煤峪口礦提升機鋼絲繩調節方法研究

杜小琴

（晉能控股煤業集團煤峪口礦，山西 大同 037003）

煤峪口礦主井提升機為JXMD 型，理論最大允許提升速度為6.1 m/s，提升深度為241 m，提升機鋼絲繩數量為6 根，天輪直徑為4 m，提升機罐籠和井壁之間的距離約為200 mm。該提升機在運行過程中多次出現鋼絲繩嚴重抖動問題，導致提升罐籠和軌道相撞，而且提升機罐籠和罐道之間的尼龍套管存在著嚴重的磨損不均勻現象，經過分析是由于在提升過程中鋼絲繩的張力分布不均勻導致的，經多次調整并未得到徹底的解決。為了確保提升安全，該礦對提升機采取了限速措施，其最大提升速度不得大于2 m/s，嚴重影響了提升效率和安全性。

本文提出了一種新的提升機鋼絲繩調節方法，以振波法和基準線繩槽深度測量法為基礎，對調繩方案進行了研究。通過振波法測量，各鋼絲繩中的張力最大偏差約為1.4 s，比優化前的8.7 s 降低了83.9%，使煤峪口礦提升機最大運行速度由2 m/s 提升到了4.12 m/s，比優化前提升了2.06 倍，顯著地提升了提升機的運行穩定性和經濟性。

1 提升機鋼絲繩張力不均勻分析

通過分析，影響鋼絲繩張力的因素主要包括鋼絲繩長度不一致、鋼絲繩的直徑不同、鋼絲繩本身彈性模量不一致、鋼絲繩平衡系統故障等。為了確定煤峪口礦鋼絲繩張力不一致的最終原因，組織對以上四個因素進行了逐一排查，結果如下[1]：

（1）鋼絲繩長度影響。該提升機共有6 組鋼絲繩，若鋼絲繩的長度不一致，在提升過程中短的一根將承受大量的載荷，使磨損加劇、使用壽命降低、提升罐籠偏位等。利用長度測量儀對6 組鋼絲繩的長度進行測量，其最大偏差量僅1.5 mm，完全在理論設計要求內。

（2）鋼絲繩直徑影響。鋼絲繩直徑不同會導致在運行過程中鋼絲繩的運行行程差異，進而導致張力分配不均勻。根據實際分析，JXMD 型提升機的鋼絲繩直徑若相差1 mm，那么在一個行程中，兩個鋼絲繩的運行長度將相差約147 mm。利用游標卡尺對6 組鋼絲繩直徑進行測量，其最大偏差約為0.1 mm，滿足理論設計要求。

（3）鋼絲繩彈性模量影響。鋼絲繩的彈性模量會影響到受力時的伸長量，伸長量不同，單位面積上的張力就不一致。根據分析，6 組鋼絲繩均從同一個廠家采購，入場性能測試報告顯示器彈性模量一致。

（4）平衡系統因素。鋼絲繩的平衡系統是調節張力不平衡的裝置，一旦出現故障或者偏差量過大，將導致鋼絲繩的伸縮量不一致，進而引起張力不平衡。

通過對以上四個因素的分析，鋼絲繩長度偏差、鋼絲繩直徑偏差、鋼絲繩的彈性模量偏差均在正常范圍內且偏差量很小，因此不是導致煤峪口礦提升機出現鋼絲繩張力不平衡的因素。而平衡系統中摩擦襯塊磨損后松動，導致偏位，與鋼絲繩的摩擦加劇，進一步加速了襯墊的磨損，使摩擦輪的直徑縮小，造成了鋼絲繩在運行過程中位移量的偏差，進而導致張力不平衡的產生。

2 鋼絲繩張力平衡調節

根據煤峪口礦提升機鋼絲繩張力不平衡原因的分析，對提升機鋼絲繩張力不平衡的調節關鍵是先確定各個摩擦輪的磨損量，然后對其進行更換，最后再進行張力調整，使各組鋼絲繩的張力調整到一致后再運行[2]。

該調節的難點在于對摩擦輪直徑的精確定位和測量。由于JXMD 型提升機為單制動盤結構，常用的繩槽直徑測量的方法無法進行定位和測繪。經過多次試驗后，項目組提出了一種新的測繪方案，在要測量的摩擦輪的下側設置一條激光水準線，確保測量時摩擦輪的中心線處的水平度，測量時在摩擦輪上設置四個點（四個點的連線相互垂直）從而可以逐個測量出摩擦輪的磨損量。摩擦輪襯塊磨損量測試原理圖如圖1[3]。

圖1 摩擦輪襯塊磨損量測試原理圖

6 個襯塊磨損量測試結果見表1。

由表1 可知，摩擦輪2 的磨損量平均比其他幾個輪大了2.25 mm，由此證明了該輪磨損量增加，導致了2 號鋼絲繩的行程和其他鋼絲繩出現了不一致，進而導致了鋼絲繩的張力不平衡。因此，對2號摩擦輪進行了更換，更換后重新調整各鋼絲繩的張緊力，然后利用振波法對張力情況進行監測，根據監測結果再進行調節，直到各鋼絲繩的張緊力達到一致[4]。

表1 摩擦輪磨損情況匯總表

為了確保在后續使用過程中鋼絲繩張力的一致性，煤峪口礦同步達到了提升機鋼絲繩張緊力監測方案和維護要求，確保及時發現運行過程中的異常，第一時間進行調整，避免出現運行異常。自調整后各鋼絲繩中的張力最大偏差約為1.4 s，比優化前的8.7 s 降低了83.9%，使煤峪口礦提升機最大運行速度由2 m/s 提升到了4.12 m/s，比優化前提升了2.06 倍，有效地提升了礦井提升機的運行穩定性和可靠性。

3 結論

針對煤峪口礦提升機鋼絲繩張力不均衡導致的提升機運行過程中振動大、安全性差的現狀，提出了一種新的鋼絲繩調繩方法，根據實際應用表明：

（1）鋼絲繩長度不一致、鋼絲繩的直徑不同、鋼絲繩本身彈性模量不一致、鋼絲繩平衡系統故障是導致提升機鋼絲繩產生張力不平衡的主要原因。

（2）在摩擦輪的下側設置一條激光水準線，確保測量時摩擦輪的中心線處的水平度，測量時在摩擦輪上設置四個點（四個點的連線相互垂直），從而可以逐個測量出摩擦輪的磨損量。該方案測試方法簡單，有效解決了傳統測量方案偏差大的不足。

（3）自調整后各鋼絲繩中的張力最大偏差比優化前降低了83.9%，使煤峪口礦提升機最大運行速度比優化前提升了2.06 倍，有效地提升了礦井提升機的運行穩定性和可靠性。