新形勢下煤礦提升設備改進的關鍵技術研究

楊建國

（山西興新安全生產技術服務有限公司， 山西 太原 030024）

引言

煤炭作為重要的自然資源，在我國的工業領域扮演重要的角色，在現代的采礦設備中，起重機是非常重要的一個環節。主要原因是起重機影響著現代煤礦的生產能力，在這些起重機中，斗式起重機又是最常用的一種設備，其主要的功能在煤礦中垂直輸送原料中發揮重要作用。從20 世紀50 年代開始，蘇聯便將起重機的設計和制造作為重要的研究和發展內容，到80 年代，世界各國對于起重機的研發已經從整體開發發展到局部改進的方向上來，但是這些對于起重機（特別是ZL 型和鉤鏈斗式提升機）的改進，我國一直走在發達國家之后，這對于我國的能源安全和工業發展均是不利的，不論何原因未能將提升機的先進技術進行推廣，這均使得我們國家關于提升機改進相關技術與國際先進水平相比仍然存在很大的差距，尤其是板鏈斗式提升機的差距更大。對設備升級進行技術改造投資，尤其對于六七十年代的設備升級改造，提高可靠性，經濟運行，降低事故率，對老礦具有重要意義。

1 煤礦提升機設備的發展趨勢

以增加高科技產品的含量，向規?；?、自動化方向發展。我國的大型、特大型礦井提升機還處于起步階段，技術水平低，控制水平落后，仍依賴進口[1-4]。為適應礦業發展關鍵技術的發展，適應大型、特大型礦山礦山輔助提升機規格將達到JKM4×6 以上。根據用戶的特殊要求設計，使產品規格多樣化，起重設備能實現完整交付，國外市場大多被公司占領[5]。礦井提升機的應用范圍正在擴大，朝著高速、重載、自動化和控制水平高的方向不斷發展[6]。

根據長期的實踐經驗，可以看出，當代煤礦的采礦設備，尤其是提升機設備其標準化水平得到了非常大的提升，這一方面得益于我們國家對于工業領域的不斷投資，另外一方面，先進的技術和先進的提升設備通用零部件均促使了其快速發展，在這個高速發展的過程中形成了許多提升機功能模塊，具體的可以分為如圖1 所示的三個部分。

圖1 煤礦提升機主要模塊

1.1 對于液壓制動模塊

大型起重機械配有高壓液壓站。具有延時無級可調的二級制動性能，為制動器的安全制動提供了最好的性能，特別是在斜井提升中，能保證制動器的安全不松繩，容器不后縮。持續減速液壓站，可以保證提升機在任何工況下安全制動，將減速作為一個設定，對系統有良好的改善保護作用[7]。

1.2 對于汽缸后盤式剎車模塊

該裝置是保證提升機安全性能的關鍵部件，釋放時制動缸布置在遠離制動的一側，對密封圈和溢油進行回收，從而避免了密封損壞、油漬污染制動盤、制動等問題的影響。閘瓦間隙調整方便，新設計的盤式制動器為焊接支架，它配以制動器可獲得不同制動力矩[8]。

1.3 對于微致動器模塊

微致動模塊的設置極大地提升了當代煤礦提升機的工作性能，準確地說，微制動模塊其實是空氣離合器的高級組成，將其與電腦主機相連，并輔佐電源和驅動的電機便可以實現要求的目標功能，即進一步穩定當代煤礦提升機的升降速度。除了傳統的拱式深度指示器外，還有多級監測、設置向上小拱深度指示器和閥瓣類型指示燈，計算機數字地圖在控制臺顯示指示燈[9]。該系統還設有停車、繞線、斷軸指示燈、備份保護模塊、徑向齒輪塊、繩索調整離合器模塊。齒輪傳動采用雙鎖或三塊齒輪齒徑向離合器。

2 煤礦提升設備改進關鍵技術

根據市場調研分析，未來幾年我國煤炭、冶金等行業需要增加大型提升機620 余臺，主要用于煤礦主提升系統的國家重點建設；另一方面，現有煤礦投入了創新的起重設備，特別是擴建礦山的同時，煤礦所使用的提升設備和相關技術是不斷發展的，在這種發展過程中，好的一方面是這些設備的使用壽命越來越長，并且功能也越來越豐富，但是，這也引來了一些不好的方面，包括：由于系統功能的不斷增加，故障率頻發。另外一方面，由于總體壽命的延長，這倒是當代很多煤礦對提升機的更新換代抱有一定的僥幸心理。所以，正確的做法是對整套吊裝進行報廢更新、大修提升機或對設備相對落后的薄弱環節進行技術改造等。

2.1 對于整套設備的改進

目前，一些煤礦的提升機有老化跡象，且基礎難以移除。這種案例可選擇對整個提升機設備進行技術改造，在盡可能保證原有安裝底座不變的情況下，根據礦山要求模塊化設計提升機部件。這種次整體改造要充分利用90 個通用零部件（三個基本模塊），使改造后的提升機具有或接近新的提升機的性能和可靠性。

2.2 對于制動系統的改造

對于制動系統的改造是當代煤礦提升機提標改造工程的重要內容之一，一些舊的無二級制動液壓站和無壓力制動的提升機瓦式制動系統，主要問題是滯后、控制力大并且安全性無法得到很高的保證。這種制動系統使設備安全制動時容易損壞鋼絲繩、井架和提升機，且制動油缸前段漏油污染制動片和制動盤，降低制動效果，造成重大的人身和設備事故。對制動系統進行技術改造，只需要更換常用部件即可。

2.3 減速器的更換

帶有行星齒輪減速器的舊設備已較為普遍，要想對其進行提標改造，其實方法相對簡單，具體為：增添一個鋼架在減速器與原始基礎之間，這樣做的目的是縮短其作用時長。安裝更換的時間很短。

2.4 控制系統的技術改造

中國早期的KKX、TKD 提升機電氣控制系統，使用大量的DC 繼電器和接觸器等組成部件，噪聲高，能耗高，故障率高。據統計，發生故障的程度在80%以上，且屬于電氣故障。用于通訊的中轉子磁場站電氣控制系統的改造是在高壓和高壓電動機換向器接觸器開關真空開關（接觸器）上進行的，這種改造簡單實用，取得了立竿見影的效果，效果非常好，非常適合礦山的部分環境條件。二是控制電控系統采用工業計算機可編程控制系統，國內產品如濟南市平陰礦井提升機主軸已完成電氣控制。

2.5 控制程序的完善

控制程序的設計是舉足輕重的，直接關系到升級系統的運行安全穩定，這就要求程序設計必須保證正確。另外還要根據實際情況對起重系統和要求的方案進行持續改進。為了解決該問題，采取以下措施：控制臺統一顯示將停止信號，并在通信中保持停止信號穩定[5]。上部和下部井口緊急停車裝置分別與車庫通訊，并直接連接至安全回路車庫，以確保任何按下緊急停車裝置的行為都會立即使安全制動響應。安全門鎖增加，晃動狀態增加，起重機械無法運行或停止，以確保任何一扇安全門就位。

3 結語

目前的提升機品種和規格與國際上還有較大的差距，應有計劃逐步推進。本文就是對新形勢下改進煤礦提升設備的關鍵技術進行研究，尤其對設備進行技改升級，提高可靠性，經濟運行，降低事故率。同時，應該對現有老舊提升設備進行有計劃的改進、開發和升級，本文提供了從整套設備的改進到關鍵部件的改進關鍵方法，可以明確的是新形勢下，對當代煤礦的相關設備進行改進，尤其是提升設備的技術升級將帶來劃時代的進步。今后，可以根據市場需求逐步提高大型、特大型提升機的規格和技術性能，以適應新時代下的煤礦開采。