优化矿井提升系统安全保护装置的性能研究

【摘要】矿井提升及的安全保护装置直接与提升机正常工作和安全运行有着直接作用，因此对矿井提升及要进行入场造作和检修的过程中，发现矿井提升及中保护设计中就会存在一定的缺陷，因为，为了提升矿井提升系统的安全性，我们要针对矿井提升及的祝福提升系统安全保护性能进行优化措施，从而保证矿井的正常生产。

【关键词】矿井提升系统；安全保护装置；性能

1 概况

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，其机械和电气设备的安全可靠性是非常重要的。为进一步提升副井系统安全性，对主副井提升系统的安全保护装置进行了完善。

2 优化主副井提升系统安全保护性能

2.1 主电机温度保护

提升机主电机是煤矿的主要机电设备，对其进行有效的安全保护是非常必要的，原来主副提升系统的主电机温度监视仅仅是在操作台安装了一块温度显示表，只能靠司机观察温度显示表来观察主电机的温度变化情况，这样主电机无法得到有效的保护。经过调研，选用型号为XBT-920温度巡检变送报警仪对主电机进行温度监视，此巡检变送报警仪采用单片微型计算机控制，它具有自动巡回检测、定点监测功能，可以任意设定报警范围。通过更改相应的主控计算程序，加入一个常开输入点，当主电机达到设定的温度值时，巡检仪常开点闭合，输出信号到主控计算机，主控计算机输出故障报警，当结束本次循环后，如果温度仍然没有下降到设定温度以下，安全回路就不会闭合，不能再次开车，从而提示司机现在主电机温度已超过设定上限。通过改造，不但提高了主电机保护的可靠性，还减少了人为因素的影响。

2.2 液压站超压保护

主副井提升系统液压站设有“超压保护”，检修试验发现，在静态不动车的情况下做“超压试验”可以成功，但在正常运行情况下“超压试验”总会失败。可得出结论，原“超压保护”没起到应有的保护作用，这对提升机的安全运行造成了很大的隐患。针对该问题，进行深入地研究，判定液压站本身输出正常，问题出在主控计算机上，通过对提升机主控计算机原程序进行深入的分析，发现程序中对“超压保护”的判断条件存在问题。经过改动程序，“超压保护”试验在正常运行情况下模拟成功。

2.3 过负荷和欠电压保护装置

提升电动机超过额定负载力矩运行是过负荷运行。过负荷的主要原因是提升容器超载或提升容器卡阻。过负荷运行可使电动机电流超过额定电流，造成电动机和电气设备严重损坏，还使提升钢丝绳受力增大，安全系数降低，可能导致事故，影响提升安全。在有微拖装置时，在进入拖动阶段还可能导致拖动困难，甚至倒转。所以，《煤矿安全规程》中规定，提升设备一定要设过负荷保护装置。提升机的电动机电源电压在低于额定电压时，电动机出现的转矩会有较大的下降，由于转矩是和电压的平方成正比的，电动机的转矩减小，电动机的转速可能下降，转差率就可能上升，定子电流和转子电流也就会上升，效率和功率因数都可能降低，同时，电动机发热量增加，可能损坏电动机或电气设备，造成重大事故的发生，所以，一定要加装欠电压保护装置。

2.4 深度指示器失效保护装置

在提升机提升过程中，深度指示器能监视提升容器在井筒中的相对位置，发送减速和过卷信号，进行过速的限速保护，还应加装后备保护装置。如果在提升机运上过程中，由于断轴、脱销等故障使深度指示器不转，不仅操作人员看不到提升容器在井筒中的位置，而且提升机不能按设定的行程进行减速、限速、过速保护，使安全保护装置失灵，出现严重的过卷事故，导致设备损坏或人员伤亡。所以，提升机提升，一定要设深度指示器失效保护装置。

2.5 液压制动装置安全在线监测系统

通过增加对制动正压力以及制动力矩的测量计算，可以判断出碟簧疲劳程度；通过监测回油时间，能够判断出油路畅通情况；通过系统监测到的数据变化，可以了解系统的运行状况。制动系统的优化改造降低了提升机的维修费用和工人的劳动强度，对于推动矿井提升设备升级改造有着重要的理论与实践意义。改造后的提升机液压制动装置安全在线监测系统主要包括液压站油压监测、闸间隙监测、制动正压力监测、渐开线形制动力矩测量、制动力矩在线监测等功能。

2.5.1 液压站油压监测

液压站是制动器的驱动机构，为各制动闸提供压力油，以实现开闸和制动的功能。液压站的可靠性决定了提升机能否安全运行。在液压制动系统中安装油压传感器和安全制动回油时间监测板，监测安全制动时间从而诊断油路的畅通和堵塞情况。为了能够准确监测盘形闸的开闸油压，根据液压站的情况特意选择了接近盘形闸的位置，在油管上加焊三通来安装油压传感器，对液压站油压进行检测。

2.5.2 闸间隙监测

制动闸在煤矿提升装置中占据重要地位，在实际运行过程中，有很多因素会影响闸的性能，闸间隙就是其中一个因素。一方面，如果闸间隙过大，会导致闸的控制出现滞后。另一方面，由于钢丝绳轮的“偏摆”，闸间隙太小又会阻碍提升的正常运行，所以要求闸间隙在一定的范围内。为保证闸间隙始终保持在一个合理范围内，首先就要做到对闸间隙进行实时监控。电涡流式位移传感器是一种非接触式测振传感器，其基本原理是利用金属体在交变磁场中的电涡流效应，传感器线圈厚度越小，其灵敏度越高。测量范围为±0.5～±10mm，灵敏阀约为测量范围的0.1%，此系统的位移传感器可对每个闸瓦进行独立监测。

2.5.3 制动正压力的监测

制动正压力由碟簧产生，碟簧在变化的力作用下往复运动，容易疲劳和断裂。碟簧疲劳会导致制动正压力减小，碟簧断裂会导致制动闸卡阻故障，由于用贴闸油压的测量方法测量制动正压力误差很大，而且在线监测贴闸油压不可能实现。直接监测制动正压力可代替贴闸油压，能准确判断碟簧的疲劳和断裂，保证提升安全。

2.5.4 渐开线形制动力矩测量

此系统采用的渐开线制动力矩测量装置能够利用渐开线的性质，准确地测量出制动力矩。测量原理如图1所示。

图1渐开线形制动力矩测量原理示意

2.5.5 制动力矩的在线监测

提升机制动器的制动效果由制动力矩的大小决定，在线监测制动力矩是保证制动器制动性能最有效的方法。通过监测制动器的制动正压力，实现了制动力矩的在线监测。

3 结语

通过对现用主副井提升系统的安全保护进行完善，不但使操作维护更加方便，结构更加简单、可靠，功能更加齐全，而且提高了该系统的平稳性和安全性，明显降低了事故率，实现了增产提效的目的。

参考文献：

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[2]王桂芹,杨丽梅,赵永清,朱广东.主井提升系统保护装置的完善[J].中国设备管理,2001(01).

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[4]霍义.几种矿井提升机的安全保护装置分析[J].民营科技,2011(09).