煤矿大型提升机故障预警诊断系统研究

(大同煤炭职业技术学院，山西 大同 037003)

1 防重载下放保护

麻家梁煤矿曾发生的因提升箕斗在卸载口卸载不完全，下放到井底后造成装载超载事故，致使提升力矩不足，在提升过程中跳车，导致停产十几个小时，严重影响了煤矿安全生产。此类故障主要由于箕斗在卸载口卸不净导致，因此在发生此类故障时不仅发出声光报警，更要进行停车保护。当卸不净的箕斗下放到井底装煤时，再次检测其超载故障，对其进行二次停车保护。只有当故障消除时才可以恢复正常提升。

2 刚性罐道动态性能检测

麻家梁煤矿主井提升系统采用刚性罐道，当箕斗运行在高速、重载过程中，一旦罐道出现错位、凸起、螺栓松动等异常情况，必然会产生巨大的冲击，加速罐道的毁坏，造成卡阻甚至卡滞，严重影响提升安全。

麻家梁主井井筒深度为588 m，现行的罐道检修依靠人工与离线仪器，耗费了大量的人力与时间。因此本课题进行了提升容器位置监测，将容器位置与罐道振动监测值进行同步匹配；一旦检测出罐道某处出现大的冲击，可将此时的振动加速度值与容器位置值送入故障数据库，及时报警，并可通过数据库查询罐道的故障位置，以便直接到故障处进行检修。

3 尾绳装置检测

井筒环境、磨损挤压、井底尾绳浸煤等因素都可能导致尾绳故障，包括锈蚀、绞绳、断绳等。其中以断绳最为严重，它也是其余尾绳故障发展的最后阶段。尾绳故障的发生，给多绳摩擦提升机的安全运行带来严重威胁。

麻家梁煤矿主井2#提升机尾绳属于较高规格的尾绳，尤其需要可靠的检测。在投入使用不久，曾因尾绳平台积煤过多发生过一次尾绳损伤情况，对煤矿生产造成较为严重的影响。其教训也突显了尾绳运行状态监测的必要性与紧迫性。

(1) 基于载荷监测的尾绳断绳检测

在提升机作业过程中，尾绳随着提升容器上下运行，从而提升载荷也会随着悬挂在箕斗尾部尾绳长度的变化而变化。在提升循环的匀速运行阶段，提升载荷随着悬挂尾绳长度的增加或减少呈线性变化。若发生任何一根尾绳断裂事故，提升载荷将发生突变。依据此原理可在第五章载荷监测的基础上获得实时提升钢丝绳张力值。由于麻家梁煤矿的匀速运行阶段是在125 m～464 m之间，通过编码器获得南箕斗在井筒中的实时位置，当其处于匀速阶段那段深度时，开始运行判断程序，程序通过每秒钟记录一次钢丝绳张力值并与前一秒张力值作差比较，若超过极限值，则认为尾绳断绳事故的发生，并报警，提醒提升机司机及时做出应急措施。

(2) 基于数字量无线微波尾绳视频监测方案

尾绳位于箕斗底部，绝大部分时间位于无光照的井筒中，若依靠工人持手电筒检查，难度较大、效率低。本课题所设计的尾绳视频监控系统，可在运行时对下部尾绳进行实时监视，发现绞绳现象可立即通知停车检修，避免故障扩大。对尾绳断股、断绳故障同样可起到监视作用。

根据麻家梁2#主提升系统井筒的具体实际，该监控系统的视频采集及传输方案如图7所示，主要由视频采集部分、无线传输部分、网络通信部分、视频显示和远程监控部分组成。

视频采集部分负责尾声图像的实时采集及编码处理；无线微波收发模块进行高宽带视频移动中的高宽带视频传输，解码器的功能是数据解码，实现部分距离视频有线传输到监控中心。

4 结束语

(1)通过张力平衡油缸的油压实现对提升载荷的动态检测，对矿井提升机的危险载荷进行诊断，并通过活塞杆位置的实时检测实现对油缸极限位置的报警，有效消除了超载、未卸净、张力不平衡带来的安全隐患；

(2)以容器——罐耳——罐道的耦合模型为依据，构建了基本振动信号分析的罐道性能检测系统，实时对罐道的完好情况进行监测，有效解决了人工检查所带来的低效率、低可靠性问题；

(3)通过在频域对摩擦轮轴承振动信号的分析，实现了摩擦轮、轴承健康状态的诊断；

(4)通过提升载荷和实时视频信号对尾绳运行状态进行监测，实现了对尾绳断裂、绞绳等故障的报警。