礦用提升機載荷監測保護裝置的應用

徐 靜

（晉能控股煤業集團機電設備中心， 山西 大同 037003）

引言

提升系統在煤礦生產活動中至關重要，其主要涉及到人員、輔料、礦產資料的輸送。超載或欠載對提升機的安全運行都造成了極大的安全隱患。在立井提升過程中因為卡罐、礦車掉道、松繩、二次裝載等因素極易造成重大安全事故。因此，對礦用提升載荷監測保護裝置進行改造設計。

1 提升機系統事故案例基本情況

在立井提升過程中提升容器因為卡罐、礦車掉道、松繩、二次裝載、下大件棚倉、容器凍在罐道中、配重失調等因素，造成了許多提升系統發生重大安全事故。

1.1 案例一：大同煤礦集團白洞礦

2005 年9 月15 日大同煤礦集團白洞礦主井提升機2 號箕斗由早班司機提升至卸載位置卸煤，卸煤過程中，箕斗內裝有大矸石及雜物將扇形閘門棚住，扇形閘門未能復位，將箕斗卡在卸載點。此時，井架信號工無法發現該情況，發開車信號，司機正常開車，遂發生松繩，逐漸松繩盤繞在箕斗上方，在鋼絲繩重力作用下棚住的矸石及雜物等塌落，扇形閘門復位，箕斗在井筒內瞬間跌落，在加速度作用下導致鋼絲繩斷裂，最終箕斗墜落至井底，在墜落過程中對井筒裝備、井筒、主井底都造成了重大創傷。

1.2 案例二：大同煤礦集團晉華宮礦

2006 年 1 月 3 日 19 時 12 分，大同煤礦集團晉華宮礦副井提升機司機聽到向上慢提的信號時，正常開車，但絞車出現滾筒反轉，并且速度明顯加快，經手閘手柄、主令手柄扳到零位、踩腳踏緊急制動開關等都未能將絞車制動，隨后一聲悶響，絞車停止運行，發生過卷事故，造成2 人死亡，11 人受傷。提升機電控系統在重載慢提的工況下，提升機的拖動力矩建立時間長，使其在低速重載啟動工況下出現溜車；同時，在溜車過程中絞車的安全控制系統、執行機構發生異常沒有按設定進行動作，未實現安全制動是引起事故的直接原因。以上案例總結出立井提升系統在載荷上容易出現的問題：單繩纏繞式絞車提升中出現的問題包括：超載、欠載、松繩；多繩摩擦式絞車提升中出現的問題包括：超載荷差、打滑[1-2]。

2 提升機載荷監測保護裝置的安裝實施方案

2.1 安裝運行情況

安裝在提升機天輪帶座軸承下方的稱重傳感器（如圖1）實時捕捉天輪的載荷數據，并通過稱重計算器進行數據顯示及數據記錄，該數據傳輸到電控系統PLC 內；通過安裝在提升機主軸上的轉速傳感器并結合井筒固有深度及位置傳感器共同判斷，可以得出提升容器在井筒內實時位置的實時載荷值。提升容器在正常運行過程中，將稱重傳感器（如圖2）所捕捉的天輪載荷給定值范圍存入PLC 內（如下頁圖3）。提升過程中，如實時載荷明顯大于或小于給定值的范圍，即出現載荷異常情況，提升機的報警系統或安全回路保護系統立即報警或斷電。

2.2 產品構成

如下頁圖4 所示，提升機載荷監測保護裝置所涉及的設備包括提升機、提升容器、提升鋼絲繩、天輪、稱重傳感器、稱重積算器、可編程控制器、轉速傳感器、位置傳感器[3]。

2.3 功能總結

1）對罐籠全程監測，數字化精確記錄罐籠在井筒內任一位置的實時載荷數值，確保罐籠上上下下安全提升。在罐籠提升過程中，如果出現卡罐、礦車掉道、松繩或打滑等現象時，載荷瞬間變化較大，系統立即判斷載荷異常，先報警、提升機停止運行。

圖1 稱重傳感器安裝位置

圖2 稱重傳感器

圖3 電控系統顯示情況

2）當載荷監測裝置發現箕斗未能卸載完畢時，載荷監測系統準確測量出箕斗余煤的準確噸位，系統能夠實現人工補償、智能補償兩種功能，從而確保避免在未知狀態下二次裝載所造成的超載現象發生，確保提升系統安全、有效運行。

3）能夠全程監測箕斗運行狀況，如出現箕斗在上口卸載位置被卡住、箕斗超載、箕斗欠載、鋼絲繩出現打滑等現象時立即報警，起到保護提升機安全作用。

3 改造效果

圖4 提升機載荷監測裝置

1）改進后的礦用提升載荷監測保護裝置能夠較好地預防事故的發生，對提升系統的保護具有主動性，提高了系統運行的安全系數及效率。

2）防止提升機超載運行，確保提升機在額定功率范圍內運行，有效地保護了人身安全，促進了企業和諧發展。