煤矿主井提升系统增效改进

摘 要：近年来煤矿不断淘汰落后产能，提高先进产能的扩容改造势在必行，主井提升系统往往是最关键的瓶颈，所以主井提升系统的增效改进显得特别迫切和必要。经过分析，可以通过对提升速度图的优化、改造定量斗装载方式、进行提升系统自动化改造等措施，使主井提升系统的提升效率大大提高。

关键词：提升机；行程—速度控制器；装载系统；自动化

在煤矿生产中，提升系统是矿井的咽喉。主井提升系统担负着矿井原煤提升任务，其提升效率直接影响矿井的生产能力。随着科学技术的不断进步，采煤、运输设备向集成化、大功率方向发展，矿井开采产量逐年上升，主井提升量与矿井产量逐年提高的矛盾日益突出，主井提升能力不足成为矿井发展的瓶颈，邢东矿主井提升系统为立井提升，提升机为JKMD2.8×4 落地摩擦式提升机，箕斗最大载重9t，井口卸煤方式为曲轨卸载，井底采用定重自动装载。为了提高主井提升效率我们进行过反复论证，通过改造主井提升机、箕斗等固定设备来提高其效率，其技术难度较大，难以实施，然而缩短提升循环时间是目前比较可行的方法之一，具体从以下几方面进行技术改进。

一、提升速度图的优化

提升机在矿井的提升系统中起着核心作用，当今提升机控制系统绝大部分都是计算机控制，其提升速度按照预先设定的提升速度图运行，速度的控制机构是行程—速度控制器，行程—速度控制器是用于替代机械式深度指示器的装置，主要功能是行程的显示和提升速度控制。本矿行程控制器是采用两台计算机（PLC）实现对提升容器的行程控制、速度测量及显示，并以行程为变量确定提升运行的自动加减速点以及按S型曲线方式进行速度给定，其还具有必备的过卷、过速等保护功能。本控制器计算机的行程反馈是通过光电式转角─脉冲变换器（轴编码器）实现的，通过测量主轴的轴转角，在经过计算机的计算并经井筒开关信号校正，得出准确的行程值，相对于机械式深度指示器，更准确可靠。

具体优化方案是在《煤矿安全规程》允许的范围内，调整减速点位置，在控制程序中对井筒减速点开关动作增加0.3s延时，行程控制器减速点距井口停车点缩短3m，为了降低机械冲击，在井口与井中罐道交替位置采用二级减速，速度图由原来的5段改进为7段速度图。由于提升机爬行速度为0.5m/s，经过改进其爬行距离缩短3m，全行程运行时间大约缩短了6s。

二、装载系统的改进

主井装载系统是矿井提升运输环节中一个主要的组成部分，随着矿井生产能力的不断提高，对矿井装载装置的工作能力和可靠性都提出了更高的要求，邢东矿主井装载系统定量斗开门装置原来采用是液压传动方式，缺点为：定量斗开门装置动作慢，液压站维护工作量大，已经不适应高产、高效矿井生产要求。我们需要对影响主井提升时效的定量斗开门装置进行改造，改造后的装置应当具备以下优点：首先装载速度快，定位必须精确；其次维护工作量小，改造资金少；再次结构尺寸合适，易布置；改造后还要动作稳定性高，设备使用寿命长。经过大量的市场调研，决定对主井装载系统定量斗开门装置选用气压传动方式，由于采用新型气缸，克服了液压油缸和传统气缸的不足，可靠性较强，利用该改造方案，可较好的解决原系统存在的不足，大大提高了主井提升系统的装载能力，以达到提高主井提升系统提升效率的目的。

改造实施方案：将装载系统定量斗开关门装置由原来液压油缸传动方式改成风动气缸传动方式，可以缩短定量斗开关门时间，从而缩短整个提升的循环时间，达到了增产增效目的。从井下主风管将风引至装载硐室风包中，更改优化自动装载系统PLC（可编程控制器）的程序，通过先导式双电控二位四通电磁换向阀来控制气缸的往复动作，从而实现气动方式开关门。

经过以上改进，采用新型气缸来代替液压油缸后，装载速度加快，定位准确，动作稳定。针对气动式装载装置存在的噪声污染问题，我们通过把信号操作台挪移到远离气缸噪声影响的地方。主井装载系统定量斗开门装置改造前平均开启时间为21s，改造完成后平均开启时间为14s；使整个提升系统循环时间减少了7s，达到了预期的效果。

三、自动化提升的改进

由于当今提升机的数字化应用，使得自动化提升成为了可能。在原有程序中增加自动及半自动运行的条件，同时在操作台增加自动、半自动工况开关及运行按钮，在装卸载及信号系统闭锁满足条件时，通过内部程序的计算并输出，实现半自动或自动开车，缩短休止时间。自动及半自动的运行，只能够在提煤的工况下实现。

为了提高自动化运行下的可靠性，在控制程序中增加等速段提升负载监视。当等速段提升速度V≥7m/s且电流I≤1300A时，控制系统报警，警示下放的箕斗可能煤没有卸干净，这时需要确认箕斗情况后再进行下勾装载操作，防止出现压箕斗事故发生。

提升机的制动性能是其安全运行的重中之重，为了箕斗到停车位后能准确停车，在制动控制中加入贴闸皮油压功能，即在箕斗即将到达停车位前0.5m位置，降低闸电流，使制动闸皮基本与制动盘贴合，保证准确停车。

在提升机控制程序中增加减速段定点速度保护功能，它对限速保护起到后备保护功能，当行程控制器限速功能失效时它可以起到定点速度保护作用。在减速阶段分别对7m/s、4m/s、2m/s对应的点进行监视，以判断减速是否有效，如果对应点的瞬时速度大于以上标称值则主控输出“超速”故障，安全回路断电提升机实行紧急制动，提高了提升机运行的可靠性。

计算机控制不仅提高了设备可靠性，也提高了设备的运行效率。通过对提升机的自动化改造不仅提高了安全可靠性，也缩短了人工操作的时间。

四、结语

通过以上对主井提升系统的优化和改进，不仅提高了设备的运行效率，增强了矿井适应市場的抗风险的能力，为今后矿井发展创造了有利条件，也使设备运行安全、可靠性大大提高，降低了事故率，达到了一举两得的效果。

参考文献：

[1]邱国强.PLC煤矿提升机自动化控制系统中的相关问题分析[J].黑龙江科技信息，2016，24：111.

[2]刘豫喜，刘建英.提升机的速度和位置控制算法[J].煤矿机械，2014，35（05）：37-38

作者简介：商栓虎（1974-），男，汉族，河北邢台人，机电工程师，现从事煤矿机电工作。