煤矿提升机新设备与新发展

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资源描述:
第九章煤矿提升机新设备与新发展 概述 国内外矿井提升机的现状及新型内装电机式提升机 布莱尔提升机 应急救援提升机和带辅助拖动装置的提升机技术 介绍了液压制动系统的现状及恒力矩 恒减速 多通道液压制动系统的特点 祥述了副井轨道运输操车设备 无轨运输锁罐装置 罐笼锁紧装置及摆动平台 自适应稳罐摇台 重型无轨平板车运输设备 支架拖车无轨运输设备 HGJ M HGF M型缓冲装置 HGJ D HGF D型缓冲装置的特点 最后指出了国外 国内钢丝绳无损检测技术的发展与现状及提升机 液压站等的发展方向 概述 矿井提升系统是由矿井提升机 电动机 天轮或导向轮 井架或井塔 提升容器 钢丝绳 装卸载设备及电气控制设备等提升设施组成的系统 矿井提升是煤炭生产过程中的重要生产环节 它担负着矿井煤炭 矸石 人员 各种材料和设备的提升和运送任务 由于矿井提升系统是周期动作式的输送设备 需要频繁地正 反转和频繁地起动 运行和停车 工作条件苛刻 所以 多年来国内提升系统的各类安全事故 如断绳 过卷蹾罐 卡罐 溜罐跑车 滑绳 时有发生 例如 某矿主井箕斗提升 在提升终了电动机断电后 出现液压站不回油而发生跑车事故 造成了严重的摔箕斗事故 使提升系统和设备遭受严重损坏 影响矿井生产几个月 直接经济损失上千万元 间接经济损失几亿元 某矿副井罐笼提升 在提升机检修后出现坠罐事故 罐笼内十几人全部死亡 提升系统的每次重大事故都是毁灭性的 损失惨重 有的造成人员伤亡 严重影响矿井安全生产 1 国内外矿井提升设备 目前生产大型摩擦轮提升机的国外制造厂主要为SIEMAG ABB INCO公司 国内主要为中信重型机械公司 上海冶金矿山机械厂 锦州矿山机器 集团 有限公司 国内提升机是根据国家标准GB T20961 单绳缠绕式矿井提升机 和GB T10599 多绳摩擦式矿井提升机 制造 标准中规定的塔式摩擦轮提升机最大规格为JKM5 6 落地式摩擦轮提升机的最大规格为JKM6 4 塔式提升没有8绳提升机 落地式提升没有2绳和6绳提升机 拖动方式只有直连或减速器 而国际上SIEMAG ABB和INCO公司早已生产过8绳摩擦轮提升机 直连悬挂电动机 最大电动机功率11000kW SIEMAG和SIEMENS公司合作生产机电一体化设备 内装电机式摩擦轮提升机 最大电动机功率9000kW 2 国外特殊提升机设备及发展方向 1 内装电机式提升机 SIEMAG和SIEMENS公司合作生产的内装电机式提升机是机电一体化设备 这种提升机已不是简单地把电动机装到摩擦轮中 而是将机械和电气部分完全融合成一体了 摩擦轮的壳体就是电动机的转子的磁轭 摩擦轮的轴就是电动机定子的轴 2 深井布莱尔提升机 SIEMAG公司生产的深井布莱尔提升机 多绳缠绕式提升机 用于深井提升 在井筒深度为1700 3000m的深井中使用 3 应急救援提升机 西马格公司生产的应急救援提升机在提升机主传动装置故障或矿井停电的情况下 通过应急救援提升机将罐笼内的人员运送到地面 满足应急提升任务 保证了提升系统的安全 4 带辅助拖动装置的提升机 ABB公司生产的带辅助拖动装置的提升机 在提升机主传动装置故障或矿井停电的情况下 通过辅助拖动装置将井筒内的重载箕斗或罐笼内的设备 人员慢速提升到井口 满足应急提升任务 保证了提升系统的安全 显然 为适应矿井建设的需要 矿井提升机应向大型化 现代化 多样化和深井提升等方向发展 3 提升机液压制动系统 1 液压制动系统提升机液压制动系统包括液压站 液压弹簧制动器 闸架 管道及连接件 液压站控制系统 目前国内使用的制动系统主要有恒力矩 恒减速和多通道恒减速制动系统 恒力矩制动系统在制动过程中 制动力矩是恒定的 在上提重载 空运行和下放重载时 提升系统的紧急制动减速度是变化的 最大制动减速度应小于5m s2 为满足系统的防滑要求 一般采用二级制动系统 恒减速制动系统在制动过程中 从理论上说上提重载 空运行和下放重载时紧急制动减速度是恒定的 约为1 5 1 8m s2 其制动力矩是变化的 可以大大减小空载和上提重载紧急制动减速度 减小制动过程中钢丝绳的动张力 2 液压制动系统发展方向 提升机液压制动系统的发展应向高性能的恒减速 多通道 振动冲击限制和智能化等高可靠性方向发展 恒减速制动系统可以减小紧急制动减速度 从而大大减小系统的动力冲击 目前使用的恒减速液压制动系统 在制动失效后一般转入恒力矩制动 这样提升系统防滑安全计算仍按恒力矩系统设计 若采用恒减速制动失效后自动转入恒减速制动的系统 则可优化提升系统 4 副井罐笼的操车及锁罐设备 1 轨道运输操车设备副立井作业内容多 环节多 操车设备直接影响矿井的生产能力 为了提高其机械化 自动化程度 提高作业效率 缩短提升容器在井口停留的时间 需要合理选择操车设备 副井轨道运输的操车设备经过了一次次的演变 作为衡量操车设备性能优劣的标志产品 装罐推车机经历了绳式推车机 直线电机推车机 电动链式推车机 销齿操车装置等发展变化 前两者已渐遭淘汰 目前占据主导地位的是后两者 2 无轨运输锁罐装置 在副井井口 井底置有安全门 以保证人员 胶轮车和大件平板车等的行车安全 对于无轨运输大型设备进出罐笼的方式 无轨胶轮车可直接开进罐笼内 液压支架等大型设备可采用支架搬运车放入罐笼 或将设备放置在特制的无轨平板车上 用叉车将平板车叉入罐笼 3 罐笼锁紧装置及摆动平台 对于特大型和特重型的液压支架和采煤机等大型设备 为保证其进出罐笼的安全 可靠性 防止罐笼内重型设备在井底进出时 钢丝绳过大的弹性变形 引起罐笼的上下起伏造成翻车等事故 在黄玉川副立井设计中首次采用了德国SIEMAGE公司的罐笼锁紧装置及摆动平台 其缺点是在大件设备装卸载时需反向开车 在传感器故障时 易发生卡罐事故 4 自适应稳罐摇台 矿大三森等公司生产的自适应稳罐摇台 是利用液压缓冲来吸收罐笼落罐时的动能 通过液压站控制液压装置的伸缩 使托爪翻转来实现罐笼的双层装车 并结合稳罐结构使罐笼更平稳的和外道搭接 更好的实现装车和卸车功能 当罐笼以爬行速度正常落罐时 由于该装置有一定初始托罐力 从而缓冲承接罐笼并使罐内 外道准确对位 装卸车顺利通畅 当罐笼高速下落时 罐笼可以使托爪向下翻转 这样就避免了蹾罐事故的发生 罐笼发生过放后 该装置的托爪能自动复位 不需任何处理即可恢复提升 5 重型无轨平板车运输设备 重型无轨运输设备包括重型胶轮平板车 快速连接器 车辆导向装置和多功能车等 运输重型胶轮平板车可以整体运送液压支架 结构型式为胶轮平板拖车 车体前部为胶轮 后部为平面支墩 行走时靠动力车的上举力 支墩抬起 承载重量 与快速连接器连接方式为 方锥形窝 卡爪 车辆导向装置为胶轮平板车导向用 其结构型式为梭形 两侧立辊组合 罐内底板及罐外地坪各一个 进罐液压支架姿态调整 支架在平板车上定位 罐笼 平板车 支架三者中心重合设计及定位计算 保证提升稳定性 该设备是北京龙懋宸机电设备有限责任公司 中煤科工集团北京华宇工程有限责任公司 神华亿利能源有限责任公司黄玉川煤矿的专利产品 6 支架拖车无轨运输设备 支架拖车无轨运输设备是通过斗式支架拖车的液压浮动底板落地 车载绞车将支架拉入斗式拖车底板升起锁定 非防爆叉车或防爆多功能车等牵引设备将装有支架的斗式拖车运送到罐笼内 调整支架重心和姿态 并进行快速固定 牵引设备与斗式拖车脱钩分离 罐笼到井下 多功能牵引车与斗式拖车快速连接并拉出罐笼 直接运输到工作面 使用斗式支架拖车的车载推卸油缸卸载支架 空车返回 其缺点是斗式支架拖车质量大 尺寸大 需要特大型罐笼和大型提升设备 7 副井罐笼的操车及锁罐设备发展方向 副井锁罐设备应推广和完善自适应稳罐摇台装置 可以避免SIEMAGE公司罐笼锁紧装置的反向开车和卡罐事故 能通过初始托罐力 缓冲钢丝绳变形拉力 方便承接罐笼准确对位 当罐笼高速下落时 罐笼可以使托爪向下翻转 避免卡罐事故 副井轨道运输的操车应大力推广销齿操车装置 优化系统配置 副井无轨运输系统应大力推广无轨重型胶轮平板车及无需吊装的换装技术 减少生产环节 节省罐笼尺寸 5 提升容器的安全保护装置 1 HGJ M HGF M型缓冲装置利用摩擦做功来吸收过卷 过放 容器的动能 采用4台缓冲器分别安装于提升容器两侧的罐道梁上 4台缓冲器上缠有钢丝绳 钢丝绳的另一端吊着2个缓冲托梁 缓冲托梁位于容器正常停车位置上方 正常提升时 提升容器碰不到缓冲托梁 过卷时提升容器顶部碰到缓冲托梁 带着缓冲托梁向上运动 缓冲托梁通过4根钢丝绳拉着4台缓冲器的卷筒转动 缓冲器给出一定的制动阻力 通过缓冲绳 缓冲托梁作用于提升容器 迫使提升容器停住 存在的主要问题是过卷缓冲装置长时间不使用 当提升容器过卷时其摩擦片早已锈死 起不到安全防护作用 国内许多安装了该防护装置的矿井 已陆续更换为钢带式过卷缓冲托置 2 HGJ D HGF D型缓冲装置 利用钢带的塑性变形实现吸能缓冲 过卷时提升容器推动横梁 或推爪 带着滑柱运动 压棍组 逆止锁舌随动 其中间压辊受曲轨作用产生水平位移 迫使钢带在压辊组中产生S形变形 吸能缓冲 同时逆止锁舌后部斜面受压被推入容器上盘之下 使容器的逆向运动同样为钢带的变形阻力所阻止 钢带式过卷缓冲装置在国内已有16次成功防过卷案例 应在提升系统过卷防护设施中大力推广 并不断完善 6 钢丝绳无损检测技术 矿井提升的主要承载元件是提升钢丝绳 提升钢丝绳受力极其复杂 在工作过程中会承受拉伸 扭转 弯曲应力及各种动载荷和冲击载荷等 同时还要承受长时间的疲劳 磨损或腐蚀等对提升钢丝绳的损坏 随着井深增加 扭转应力逐步增加 有些矿井的钢丝绳寿命只有3个月 根据钢丝绳损伤的性质和特征 可将钢丝绳的损伤分为 局部缺陷型和截面积损耗型 LF型损伤是指在钢丝绳局部产生的损伤 主要包括内外部断丝 锈蚀 局部变形等 特点是钢丝绳的金属截面积突然减小 LMA型损伤是指钢丝绳在轴向较长的范围内有效金属截面积的缓慢减少 主要包括磨损 长距离锈蚀 绳径缩小等 特点是钢丝绳的金属截面积在较长范围内普遍减小 使用中的提升钢丝绳一旦发生断绳事故 往往造成人员伤亡和经济损失 1 国内钢丝绳无损检测技术的发展与现状 20世纪60年代初我国才开始钢丝绳无损检测技术的研究 国内自行开发研制的钢丝绳探伤仪一般是检测单一因素 断丝 的装置 80年代末矿冶机电研究所研制成功了 GXT型断丝在线检测装置 该仪器采用动态感应线圈进行在线检测 主要用于检测局部损伤网 1986年抚顺煤矿分院从英国引进LMA 250型钢丝绳探伤仪 并与哈尔滨工业大学合作采用单片机系统研制成功GST型钢丝绳探伤仪 华中理工大学研制的MTC系列钢丝绳无损探伤装置 国内钢丝绳无损检测装置大多采用剩磁和弱磁技术原理 漏磁感应强度会随着远离钢丝绳表面而以指数函数衰减 国内许多矿井购买了基于弱磁原理的无损检测设备 由于检测的准确性差 大多被废置 没有发挥应有效果 国内架空索道行业十几年来一直采用俄罗斯INT OS无损检测装置维护和报废钢丝绳 近年来洛阳百克特公司效仿架空索道行业 引进了俄罗斯INT OS磁性钢索测试仪 应用与矿井提升钢丝绳的无损检测 它是基于强磁原理工作 具有较好的重复性 为多个矿井更换和报废钢丝绳提出了指导意见 无损检测技术的关键是重复性和准确性 为矿井维护和报废钢丝绳提出指导性建议 这是未来钢丝绳无损检测技术的发展和推广的方向 2 国外钢丝绳无损检测技术的发展与现状 1906年南非人McCannandColson发明了最早的钢丝绳无损检测仪 AC法 用于钢丝绳截面损失的测量 20世纪早期 德国科学家发明了可以发现钢丝绳局部损伤缺陷的DC法 70年代首次出现了采用直流方法定量测量钢丝绳截面损失的全磁通法 Total FluxMagnetie 就是Magnograph钢丝绳无损检测仪 目前 已提出的具有代表性的方法有 超声波检测法 渗透检测法 射线检测法 声发射检测法 涡流检测法 电磁检测法等 近几年 除了电磁检测技术在实践中得以应用外 其他检测方法依然仅限于实验室研究 电磁检测法是目前公认的最可靠的钢丝绳检测方法 加拿大 美国 俄罗斯 波兰 南非等国家在钢丝绳无损检测技术方面都已取得了较大的成果 国际主流钢丝绳无损检测一直都采用的是基于强磁原理的检测技术 这其中主要是因为强磁技术可以为检测信号提供一个稳定可靠的基准点 而剩磁和弱磁技术则不可能做到这一点 导致检测结果不具有重复性 俄罗斯INT OS磁性钢索测试仪是一种双功能计算机控制的先进仪器 同时在线检测钢丝绳的金属截面损失 LMA 和局部缺陷 如断丝 锈坑 接合处等 以便确定钢丝绳是否符合更换条件 INT OS基于强磁原理工作 利用永磁体使钢丝绳处于磁饱和状态 探头位于磁极和钢丝绳之间 钢丝绳的损伤 如断丝 锈蚀和磨损 会导致磁渗漏流量的变化 因此探头的信号能判断钢丝绳的金属区和损伤部位 该仪器应用范围比较广 如矿井升降机 起重机 空中索道 电梯等
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