欢迎访问中实洛阳机械工程科技有限公司官网!

服务热线:400-0379-326

关注抖音 |

斜井提升机钢丝绳防松问题分析


    介绍了斜井提升机的工作原理,从设备运行、制造两方面分析了引起钢丝绳松绳的原因,从制动减速度的控制、钢丝绳排绳、钢丝绳防松预警、钢丝绳脱槽防护等角度,探讨钢丝绳松绳防护措施,提出主动预警与主动防护的方案,给同类斜面式钢丝绳牵引装置的钢丝绳防松设计提供了多种思路。

    在矿山斜井提升中,提升容器在斜坡轨道重载上行运行,在紧急制动或者在轨道变坡点前后,提升容器受惯性影响,继续沿斜面轨道上行,这极易引起系统中提升钢丝绳松绳;提升容器在斜坡轨道下行运行,受到卡阻或者在变坡点前后,也易引起提升钢丝绳松绳,提升容器处于无牵引状态,给系统造成危害。笔者结合提升容器运行工况以及设备自身状况,探讨提升钢丝绳松绳原因,提出预警及预防措施,防止事故发生。

1 斜井提升机工作原理

    斜井提升机系统主要由提升主机、提升钢丝绳、天轮装置、提升容器、制动系统及控制系统等组成,其工作原理如图1所示。钢丝绳一端固定在卷筒上,另一端经过天轮装置与提升容器相连。电动机作为动力源,经过减速器传动,带动卷筒运转,从而缠绕钢丝绳。钢丝绳带动提升容器在斜坡轨道上运行,制动系统控制提升机在井底或井口停车位置的制动,达到提升物料目的。

1.提升容器 2.斜坡轨道 3.提升钢丝绳 4.天轮装置 5.提升主机 6.制动装置 7.控制系统

2 钢丝绳松绳原因分析

    设备在运行过程中,引起钢丝绳松绳的因素比较多,笔者从提升设备运行使用及制造两方面进行逐一分析。

2.1 从设备运行使用方面分析

    (1)《煤矿安全规程》第427 条(一)中规定,各类提升机的制动装置发生作用时,提升系统的安全制动减速度必须符合表1 的要求。

1 提升系统安全制动减速度规定值

    表1 中,自然减速度:Acgsinθ+fcosθ),式中:g 为重力加速度,m/s2;θ 为井巷倾角,(°);f为绳端载荷的运行阻力系数,一般取 0.0100.015。重载提升物料时,钢丝绳在卷筒上缠绕,带动提升容器上行,减速时,由于制动力过大,导致制动减速度过大,超出了安全规程的要求值,造成卷筒的转动速度降幅较快,从而影响钢丝绳的缠绕线速度。在高速惯性的作用下,提升容器的运行速度大于钢丝绳的缠绕速度,使得钢丝绳发生松绳。

    (2)在斜井长距离提升时,安全规程规定斜井提升钢丝绳可以缠绕3 层。钢丝绳在卷筒上进行多层缠绕,当缠绳混乱时,易出现钢丝绳线速度与容器运行速度不匹配的情况,引起钢丝绳松动。

    (3)斜坡轨道不平整或存在障碍时,提升容器下放受阻,造成钢丝绳线速度与容器运行速度不匹配,引起钢丝绳松动。

2.2 从设备制造方面分析

    (1)卷筒圆度超标。当其超标时,钢丝绳在卷筒上高速缠绕时,钢丝绳上下跳动过大,影响钢丝绳在卷筒绳槽的缠绕以及容器在轨道上的运行,极易引起钢丝绳从天轮轮槽中跳出,造成钢丝绳松动,引起事故。

    (2)通过天轮的钢丝绳与天轮轮缘的高差不满足安全规程的要求。规程要求高差不得小于钢丝绳直径的1.5 倍,否则钢丝绳易从天轮轮槽中跳出,造成钢丝绳松动,引起事故。

3 钢丝绳松绳防护措施

    根据上述分析,结合实际使用情况,笔者主要从制动减速度的控制、钢丝绳排绳、钢丝绳防松预警监测、钢丝绳脱槽防护等角度,探讨分析钢丝绳松绳防护措施。

3.1 控制制动减速度

    《煤矿安全规程》第 426 条(三)中规定:对质量模数较小的提升机,上提重载保险闸的制动减速度超过本规程规定值时,K 值可以适当降低,但不得小于 2

    K 值为制动装置产生的制动力矩与实际提升最大载荷旋转力矩之比,简称制动力矩倍数。制动减速度a 与制动力矩倍数 K 的关系如下。

重物上提工况时,

重物下放工况时,

式中:ΣM 为旋转部分的变位质量,kgm 为系统直线运动部分质量,kg

对于选型已经确定了的矿井或已建成的矿井,提升机规格、提升容器、钢丝绳、载荷量、巷道倾角等参数已经确定了,具体到式(1)、(2)来说,A、θ、f为已知值,可根据上述公式调整 K 值,使制动减速度满足规程要求。具体可以按照以下两种方法实施:

    (1)调整实际提升载荷以改变 K 值,从而获得合适的制动减速度;

    (2)采用可变力矩液压站,根据上提、下放不同工况,分别设定不同的制动油压,以实现制动力矩的控制调整,从而获得与上提、下放工况相匹配的制动减速度。

3.2 钢丝绳排绳

为防止钢丝绳在卷筒上缠绕时出现混乱,可以从主动引导钢丝绳有序排列、进行事前预防的角度考虑,也可以对排绳混乱进行监测并施行相关干预,采取适当的措施预防事故发生。

    (1)设计一种排绳装置,引导钢丝绳进行有序缠绕。排绳装置的工作原理如图2 所示。排绳器安装在排绳装置的丝杠和导杆上,引导钢丝绳在卷筒上有序排列,并沿导杆进行轴向移动。丝杠的上螺距与卷筒绳槽的节距一致,在导轮 ab 的带动下,丝杠的转速与卷筒的转速保持一致,卷筒转动一周,排绳器在丝杠上移动一个螺距。在排绳器的引导下,钢丝绳将顺利且有序地缠绕,防止钢丝绳脱槽,避免发生事故。

2 排绳器的工作原理 1.导轮 a 2.导轮 b 3.排绳器 4.钢丝绳 5.导杆 6.丝杠 7.卷筒

    (2)设计钢丝绳排绳监测装置,当排绳混乱时,提前预警。如图3 所示,排绳监测装置位于钢丝绳下方,当排绳混乱时,会触碰监测装置的传感器并发出信号,控制系统接收到信号后,可及时进行安全制动,避免发生事故。

3 钢丝绳排绳监测装置1.卷筒 2.钢丝绳 3.排绳监测装置

3.3 钢丝绳松绳预防

    钢丝绳松绳极易造成排绳混乱,引发事故。对于钢丝绳松绳的预防,可以从钢丝绳受力状态的变化和位置状态的变化两方面考虑。当上述状态发生变化并达到预警值时,控制系统得到信号并及时采取安全措施,预防事故发生。

    (1)设置钢丝绳拉力监测装置,如图4 所示。当提升钢丝绳拉力小于预设值时,拉力监测装置提前预警。在天轮轴上设置测力销,当发生松绳时,滑轮轴受力减小,测力销中的传感器输出值发生变化,并将信号传送到控制系统,当超出系统设定的范围后,控制系统发出制动指令,系统进行及时安全制动,防止事故发生。

4 钢丝绳拉力监测装置1.卷筒 2.钢丝绳 3.天轮 4.测力销

    (2)设置钢丝绳防松保护装置,如图5 所示。当钢丝绳发生松弛时,触压防松装置中的张紧绳,使防松装置中的触碰装置与行程开关分离,触发行程开关发出信号,信号并入 PLC 控制系统,使系统采取安全措施,进而避免事故发生。

5 钢丝绳防松保护装置1.钢丝绳 2.防松装置 3.行程开关

4 结语

    分析了斜井提升机钢丝绳松绳原因,提出了被动监测到主动防护的措施,给同类斜坡式钢丝绳牵引装置的钢丝绳防松设计提供了多种思路,为今后钢丝绳牵引斜面提升系统的安全运行提供指导。

产品推荐