過卷裝置、防止過速裝置、限速裝置和減速功能保護裝置應設置為相互獨立的雙線形式。

（5）提升裝置使用中的鋼絲繩做定期檢驗和定期檢查，不符合《煤礦安全規程》時必須更換鋼絲繩。

（6）只有1套傳動裝置的雙滾筒提升機，應每個滾筒各自有其控制機構的彈簧閘。

（7）提升絞車的常用閘和保險閘制動時，所產生的力矩與實際提升最大靜荷重旋轉力矩之比K值不小于3。

（8）由提升方式可知，利用動滑輪提升方式與常用的提升方式多了一個動滑輪環節，而動滑輪可以用固定天輪代替，其安全性是經過實踐證明的。

（9）通過天輪和動滑輪的鋼絲繩必須低于天輪邊緣，其高差不得小于鋼絲繩直徑的1.5倍。