礦井主提升系統綜合技術優化改造研究

葛紅麗

（河南焦煤能源有限公司中馬村礦， 河南 焦作 454000）

1 工程概況

礦井提升系統為立井提升方式，主要用于進風、提矸、下料及上下人員等。它是聯系井下與地面的主要設備，對礦井生產發揮著至關重要的作用。近年來，由于我國礦山提升設備技術相對落后，故障率偏高，提升機在運行中經常會出現過卷、過放以及制動失效等現象，嚴重制約了礦山的正常生產。因此，通過對提升機重要環節進行參數的實時、精準監控，并利用本地監控系統連接上位機，通過網絡信息技術將檢測數據傳輸至調度監控中心及系統生產廠家，便于更好地監控與管理，有效提升礦井提升機的安全、穩定性。

2 礦井主提升系統升級改造

2.1 電控系統的優化改造

主副井提升電控系統是保證煤礦提升安全的核心部分，若電控系統存在問題或故障，就可能產生較大事故。隨著控制、計算機、通信和網絡等技術的發展，為實時監視電控系統運行情況，在主副井提升機電控系統接口處連接HINET M系列智能網關，并在礦網絡服務器設置IP 地址，廠家和上級主管單位可以通過Internet 網絡訪問、監視礦井提升機電控系統運行狀態是否良好，是否存在安全隱患，并及時通知礦井進行處理或升級，避免了提升事故的發生，有效保證了提升系統的安全[1]。

2.1.1 實施方案

1）在電控系統采用24 V 電源，做為HINET M 系列智能網關的電源。

2）在提升機電控系統接口處使用數據線連接HINET M系列智能網關插口。

3）使用網線連接礦服務器與HINET M 系列智能網關。

4）使用電腦設置HINET M 系列智能網關的IP地址、子網掩碼等數據。

5）下載專用的系統軟件，使用賬號密碼登陸，便可在線監測礦井主副井絞車房內電控系統運行狀態。

2.1.2 改造創新點及應用

電控系統改造后可以時刻監控主副井提升機電控系統運行狀態，對存在的隱患或故障能夠在線處理，這對事故預判起到了良好的作用，有效保證提升系統的良好運行。從改造完成后使用至今，應用效果良好。在不影響主副井提升運行的情況下，在線處理潛在隱患20 多次，保證了主提升系統的運行安全。

2.2 提升系統上位機遠程監控系統的優化改造

為了保證時刻監視提升系統是否能夠良好運行，是否存在潛在隱患，及時記錄生產中存在的相關問題等，通過在主、副井安裝上位機，有效的保證了提升系統的安全性能。

上位機采用臺灣研華工控機IPC-610，酷睿雙核1.2 GB，4 GB 內存，1 TB 硬盤，配22″液晶彩顯，無線光電鼠標。系統配備和PLC 通訊的接口卡、用于上網的接口卡。由上位計算機實現人機對話，上位機與提升機主控系統通訊，用于顯示提升系統的過程狀態、曲線、數據記錄和報表、報警顯示，可通過該工作站在線對提升系統電控進行故障查詢等。

從改造完成后使用至今，應用效果良好。在不影響主副井提升的情況下，詳細記錄了工作中存在的問題以及在今后工作中值得關注的相關情況，效果顯著。今后，功能將會更齊全、更完善，有效保證主提升系統的運行安全。

2.3 提升系統液壓安全制動手自一體冗余系統優化改造

原使用的液壓站沒有并聯冗余回油通道，為提高液壓制動系統的安全可靠性，對其進行升級改造。

如下頁圖1 所示，安全制動手自一體冗余回油裝置手動控制的并聯回油部分，是當原液壓站和自動控制的并聯回油通道在安全制動都失靈時，采取的最后一項補救措施。它是純機械部分，不受電控部分影響。也就是原來液壓站參與制動的電磁閥和本裝置參與冗余回油的兩個電磁閥，在失電不動作或者閥芯堵塞導致無法回油制動的情況下，都可以根據手動閥上指示燈的指示推動手動閥，實現一級和二級制動，避免事故的發生。

從以上分析可知，在不改變液壓站內部設計的情況下進行液壓站冗余系統改造，大幅提高了系統的可靠性。假如單獨系統的故障率為50%，而采取冗余系統后，就可以將故障率降低到25%，大大提高了安全生產的經濟效益和安全效益。

2.4 閘間隙保護升級改造

提升裝置必須裝設閘間隙保護（彈簧疲勞保護和閘瓦磨損保護）裝置，當閘間隙超過規定值時，能自動報警或自動斷電，由于傳統的閘間隙檢測保護方式陳舊，動作不靈活，可靠性差，在實際使用中，故障率高，保護容易誤動作而影響生產[2]。經改進后，動作靈敏，該系統構造簡單，一個LX10 行程開關外殼，1 個固定螺栓將其固定在底座上，中間有絕緣物將其絕緣，成本低，極易維護管理，且不需要維護成本。

2.4.1 應用情況

礦井提升機液壓制動系統是保障提升機安全運行的重要環節之一，是提升機的最后一道防線，提升機閘間隙保護作為提升機保護裝置之一，顯得尤為重要。改裝后使用效果及產生的效益非常顯著。主要應用在煤礦企業絞車液壓制動保護系統中，提高了液壓系統的工作可靠性和液壓系統保護安全性能。

2.4.2 效益分析

優化改造切合實際，投資小，安全效益大，切實解決了主提升系統保護裝置存在的安全問題。該裝置充分利用廢舊材料，成本不足10 元。極易維護管理，且不需要維護成本，每年節約費用約5 000 元。通過對提升系統進行優化改造，解決了因閘瓦磨損開關誤動作造成的非正常緊急制動的不安全因素，保證了提升系統及升降人員的安全。

2.5 井口、井底視頻裝置的設計與安裝優化改造

由于礦井副井井口、井底信號房沒有安裝視頻顯示設備，信號工不能直接看到井口、井底的視頻畫面，全靠信號工打點信號進行設備操作，存在安全隱患。

為了更安全地操作，消除此方面的潛在隱患，信號工能夠實時看到井口進、出車側以及井底進、出車側的畫面，為副井井口、井底信號房設計了監控視頻裝置，并進行安裝[3]。

2.5.1 副井井口、井底視頻設計方案

視頻監控系統由實時控制系統、視頻處理系統及管理信息系統組成。實時控制系統完成實時數據采集處理、存儲和反饋功能。視頻處理系統完成對各個監控點的實時監控，能在多操作控制點上切換多路圖像。管理信息系統完成各類所需信息的采集、傳輸、加工、處理，是整個系統的控制核心。

利用調度室中心機房原有的硬盤錄像機、視頻專用編碼器、交換機等設備，敷設一根光纜至副井口信號房，通過該光纜將中心機房光信號傳輸到井口信號房和井底信號房。井口信號房和井底信號房配備光交換設備和礦用本安顯示器，通過光交換設備把光信號變為網絡信號，接進礦用本安顯示器內顯示。

2.5.2 優化改造創新點及應用情況

井口、井底視頻裝置設計并安裝完成后，具有以下優點：信號房信號工可以實時看到副井罐籠在井口、井底位置時的人員、車輛以及安全門等情況，確保信號工操作動作無誤，有利于副井提升安全。副井井口、井底視頻裝置改造后，信號工能夠實時看到井口進、出車側以及井底進、出車側畫面，有效保證了主提升系統的安全。副井井口、井底視頻裝置改造后，達到了預期的效果和目的，可以在井上下的各個系統進行推廣，如井下排水系統、井上壓風系統等，使用后可以實現無人值守。

3 結語

電控系統和上位機遠程監控系統優化后，若電控系統出現故障，華飛廠家將遠程進行維護，每年將節約維修經費約10 萬元。液壓站安全制動手自一體冗余系統優化改造，如果更換液壓站，將花費資金約60萬元，升級改造花費14 萬元，節約資金46 萬元。礦井主提升系統的綜合技術改造后，安全效益得到了很大的提升，經濟效益也很可觀。