自動化環形車場系統改造淺談

劉天元

(開灤錢家營礦業分公司,河北唐山 063301)

自動化環形車場系統改造淺談

劉天元

(開灤錢家營礦業分公司,河北唐山 063301)

采用分步法對錢家營礦副井上井口環形車場的改造方案進行簡述,介紹了工藝流程,對車場改造的必要性和改造后的實施效果詳細分析。

改造 環形車場 爬鏈機 機械化

煤礦井口車場是連接井筒和外部運輸線的一組軌道系統，通常設計為迂回的環狀，所以叫做環形車場。環形車場內一般布置有裝罐操車系統和翻車機系統。由于時代發展和社會進步，現行車場設備均不能滿足安全高效生產須要，自動化改造勢在必行。

1 車場改前現狀

開灤錢家營礦業分公司于1978年開工建設，1988年12月建成投產，設計年生產原煤400萬噸，后期改造后達到600萬t/a。副井筒直徑8米，布置有兩套提升裝備，一套為一對1.5噸礦車雙層雙車罐籠，另一套為帶平衡錘的寬罐籠，環形車場是從原西德引進，設備先進，設計新穎，是我國煤礦第一次集中引進多項配套設備。環形車場布置有長距離小角度爬車機、雙車摘鉤翻車機、曲線道岔及液壓驅動膠輪等，操車設備采用電動圓環鏈推車機、風動安全門、搖臺、壓輪阻車器、開閉式內阻車器等，實現了礦井環形車場作業機械化，并且為國內煤礦副井車場設計提供了借鑒。

當時引進時的錢家營礦環形車場包括副井操車設備應該是比較先進的。但由于人員技術素質低下，操作維護不當等原因，加上配件及維修較為困難，液壓驅動膠輪投產后因故障率太高而不久即拆除了，長距離小角度爬車機也因管理不善已經拆除。車場的運輸機械化已無法實現，目前調車主要依靠多部調度絞車一次次牽引，效率低，也不安全。操車系統電動推車機不能進罐作業，傳動系統復雜，而且風動操縱系統易損件多，各處無阻尼設置或已損壞，系統沖擊很大。整套系統維護較為困難，實現自動化更無從談起。隨著礦井生產能力的提高，副井提升量的增加，現有車場因設計緊湊，能力顯得不足，一是存車能力不高。二是線路復雜，材料車下井組織復雜。三是車場運輸能力不足，機械化程度亟待提高。

圖1 操車布置示意圖

2 操車系統改造方案

井口操車設備，具體包括：推車機、搖臺、前、后阻車器、開閉器驅動、井口安全門及其支撐裝置、罐籠內部逆止器、罐籠內部滑道、緩車設備、操車設備范圍內的鋼軌、鋪板及其支撐和液壓設備及其管路、電控設備等。本著高效、先進、安全、可靠、美觀的原則，優先考慮采用液壓系統。選用液壓銷齒進罐推車機，采用阻輪式阻車器，搖臺選用經重新優化設計。

圖2 彎道推車機布置示意

圖3 板鏈爬車機布置方案

銷齒操車成套設備在國內各大煤礦應用已很廣泛，屬成熟產品，設備布置的特點是每股道采用一臺多功能銷齒推車機，設置兩道阻車器，配套搖臺、安全門、全液壓驅動系統，整套設備在車場配套使用，軌道采用38公斤軌道，推車機滑道采用12＃礦工鋼，并設有護軌。正常操車作業方式分為點動自動、手動、上下人員、卸罐四種。此時閉鎖有效。此外還設有檢修工作方式，在此方式下各設備間無閉鎖關系。

電控系統設有完善的安全聯動閉鎖關系。

(1)罐籠不到位搖臺不能放下、安全門不能打開；(2)搖臺不抬起、安全門不關閉，不能向提升系統發出提升信號；(3)上下人時，阻車器不能打開，推車機不能運行；(4)搖臺不放下，前阻車器不能打開；前阻車器不打開，推車機不能進行裝罐作業；(5)前后阻車器不能同時打開；(6)前后推爪不能同時抬起；(7)卸罐作業時，前阻車器不能打開；(8)后阻車器不打開不能進行調車作業；(9)調車作業時，當第二輛礦車通過后阻車器，后阻車器須立刻關閉。

3 彎道推車機改造方案

從罐籠推出的礦車經過出罐初速度自溜到彎道處后由于沒有動力將停止前進，原車場設計膠輪摩擦驅動裝置已損壞拆除，采用絞車調度，決定布置一臺彎道繩式推車機，由鋼絲繩、若干繩輪、推車器、鋼絲繩驅動裝置、鋼絲繩拉緊裝置、推車器軌道系統、液壓系統和電氣控制裝置構成。在彎道的內側設布置有多個鋼絲繩導向立輥；推車器軌道系統制造成與車輛軌道同心的圓弧形；在推車器的兩側分別前后設置承導向輪，導向輪拖著推車器在承載軌道內運行。

牽引鋼絲繩布置于軌道中間，與軌道中間的推車器前后連接，鋼絲繩通過前部和后部的導向輪，實現上下繩的相對分開，形成一種無極繩式的推車機，推車機在固定的滑道內運行，實現推車動作。同時為了保證推車器順利通過彎道部分，在彎道部分安裝了上下鋼絲繩的導向立輥。液壓馬達帶動驅動輪運轉，帶動纏繞在驅動輪上的鋼絲繩運行，使推車器沿著固定的滑道前后運動，從而實現正常的推車、調車作業。

4 爬坡段改造方案

由于車場設計井口進出車兩邊有適合礦車自溜的30‰左右的坡度，所以經過翻車機后的空礦車將經過爬坡后才可到達井口進車側，原車場此處布置有一臺板鏈爬車機，后來由于使用維護不當已拆除。經過分析考察，決定再次布置一臺爬車機。方案一是設一臺繩式爬車機，其結構相對簡單，爬車數量多，對土建基礎改動較小，但是由于爬爪不能過驅動與導向輪，只能作往復運動，工作效率較低，且往復運動鋼絲繩容易磨損；方案二是在翻車機出車側設一臺圓環鏈爬車機，其爬坡角度大，堅固耐用，由于圓環鏈爬車機占用距離短，且同方案一爬爪無法通過驅動輪，需往復運動，因此在爬車機出車后的線路須再布置一臺彎道繩式推車機，此方案連同爬坡后彎道運行全部采用機械強制運動，機械化程度較高，但多一臺設備，總投資增高，爬車機的角度大，因此基礎需重新制作；第三種方案是恢復原板鏈爬車機，改造原電機減速器驅動為低速大扭矩馬達直接驅動，對土建基礎改動較小，爬車機可以利用原有基礎，板鏈運行平穩，爬車能力強，上下均有滑道，不易掉鏈。鑒于結合生產實際情況，對現有系統不作大的改造基礎上，決定恢復板鏈爬車機。

5 實施效果

經過測繪、商討、采購訂貨，停產改造，罐/罐及罐/錘提升機井口三部操車改造完畢，板鏈爬車機改造完畢，因為彎道出口翻車機進車側布置有緊急材料線，緊急狀態下需要的物料或設備部件可以從此經過翻車機快速進入進車側安排下井，彎道與此快速材料線形成軌道并線道岔，彎道推車機無法實現過道岔，如果彎道推車機只是布置在道岔以前，則推車機將無法將矸石車直接推至翻籠，無法完全實現機械化，所以彎道推車機尚未實施。

井口進車側對應三個罐籠各敷設一股軌道，每股軌道設置前后兩道阻車器，即前阻車器和后阻車器，以此為標志將進車側軌道線分成裝罐區段和預備裝罐區段。在裝罐區段，前阻車器阻停兩輛待裝罐礦車；在預備裝罐區段，后阻車器阻停半列礦車。在預備裝罐區段設置搖臺、能進罐作業的裝罐推車機，負責將罐外礦車推進罐籠并將罐內礦車卸出。所有操車設備均為液壓驅動。井口房內設操縱室和集中液壓站室，整套操車設備在操縱室統一控制，實現了整個操車系統的集中控制，改變了原操車沖擊太強、無法進罐作業、安全門及搖臺風缸易損壞的問題，系統維護量大大減小，保證了提升系統運行安全。

板鏈爬車機采用低速大扭矩液壓馬達直接驅動，長節距滾子鏈傳動，上下均設滑道，運行平穩，承載能力強，由于角度小，加上爬車爪的特殊設計，礦車運行平穩，不易掉道，爬爪從下滑道返回，無須做往復運動，能連續運轉爬車，同時爬8個重車，軌道上設有多組逆止爪，當爬車機停止運行或需要反向運行時，處在坡道上的礦車不會溜下來，而是在逆止爪的作用下停止在軌道上。爬車機的恢復，取消了多部調度絞車及司繩人員，杜絕了絞車斜拉導致的落道拍車事故，爬上來的礦車被后面的礦車頂入上彎道，自溜至進車側或可將損壞的礦車分道溜出環形車場至礦車修理間。

爬車機改造實施時，考慮系統擴充問題，采用集中液壓站及液壓管路，為彎道繩式推車機、翻車機、板鏈爬車機提供動力，并設置了集中控制室及視頻系統。為保證可靠及維修方便，液壓系統采用并聯雙系統，一套運行一套備用。防過載采用雙重保護，有操車超壓、超溫、液位等過載自動保護功能和濾油提示功能，具有伺服控制功能，使推車機可以變速運行。 變量液壓泵為日本YUKEN變量柱塞泵、低速大扭矩馬達為意大利intermot公司產品、液壓控制閥采用意大利ATOS產品，其它元件亦采用引進技術、國內知名廠商制造的產品。 為進一步提高系統可靠性防止泄漏，液壓站及電磁閥均采用整體通道塊技術，管路全部采用高壓膠管，螺紋接頭體。將來布置彎道推車機將只需將機械設備安裝到位即可。

改造后的環形車場環節少、路程短，因此礦車周轉率高。由于系統機械化、自動化程度高，最大限度地減輕了工作人員的勞動強度。另外，整個系統位于室內，不因風雨雪天氣而影響生產。控制系統采用PLC作為控制中心，加上視頻監控系統，最大限度減少設備空運時間，降低機械磨損減少故障率，節約用電。

[1]陸蘊香.煤礦副井操車系統中推車機的改造[J].機械工程師,2008.7.

[2]曲廣波.新型礦山自動化環形車場的研制及應用[J].礦山機械,2002.08.

[3]錢家營礦業分公司副井上井口環形車場布置[R].1986年,內部檔案.

劉天元(1980—),甘肅民樂人,機電工程師,2004年畢業于河北工程大學機械設計制造及其自動化專業,河北聯合大學工程碩士,開灤錢家營礦業分公司生產技術部機電主管工程師,主要從事煤礦提升、運輸機電系統管理與技術方面的工作。