煤礦大型提升機(jī)故障預(yù)警診斷系統(tǒng)研究

(大同煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 大同 037003)

1 防重載下放保護(hù)

麻家梁煤礦曾發(fā)生的因提升箕斗在卸載口卸載不完全，下放到井底后造成裝載超載事故，致使提升力矩不足，在提升過程中跳車，導(dǎo)致停產(chǎn)十幾個小時，嚴(yán)重影響了煤礦安全生產(chǎn)。此類故障主要由于箕斗在卸載口卸不凈導(dǎo)致，因此在發(fā)生此類故障時不僅發(fā)出聲光報警，更要進(jìn)行停車保護(hù)。當(dāng)卸不凈的箕斗下放到井底裝煤時，再次檢測其超載故障，對其進(jìn)行二次停車保護(hù)。只有當(dāng)故障消除時才可以恢復(fù)正常提升。

2 剛性罐道動態(tài)性能檢測

麻家梁煤礦主井提升系統(tǒng)采用剛性罐道，當(dāng)箕斗運(yùn)行在高速、重載過程中，一旦罐道出現(xiàn)錯位、凸起、螺栓松動等異常情況，必然會產(chǎn)生巨大的沖擊，加速罐道的毀壞，造成卡阻甚至卡滯，嚴(yán)重影響提升安全。

麻家梁主井井筒深度為588 m，現(xiàn)行的罐道檢修依靠人工與離線儀器，耗費了大量的人力與時間。因此本課題進(jìn)行了提升容器位置監(jiān)測，將容器位置與罐道振動監(jiān)測值進(jìn)行同步匹配；一旦檢測出罐道某處出現(xiàn)大的沖擊，可將此時的振動加速度值與容器位置值送入故障數(shù)據(jù)庫，及時報警，并可通過數(shù)據(jù)庫查詢罐道的故障位置，以便直接到故障處進(jìn)行檢修。

3 尾繩裝置檢測

井筒環(huán)境、磨損擠壓、井底尾繩浸煤等因素都可能導(dǎo)致尾繩故障，包括銹蝕、絞繩、斷繩等。其中以斷繩最為嚴(yán)重，它也是其余尾繩故障發(fā)展的最后階段。尾繩故障的發(fā)生，給多繩摩擦提升機(jī)的安全運(yùn)行帶來嚴(yán)重威脅。

麻家梁煤礦主井2#提升機(jī)尾繩屬于較高規(guī)格的尾繩，尤其需要可靠的檢測。在投入使用不久，曾因尾繩平臺積煤過多發(fā)生過一次尾繩損傷情況，對煤礦生產(chǎn)造成較為嚴(yán)重的影響。其教訓(xùn)也突顯了尾繩運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測的必要性與緊迫性。

(1) 基于載荷監(jiān)測的尾繩斷繩檢測

在提升機(jī)作業(yè)過程中，尾繩隨著提升容器上下運(yùn)行，從而提升載荷也會隨著懸掛在箕斗尾部尾繩長度的變化而變化。在提升循環(huán)的勻速運(yùn)行階段，提升載荷隨著懸掛尾繩長度的增加或減少呈線性變化。若發(fā)生任何一根尾繩斷裂事故，提升載荷將發(fā)生突變。依據(jù)此原理可在第五章載荷監(jiān)測的基礎(chǔ)上獲得實時提升鋼絲繩張力值。由于麻家梁煤礦的勻速運(yùn)行階段是在125 m～464 m之間，通過編碼器獲得南箕斗在井筒中的實時位置，當(dāng)其處于勻速階段那段深度時，開始運(yùn)行判斷程序，程序通過每秒鐘記錄一次鋼絲繩張力值并與前一秒張力值作差比較，若超過極限值，則認(rèn)為尾繩斷繩事故的發(fā)生，并報警，提醒提升機(jī)司機(jī)及時做出應(yīng)急措施。

(2) 基于數(shù)字量無線微波尾繩視頻監(jiān)測方案

尾繩位于箕斗底部，絕大部分時間位于無光照的井筒中，若依靠工人持手電筒檢查，難度較大、效率低。本課題所設(shè)計的尾繩視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可在運(yùn)行時對下部尾繩進(jìn)行實時監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)絞繩現(xiàn)象可立即通知停車檢修，避免故障擴(kuò)大。對尾繩斷股、斷繩故障同樣可起到監(jiān)視作用。

根據(jù)麻家梁2#主提升系統(tǒng)井筒的具體實際，該監(jiān)控系統(tǒng)的視頻采集及傳輸方案如圖7所示，主要由視頻采集部分、無線傳輸部分、網(wǎng)絡(luò)通信部分、視頻顯示和遠(yuǎn)程監(jiān)控部分組成。

視頻采集部分負(fù)責(zé)尾聲圖像的實時采集及編碼處理；無線微波收發(fā)模塊進(jìn)行高寬帶視頻移動中的高寬帶視頻傳輸，解碼器的功能是數(shù)據(jù)解碼，實現(xiàn)部分距離視頻有線傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。

4 結(jié)束語

(1)通過張力平衡油缸的油壓實現(xiàn)對提升載荷的動態(tài)檢測，對礦井提升機(jī)的危險載荷進(jìn)行診斷，并通過活塞桿位置的實時檢測實現(xiàn)對油缸極限位置的報警，有效消除了超載、未卸凈、張力不平衡帶來的安全隱患；

(2)以容器——罐耳——罐道的耦合模型為依據(jù)，構(gòu)建了基本振動信號分析的罐道性能檢測系統(tǒng)，實時對罐道的完好情況進(jìn)行監(jiān)測，有效解決了人工檢查所帶來的低效率、低可靠性問題；

(3)通過在頻域?qū)δΣ凛嗇S承振動信號的分析，實現(xiàn)了摩擦輪、軸承健康狀態(tài)的診斷；

(4)通過提升載荷和實時視頻信號對尾繩運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，實現(xiàn)了對尾繩斷裂、絞繩等故障的報警。