煤矿装载提升系统保护功能的创新与应用.pdf

高端装备制造 C h i n a S c ie n c e T e c h n o lo g y O v e r v ie w 煤矿装载提升系统保护功能的创新与应用 陈电星肖凯 刘相楠 兖州煤业股份有限公司东滩煤矿， 山东邹城 2 7 3 5 1 2 【 摘要】煤矿装载提升 系统承担着矿井原煤提升任务， 既是矿井生产能力的重要保证， 也是矿井安全运转的关键环节。 本文主要针对 东滩煤矿 煤流咽喉车间的主井装载皮带与给煤机输送、 定量仓定重， 以及箕斗提升原煤的工作特性， 完善 系统运行可靠性， 充分提 高设备 自动化水平和工作效 率。 通过 系统结构和功能阐述， 简要说明本创新应用在矿 井安全生产中的实际应用价值。 【 关键词】 P L C 矿井 提升 系统 装载 定重 1概述 提升机过装、 重装是装载提升系统一大安全隐患， 若发现不及 时或处理不得当， 将引起主井提升机电机烧毁、 钢丝绳断裂、 坠斗等 重大责任性事故。 改造前， 装载提升系统主要存在以下问题 ①给煤 机给煤量存在大小差异， 导致装载定时模式下的装煤量存在时多时 少的问题， 轻则影响矿井生产能力， 重则危及提升设备安全运行； ② 装载定重装煤无后备保护， 即在定量仓装煤 称重模式或延时模式 过程中一旦超重， 将可能导致过装的现象， ③因箕斗内稀煤较多致 使卸载点不完全卸煤， 造成箕斗过装煤的现象； ④人为原因造成箕 斗重装煤的现象； ⑤称重传感器单回路工作， 一旦传感器故障， 很容 易造成装煤量严重失实引起事故； ⑥提升机电流调节仅靠人工修 改， 若煤质发生较大变化而未及时调整提升电流值时， 也会造成过 装现象发生。 因此， 对原有系统进行功能性完善， 通过利用现有P L C 控制设 图 1主井装载提升系统结构图 图 2定容传感器安装示 意图 9 6 2 0 1 3 年7 月上第1 3 期总第1 6 9 期 施、 通讯设备， 修改主井P L C 控制程序、 完善装载提升系统工艺流程， 逐步解决类似问题， 使整个原煤装载提升环节更加周密化、 合理化、 系统化， 同时提高整套设备的工作可靠性。 2装载提升系统结构原理 主井装载提升系统是整个矿井原煤生产的咽喉， 主井装载提升 机设备的工作效率直接影响全矿的生产能力。 东滩煤矿现有两套相 互独立的主井装载提升系统， 每套系统的装载部分均有一条装煤皮 带， 每条皮带由三台给煤机 料仓 提供原煤， 经配煤车将原煤输送到 指定定量仓， 定量仓核定称重后再装入箕斗提升至地面卸载仓， 完 成原煤的输送、 配煤、 称重、 提升、 卸载工作 如图1 。 3系统设计 3 ． 1皮带电流监测 在定时模式下， 设置皮带运行电流和称重定时时间参考值， 根 据给煤机煤流量大小， 系统自动监测皮带运行电流， 并自动调整延 时称重时间。 当电流较参考值偏大时， 系统将缩短延时称重时间； 反 之， 当电流较参考值偏小时， 系统将延长延时称重时间。 在保证安全 生产的前提下， 最大程度发挥装载机的工作能力， 提高了生产效率。 3 ． 2定容极限保护功能 增加定量仓定容保护方案， 实现定重、 定时和定容三种定量装 载。 正常工作方式以定量称重为主， 定时方式为辅， 通过在定量仓上 安装定容传感器， 信号联锁判断， 更为可靠地完成提升机 自动定量 称重提升 。 选择合适的定容传感器实现煤仓定容， 将安装在定量仓内的传 感器接人装载控制回路， 当定量仓装煤量达到限值时 一般较正常装 煤量稍多 ， 定容传感器动作， 使皮带与给煤机停止运行。 在定重模式或定时模式下装煤时， 均可利用定容极限保护作为 图 3提 升机 电流 自调节程序流程图 Ch i na Sc i e nc e＆ Te c l mol og y Ov e r vi e w 后备保护功能， 有效避免溢仓和过装导致箕斗超重的现象 如图2 。 3 ． 3防止过 装 保 护功 能 依据主井提升系统多年维护经验， 结合现场实际运行情况， 完 善主井提升系统保护功能。 通过监视主井提升电流值， 若单钩卸载 不完全， 下钩提升电流必然低于正常值这一常理， 在主井车房、 装载 点自动运行方式下， 当上行箕斗运行至井筒3 0 0 - 5 00m深度位置的提 升电流持续低于3 2 00A 超过2 s 时， 主井车房声光报警， 提醒主井司机 观察前后两次提升运行电流是否异常。 若提升电流确为异常， 即可 在该箕斗装煤前手动完成提升， 避免提升机过装事故发生。 3 ． 4防止 重装 保 护 功 能 设置提升机单循环提升过程内， 定量仓门只能开启一次的功 能。 由于人为原因， 造成箕斗内满装或有余煤的情况下再次向该箕 斗装煤， 即为重装煤， 重装煤将造成严重的过装事故。 利用提升机箕 斗到达卸载位置的模拟量信号， 使定量仓门在箕斗卸煤前 到达卸载 区域 ， 无法再次开启， 提高箕斗装煤过程的安全保障性， 避免提升机 重装事故的发生。 3 ． 5研制双回路称重传感器 选用双回路双通道采集信号， 更加精确、 可靠的应变桥原理称 重传感器， 新型传感器内置两个传感元件， 独立双回 硬件配置 输 出， 双通道 软件设置 输入P L C 模块， 实现监控功能。 称重传感器通过双回路双通道为P L C 提供电流信号， 两个回路 互为备用， 当一路参与装载控制时， 一路作为参考比较。 ①通过程序 控制， 对两数据进行实时比较， 当出现差值较大超过设定值， 如某一 传感元件故障输出误差较大时， 系统声光报警， 提前预测传感器故 障， 可通过WL n CC 人机界面切换按钮切换回路， 屏蔽掉故障回路。 杜 绝安全隐患， 提供系统可靠性， 确保提升系统安全运行。 若一路出现 断线， 无输出， 切换至备用回路可临时继续提升， 但监控功能被屏 ⋯⋯ 上接第9 5 页 在内侧和外侧的两块护烟导轨的孔中， 他们的中心加工有通孔 图 3 ， 与穿过其中的导轴形成间隙配合， 使导轴可以在孔中滑动。 导向 套是两个调整导轨的支撑件。 I l 卜 一 甘 ⋯一 ， 7 3 图4导轴结构图 图5调整螺杆结构图 ⋯⋯ 上接第9 4 页 证了各研磨点都有相同的侧隙值， 对研磨的齿轮改善接触区， 降低 齿轮副啮合噪声起到了很好的作用， 同时也提高了研磨效率。 参考文献 [ 1 ] D O C o n C D S I N U M E R I K S I N A M I C S 0 2 2 0 0 4 E N G L I S H 光盘“ T r a v e l 高端装备制造 蔽， 需利用检修时间紧急更换。 ②若一路应变桥损坏， 误差大 ， 造成 差值偏大， 可通过查看匀速提升电流及满仓值。 若电流正常， 满仓值 偏大或偏小 ， 可判断参与控制回路故障， 切换至参考回路即可。 若电 流正常， 满仓值正常， 则可判断参考回路故障， 将该回路屏蔽掉即 可。 通过切换按钮， 缩减了故障影响时间， 保证连续系统运行。 3 ． 6提升 电流值 自调节功能 根据提升机电流自动调整满仓值。 主要思路如下 当箕斗位于 3 7 0 -4 1 0 m区域内， 控制器采集提升机电流与设定值比较， 如果低于 绞车设定的最低提升电流 假设3 8 0 0 1 持续1 s ， 欠载检测次数 自动加 1 ； 如果高于绞车设定的最大电流 假设3 9 0 0 A 持续1 s ， 过载检测次数 自动加1 。 当在上位机操作界面中点击欠载计数清零按钮后， 欠载检测次 数清零 ； 同时， 每当运行过程中提升机的电流值存在大于设定的最 大电流值时， 欠载检测次数也清零。 当欠载检测次数大于或等于设 定的检测次数时， 说明设定的满仓值较小， 满仓值 自动加0 ． 1 吨， 但 满仓值不能大于设定的最高满仓值， 当满仓值大于或等于设定的最 高满仓值时， 满仓值不再继续增加并且欠载检测次数复位不再计 数， 当过载次数大于或等于检测次数时， 说明设定的满仓值较大， 满 仓值自动减0 ． 3 吨。 如此反复自动调整满仓值。 使得提升机在允许负 载范围内充分发挥其提升能力， 提高提升效率 如图3 。 4结语 主井装载、 提升系统分别采用s 7 3 0 0 和 7 - 4 00P L C 作为控制核 心， 通过对系统设备和软件进行研究创新、 设计试验并投入应用， 自 动化程度得到了较大的提升， 不仅降低了系统故障率， 减轻设备维 护量， 而且保证了矿井安全高效生产的能力。 在用系统运行一年， 性 能稳定 ， 运行可靠， 具有推广价值。 3 导轴 轴的一端加工有螺纹孔， 用锁紧螺栓将其固定在外侧的导套 上 ， 导轴被固定 见图4 。 4 调整螺杆 调整螺杆 见图5 的一端加工为左旋螺纹 ， 与内侧调整导轨连 接 ， 转动调整螺杆可以改变调整导轨的工作位置 ， 调定后用连接块 将其和导轴连接在。 5 调整导轨 调整导轨是与滤嘴烟支端头直接接触的零件， 分内、 外导轨。 内 侧导轨通过螺纹与螺栓连接， 调节螺栓可以改变内侧导轨的工作过 位置， 外侧导轨带有自紧机构， 可以直接固定在外侧导向套上。 通过 调整内、 外侧的调整导轨， 能使滤嘴烟支重新定位于接装机基准线 两侧， 保证切割后内、 外排滤嘴烟支长度相等。 4改进效果 通过在MAX 接装机二次分切鼓轮上设计了一套烟支轴向定位 装置， 保证了滤嘴烟支在传送过程中由于向心力、 负压吸风、 胶水粘 连等原因使滤嘴烟支在轴向上偏离MA X 接装机基准线的情况在二 次切割前得到了修正， 从而杜绝了造成二次分切后的滤嘴烟支出现 长短现象。 保证了滤嘴烟支的质量。 参考文献 [ 1 ] 德国H A U N I 公司 P R O T O S 7 0 卷烟机装配图册 1 9 9 4 ． t o Fi x e d s t op ” ． [ 2 ] 闫花茹． 弧齿锥齿轮定制研磨加工模型研究[ M ] ． 机械传动， 2 0 0 6 ， 0 3 ， 8 7 -8 8 ． [ 3 ] 魏冰阳， 邓效忠， 杨建军。 方宗德． 准双曲面齿轮研磨运动模型研究 [ M ] ． 现代制造工程， 2 0 0 5 ， 0 4 ， 1 7 1 9 ． [ 4 ] 魏冰阳． 螺旋锥齿轮振动研磨的运动模型研究与分析[ H ] ． 机械科 学与技术， 2 0 0 4 O 3 ， 2 5 3 2 5 9 I 2 。 1 3 年7 月上第1 3 期总 第1 6 9 期 97