大功率落地式多绳摩擦轮提升机关键技术应用研究

赵继虎

（大同煤矿集团同发东周窑煤业有限公司，山西大同037101）

大功率落地式多绳摩擦轮提升机关键技术应用研究

赵继虎

（大同煤矿集团同发东周窑煤业有限公司，山西大同037101）

通过同发东周窑煤业有限公司副立井JKMD-3.25×4（I）型多绳摩擦轮式提升机过卷过放缓冲装置、操车联动闭锁装置、提升滑动监控和状态监控装置等关键技术的研究，分析了大功率落地式多绳摩擦轮式提升机在千万吨高产高效矿井中深部煤层开采立井提升机中应用。

大功率；多绳提升机；关键技术；应用研究

1　概况

大同煤矿集团同发东周窑煤业有限公司是设计年产达10.0 Mt的大型现代化矿井。该矿井副立井提升选用JKMD-3.25×4（I）型多绳摩擦轮式提升机，承担着矿井人员及3 t以下胶轮车的运输任务；其技术参数和性能指标，在目前国内外同类型矿井提升系统配套的机电设备中均属一流；特别是配套选用的ABB盘式制动系统及ABB直流调速系统，技术十分先进；另外，其他过卷过放缓冲装置、操车联动闭锁装置、提升滑动监控和状态监控装置等设备的选型均达到了国际领先技术水平。JKMD-3.25×4（I）型多绳摩擦轮式提升机的正确选型及合理配套，为我国煤矿中深部煤层开采立井提升提供了典范。

2　技术特征

（1）提升机规格型号：JKMD-3.25×4（I）；

（2）摩擦轮直径×绳数：ϕ3.25×4绳；

（3）天轮直径×数量：ϕ3.25×2套；

（4）最大静张力：450 kN（实际静张力353.8 kN）；

（5）最大静张力差：140 kN（实际静张力差91.3 kN）；

（6）钢丝绳直径：ϕ36 mm；

（7）钢丝绳出绳仰角：50°～53°；

（8）钢丝绳间距：300 mm；

（9）衬垫摩擦系数：≥0.25；

（10）衬垫允许比压：≥2 MPa；

（11）最大提升速度：8.08 m/s；

（12）最大加减速度：0.5 m/s2；

（13）提升高度：482.8 m；

（14）电机规格及参数：型号：Z560-4A，功率：1 000 kW，转速：546 r/min，电压：660 V；

（15）减速机速比：11.2∶1。

JKMD-3.25×4（I）大功率落地式多绳摩擦轮式提升机，配置ϕ3.25×4双闸盘摩擦垫，其摩擦衬垫为双绳槽，一用一备；并可交替使用，大大增加了衬垫的使用寿命；同时配有拨绳装置，当绳槽需要维护更换时，备用绳槽马上能够投入使用，节约工时，检修维护方便。

摩擦衬垫采用先进的K25SC高性能摩擦材料，摩擦系数高（≥0.25），有力地提高了设备的经济性能和安全性能，且安装更换方便。

天轮和导向轮装置，采用偏心布置，在轮子上装有高分子耐磨工程塑料衬垫，大大地减少了钢丝绳的磨损。

JKMD-3.25×4（I）型提升机，采用先进的ABB盘形制动器，电—液联合控制；配套中高压液压站，具有恒减速度和恒制动力矩二级制动两种方式，安全性能高。

该提升机由4根钢丝绳悬挂罐笼，钢丝绳同时拉断的概率极小，因而不需在罐笼上装设断绳防坠器，节约资金、安全可靠性能高。

提升载荷由4根钢丝绳担负，每根钢丝绳承担1/4负荷，因此钢丝绳选型截面小（采用Φ36 mm），同时主导轮直径相应减小（采用Φ 3.25）；节约成本，减少投入。

主导轮直径减小，在同样的提升速度时，多绳提升机可以采用高转速电动机。因而，多绳提升机具有外形尺寸小、质量轻、提升能力强、安全可靠性高等优点。

JKMD-3.25×4（I）型提升机，选用4绳偶数提升钢丝绳，因而可以利用相同数量的左捻和右捻钢丝绳，这样，钢丝绳在提升运行中产生的扭力可相互抵消，从而减轻了罐笼因钢丝绳扭力而产生的对罐笼的侧向拉力，降低了运行中的摩擦阻力，减轻了罐耳和罐道的单向摩擦，延长了罐道和罐耳的使用寿命。

JKMD-3.25×4（I）多绳提升机的钢丝绳在主导轮上缠绕，对主导轮的宽度无缠绕要求，因而主导轮的宽度较单绳提升机较小，且缠绕位置是固定的，可以说是与井深无关。使得多绳提升机能适应深井和载荷较大矿井的实际需要，这是多绳提升的最大优点。

3　安全可靠技术

3.1过卷缓冲

JKMD-3.25×4（I）多绳摩擦轮式提升机过卷缓冲装置，由两个组合立柱和一根横梁组成，立柱像罐道一样固定在提升容器两侧的井架梁上。组合立柱由套柱和滑柱组合而成，滑柱可在套柱内滑动，四根滑柱由横梁横担着，滑柱上装有压辊组，套柱上装有曲轨和吸能钢带。当发生过卷时，提升容器推动横梁，带着滑柱运动，压辊组随动，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；横梁运动至极限位置时由套柱直接顶住，起到辅助防撞梁的作用，该装置的选用和安装将全速过卷过放的罐笼平稳地停住并保证不再反向下滑（或反弹），其作用是事故发生后防止事故进一步扩大，属于后备保护，是一种防止过卷造成的重大恶性事故的安全防护装置。

3.2制动装置

JKMD-3.25×4（I）多绳摩擦轮式提升机制动装置，是提升机不可缺少的重要组成部分，也是最后一道、最关键的安全保障装置，制动装置的可靠性能直接关系到该提升机的安全运行。制动力矩不足是导致提升设备过卷、放大滑等事故的直接因素。提升机配套先进的ABB制动系统，该系统配置的盘形制动器装置由4个支架，6对制动单元，12个制动头组成，在油压压力释放情况下，制动器杯式弹簧释放压力，促使闸靴上的闸衬压靠制动盘，从而获得制动力。该装置因多副制动器同时使用，即使一副制动器失灵，也不会影响整个制动力矩，故具有可靠性高、制动力矩可调性好、惯性好、灵敏度高、重量轻、安装维护方便等优点。它有效杜绝了提升机事故的进一步扩大，是一种后备保护。

3.3滑动监控

JKMD-3.25×4（I）多绳摩擦轮式提升机滑动监控系统主要包括滑动监测和消除提升钢丝绳滑动的装置。在提升机运行中，通过光电编码器和单片机组成的监测仪对滑动速度进行监测和判断，如果发生滑动，即进行报警，断开安全回路，实现摩擦轮制动，并利用特制的钢丝绳制动机构的作用制动住提升系统，实施滑动保护。该装置对提升系统起到了辅助制动效果，属于后备保护。对提升机实现了滑动报警和钢丝绳制动功能。

3.4张力自动平衡

JKMD-3.25×4（I）多绳摩擦轮式提升机张力自动平衡装置是利用液压连通器原理，结合悬挂器使用，使多绳摩擦提升机的钢丝绳在提升中自动平衡。该装置可及时有效发现钢丝绳张力的不平衡并进行维修，还可有效减少或消除提升过程中各绳间的张力不平衡。通过现场使用，此装置对降低摩擦衬垫底磨损，提高钢丝绳使用寿命具有较佳的效果；还能预防由于钢丝绳张力不平衡而造成的事故。

3.5联动闭锁

JKMD-3.25×4（I）多绳摩擦轮式提升机操车联动是井口、井底相关机械电器设备按照设计的程序，在规定的闭锁条件下，自动循环动作，辅助罐笼完成提升任务。该提升机采用FCZ-I型操车自动化系统，该系统使用可编程控制器实现集中控制的模式，井口、井底的机械设备采用全液压传动，分别由一个液压泵站及液控系统实现集中控制。FCZ-I型操车自动化系统对副立井井口安全事故起到了一定预防作用。

3.6状态监控

JKMD-3.25×4（I）多绳摩擦轮式提升机状态监护装置具有若干后备保护功能，实现了提升盘式制动系统的性能监测，具有对盘式制动器各制动闸闸瓦实际制动正压力、制动缸工作阻力、空动时间、闸瓦开合状态、制动系统最大工作油压、工作残压的在线监测，对制动系统的超限状态具有预警提示；同时对提升机的运行速度图进行实时跟踪显示；具有制动系统状态参数，运行速度图的数据和图形存储记忆的“黑匣子”功能。此装置的安装使用，充分发挥了安全监护作用，监测所得的技术参数对设备维修维护起到了积极作用，大大缩短了检修时间，提高了生产效率。

3.7首绳快速更换

JKMD-3.25×4（I）多绳摩擦轮式提升机首绳快速更换装置通过电控箱控制整套设备的运行实现快速安全换绳。其采用“旧绳带新绳”的原理，按编制的PLC控制程序快速安全更换提升钢丝绳；其中步进送绳机构实现了换绳过程中的连续步进换绳；防跑绳装置采用“液压松闸，弹簧抱闸”工作方式，实现对钢丝绳的安全自锁，同时在换绳过程中，实现了全方位的在线监测，安全可靠性高。

3.8直流调速系统

JKMD-3.25×4（I）多绳摩擦轮式提升机ABB直流调速系统的安装和使用，实现了速度控制和闭环电流控制的预定速度基准值、恒加/减速控制、速度自动调节和启动力矩预置、电枢/励磁电流调节、过流保护等功能，具有功耗低，调速性能好，无机械冲击等优点；系统自动化高，保护齐全，安全性能高；减少了人工操作失误率，生产效率大幅提高。

4　结语

JKMD-3.25×4（I）型大功率落地式多绳摩擦轮式提升机落户于大同煤矿集团同发东周窑煤业有限公司，并于2012年11月1日正式投入运行。运转2年7个月，安全无事故，节能效果明显，工作性能可靠，收到了良好的社会效益和经济效益。

JKMD-3.25×4（I）型大功率落地式多绳摩擦轮式提升机体积小，钢丝绳断绳危害性小，提升高度大。安全可靠，技术水平高，同时具有国际领先技术水平的选型和合理的配套，为我国千万吨高产高效矿井中深部煤层开采立井提升多绳摩擦轮式提升机的应用发展提供了一个案例，具有极大的推广价值。

［1］陈维健.矿井运输及提升设备［M］.北京：中国矿业大学出版社，2003.

［2］王林祥.煤炭机电工程师技术手册［M］.北京：煤炭工业出版社，2012.

High Power Console Multi Rope Friction Wheel Hoist Key Technology Application Research

ZHAO Ji-hu
（Datong Coal Mine Group，TongFa Dongzhou Coal Co.，Ltd.，Datong037101，China）

A study on reliable key technology of the part of multi-ropes touch cha the wheeled lifting hoist that the type is JKMD-3.25x4（I）including overwinding overfalling buffer unit，coordinated locking control of machine operation unit，sliding and state monitor in lifting unit which is used in the vertical auxiliary shaft of Tongfa Dongzhou Colliery Coal Co.，Ltd.，it indicates that high-power console mode multi-ropes touch cha the wheeled lifting hoist can be regarded as a case for the applied development of ten million tons of high-yield and efficient lifting hoist of deep mine.It has great promotional value.

high-power；multi-ropes lifting hoist；key technology；application research

TD534

A文献标识码：1009-9492（2015）12-0135-03

10.3969/j.issn.1009-9492.2015.12.039

赵继虎，男，1970年生，山西平鲁人，大学本科，高级工程师/国家注册安全工程师。研究领域：机电设计、机电安全技术和管理。

（编辑：王智圣）

2015-06-18