矿井提升机检测系统基本原理与方法.pdf

山西煤炭管理 干部学院学报 2010.2 收稿日期 2 0 0 9 - 1 2 - 1 9 作者简介 吴玲 （1 9 6 1 - ） ， 山西煤炭职业技术学院副教授。 矿井提升机监测系统基本原理与方法 吴玲 1 ， 张建军 2 （1.山西煤炭职业技术学院， 山西 太原 030031； 2.大同煤 矿集团青磁窑煤矿， 山西 大同 037007） 摘要 本文简要介绍了矿井提升的系统构成和基本工作原 理， 着重分析了提升机制动系统的常见故障。最后阐述了 提升机监测的常用方法， 在线监测和离线监测两种， 鉴于 矿井提升机的重要性，本论文打破了传统的离线监测方 法，对提升机运行参数的监测采用了在线连续监测的方 法， 便于司乘人员进行实时监测并对紧急情况进行及时处 理， 增强提升系统的安全可靠性 关键词 矿井提升机； 监测系统； 原理与方法 中图分类号 TD534.1文献标识码 A 文章编号 1008- 8881 （2010） 02- 0101- 02 一、 矿井提升机的系统构成 矿山自动化生产流程包括井上和井下两部分， 井上是 选矿部分， 井下是采矿部分， 而联系这两部分的就是矿井 提升机， 矿山自动化流程示意图如下 本文对竖井多绳摩擦式提升机进行研究。 如下图 2 所 示为直流传动多绳摩擦式矿井提升设备示意图， 主要由工 作机构、 制动系统、 机械传动系统、 润滑系统、 观测和操作 系统、 拖动控制和制动保护系统， 外加辅助部分等构成。 各部分功能及工作过程简述如下 （1 ） 工作机构 主要指主轴装置和主轴承等， 主轴装置由主轴、 卷筒、 滚动轴承、 支轮、 制动轮、 调绳离合器等组成。 （2 ） 制动系统 液压制动系统装置由制动闸、 油管、 各种阀、 调压泵及 油缸组成， 如图 3 所示， 是提升机不可缺少的重要组成部 分之一，是提升机最关键也是最后一道安全保障装置， 制 动装置的可靠性直接关系到提升机的安全运行。 提升机制 动闸的功能就是刹住提升机卷筒， 使提升机停止运行。液 压站不但在矿井提升机静止时为它提供制动力矩， 以防止 因负载力矩不平衡而导致卷筒自行转动， 而且在提升机运 行过程中协助调节系统进行速度的保护和控制， 具体表现 为 在提升机启动过程中和电动机转矩相配合达到准确及 时开闸，在提升机运行到指定位置后闭闸以达到准确定 位。 （3 ） 机械传动系统 机械传动系统包括减速器和联轴器。 减速器的作用是 减速和传动动力，联轴器是用来联接提升机的旋转部分， 并传递动力。 （4 ） 润滑系统 润滑系统是在提升运行过程中， 不间断地向轴承及啮 合齿面压送润滑油， 以保证轴承和齿轮的正常工作。润滑 系统必须与自动保护系统和电动机联锁， 即润滑系统失灵 时， 主电动机断电， 确保机器的正常工作。 （5 ） 观测和操作系统 观测和操作系统包括斜面操纵台， 深度指示器以及测 速发电机。深度指示器的作用是显示提升容器的运行位 置， 容器接近井口、 矿井中段卸载位置及井底时， 发出减速 信号。 （6 ） 拖动控制和自动保护系统 拖动控制和自动保护系统包括主拖动电动机、 微拖动 电动机、 电气控制系统和自动保护系统。矿井提升机自动 保护系统的作用是 在司机不参与的情况下， 发生故障时 能自动将主电动机断开并同时进行安全制动从而实现对 系统的保护。自动保护系统具有如下的性能 ①提升机超 速时 （包括等速和减速阶段的超速 ） 自动对系统进行保护； ②提升容器过卷时自动对系统进行保护； ③制动油欠压时 图 1 矿山自动化流程示意图 图 2 竖井多绳摩擦式提升设备示意图 图 3 提升机液压装置工作图 1 0 1 山西煤炭管理 干部学院学报 2010.2 自动对系统进行保护； ④润滑油欠压或超压时自动对系统 进行保护； ⑤轴承温升过高和制动油温升高时自动对系统 进行保护；⑥闸瓦磨损超过规定值时自动对系统保护； ⑦ 电动机过电流或失压 （断电 ） 时自动对系统进行保护。 二、 矿井提升机的常见故障 提升机的故障有多种多样， 有些故障容易发现， 而有 些故障则不易被发现。按照故障引起的后果来分， 可以分 为致命性故障、 严重故障、 一般性故障和轻微故障四个等 级。 （1 ） 致命性故障可能引起人员伤亡或提升系统装 备严重破坏的故障； （2 ） 严重故障造成严重伤害或提升机主系统损坏 的故障； （3 ） 一般性故障造成轻伤或提升机次要系统损坏 的故障； （4 ） 轻微故障不会对人员造成伤害， 系统也不会 受损坏， 只是影响提升机按规定要求运行的故障。 提升机系统常见故障包括制动系统故障、 减速器系统 故障、 主轴卷筒系统故障及钢丝绳、 天轮、 提升容器等故 障。 相比较而言， 制动系统常见故障相对比较多， 而且制动 系统的致命故障最多， 一旦制动系统出现故障， 其后果会 造成人员伤亡， 或者提升设备的严重破坏。 因此， 必须对提 升机制动系统进行状态监测与故障诊断， 做到在事故发生 以前就以报警的形式告知提升机司机。 尽最大可能减少由 于制动系统故障而引起的事故。 表 1 给出了矿井提升机制 动系统常见故障。 三、 矿井提升机的监测方法 提升机监测， 是指在提升机运行过程中， 或者是停机 过程中， 对提升机的运行工艺参数， 工况参数， 运行参数进 行监测， 并根据这些参数估计出提升机的运行状态， 对提 升机的早期故障给出预报。按照监测的实时性、 记录的连 续性， 可以把对提升机的监测分为在线监测和离线监测。 （1 ） 在线监测， 是指利用传感技术、 信号采集技术和计 算机技术对提升设备的某些特征量进行连续、 实时的监测 和处理， . 将实时参数显示给提升机司乘人员， 能够对机器 的各种运行情况下的特征量进行连续记录， 为后序的故障 诊断做准备。 （2 ） 离线监测， 就是传统的监测方法， 这种方法也是利 用传感器， 机械仪表等， 来测量提升机的各类参数， 这种操 作只需要一些简要仪器， 操作灵活， 但是由于不可能一直将 这种仪器安装于现场， 所以一般在提升机的检修期内进行， 这种离线监测对于技术人员的要求更高，操作人员不光要 熟悉仪器、 仪表的使用方法， 还要能理解所测得参数值的意 义， 要根据所测得的数据进行故障原因、 故障程度的推理， 则难度又进一步加大，离线监测最大的缺点是不能对所测 得的数据进行连续的、 实时的监测， 也不能记录， 不能依赖 于离线监测来实现视情维修，更不可能寄予此来实现提升 机的计算诊断， 也不能实现远程监测与故障诊断。 鉴于矿井提升机在矿山的重要作用， 发生故障时所造 成的严重的经济损失， 以及传统的离线监测方法的固有缺 陷， 客观上要求对提升机进行在线的连续监测。 四、 结论 本文简要介绍了矿井提升的系统构成和基本工作原 理， 着重分析了提升机制动系统的常见故障。最后阐述了 提升机监测的常用方法，即在线监测和离线监测两种方 法。鉴于矿井提升机的重要性， 本论文打破了传统的离线 监测方法， 对提升机运行参数的监测采用了在线连续监测 的方法， 便于司乘人员进行实时监测并对紧急情况进行及 时处理， 增强提升系统的安全可靠性。 参考文献 [ 1 ] 梁南丁. 矿山机械设备电气控制[ M ] . 北京 煤炭工业出 版社， 2 0 0 7 . [ 2 ] 范进祯， 于治福. 矿井提升设备安全运行监控系统[ J ] . 矿 山机械， 2 0 0 6 ，（6 ） . [ 3 ] 夏建芳. 微机化矿井提升信号装置[ J ] . 采矿技术， 2 0 0 6 ， （3 ） . 表 1矿井提升机常见故障 矿井提升机制动系统常见故障 故障原因消除故障方法故障等级 闸瓦间隙过大 可能是安装不好， 或 者使用过程中， 由于 制动盘的偏摆过大 重新安装对制动盘 进行处理或是由于 主轴偏离制动盘中 心 严重故障 制动弹簧断裂 或老化 使用时间过久未更 换 更换致命故障 液压站残压过 大 液压站的调压电磁 阀异常 检修或更换致命故障 空动时间过长 闸瓦间隙过大， 卡 缸， 液压站压力变化 慢 分别调整闸瓦间隙； 对液压站的调压电 磁阀进行检测 致命故障 工作闸已扳到 极限位置， 松 闸慢且不充分 或动力矩不足 压力调整器杠杆臂 的长短调整不当工 作手柄旋转活动角 度不合适 适当调整杆臂的长 短移动、 调整操作台 上的挡铁 严重故障 闸瓦磨偏 闸瓦与闸轮中心线 不重合， 偏差过大； 间隙不均匀， 偏斜 调整调整轻微故障 油压不稳 涨圈过紧或活塞表 面不光滑， 油孔或油 管堵塞， 密封圈漏 气， 油质不佳 检查闸瓦是否过热 及松闸是否灵敏， 调 整系统油压及制动 力矩 严重故障 制动力矩不足 可能使制动油缸工 作压力不足或设计 错误 检查供给油缸的油 路是否畅通， 验算制 动力矩 致命故障 松闸不灵 可能传动活节或制 动油缸卡住 先检查各部活节使 其转动灵活， 后检查 制动油缸活塞动作 情况 一般故障 闸瓦局部过热制动力分布不均， 调 整不当 调整拉杆长度、 闸瓦 间隙或车削闸轮使 其间隙一致， 均匀接 触 一般故障 1 0 2