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浅谈利用雷达液位计解决主井自动化箕斗超载难题及方法

作者: 来源: 发布时间:2018-10-19 16:14:59

摘 要: 本文以平煤十一矿主井提升机为研究对象, 对自动化提升机系统的体系结构及其解决方案进行了重点探讨。对煤矿提升机自动化无人值守存在的箕斗装载量超限问题进行探讨与改进, 增加雷达液位计后, 自动化提升系统可以更加完善的得到应用。具有投资少, 效益高, 见效快, 节省人力物力, 性能可靠, 杜绝人为误操作, 降低煤矿安全事故率等特点, 促进了煤矿自动化信息化水平的明显提高, 在煤矿企业发展领域具有良好的应用前景和深远意义。

煤矿提升机作为煤矿企业的重要设备, 在企业生产过程中负责提升和运输煤炭、 矸石、 人员、 材料和设备的任务。在确保煤矿的安全高效运行方面, 煤矿提升机自动化起着至关重要的作用。本文以平煤十一矿主井提升机为研究对象, 重点探讨了煤矿提升机自动化系统中存在的箕斗装载量超限隐患的改进及应用情况。


1 煤矿自动化提升机现状
( 1) 煤矿自动化提升机系统结构。平煤股份十一矿主井提升机型号为 JKMD- 4×4( Ⅲ) E-( PDS) , 主电机型号为 ZKTD285 /60, 冷却方法为空冷, 电机功率 2300KW, 转矩 414.65KN·m, 电枢电压 850V, 最大安全转速 53r /min, 箕斗型号为 JDG- 16, 钢丝绳型号为 6V× 37S- φ40- 1670, 尾绳型号为: P8 × 4 × 19- 166 × 26-1370- I, 提升高度 703 米, 最大提升速度为 11.1m/ s, 钢丝绳最大静张力为 680KN, 钢丝绳最大静张力差为 180KN, 最大允许有效载荷为 16 吨。制动系统: 液压站型号为 E141A, 后备保护型号为 KHT14( 徐州光辉) 。公称压力14MPa, 公称液位15L/min,油箱压力500L。恒减速柜型号为DE 141- A, 额定电压380V, 额定电流 25A。控制系统: 采用中矿传动, 电控系统型号为ASCS3。提升机有低压电源柜1 台, PLC 柜1 台, ASCS 调节柜1台, 励磁柜1 台, 整流柜4 台, 切换柜2 台。信号系统: 装载操作台型号为 KJH102.1。额定电流 6.5A, 额定电压 24V。

( 2) 高度集成的提升控制系统。调节控制柜、 冷却风机变频柜、 高低压开关柜、 整流柜、 励磁柜和操作显示台是提升机电控系统的重要组成部分。调节控制柜的功能是采集和处理开关量信号和模拟量信号, 此过程凭借三台可编程控制器分功能协作实现, 仿真的上位机模拟提升运行界面形成, 绘制出提升机阶段运行曲线图。

( 3) 可靠完善的监测监控系统。在可靠的保护监测系统基础之上, 增加箕斗粘煤保护、 增加液压制动装置安全在线监测系统、 增加提升钢丝绳张力差在线监测系统、 全自动装载信号系统, 具有远程自动化控制功能, 显著提高了煤矿的自动化信息化水平, 实现了无人化办公。

2 自动化提升机定量装置现状及改进探讨
提升机自动化系统在手动转自动期间, 无法辨别箕斗装载装煤量, 容易出现人工误操作。

( 1) 箕斗装载量超限的危害。主井自动化提升采用箕斗提煤, 此环节的正常运行与煤矿的生产效率和设备、 人员的安全都有重大关系。绝大部分的矿山机电事故都是由于提升机的异常工作造成的。最为典型频发的机电事故隐患就是箕斗装载超限, 应采取相应的监测预防措施。箕斗装载超限使钢丝绳的安全系数降低, 使摩擦提升危险滑动的可能性增大, 使安全制动存在隐患, 以上情况均会引起过卷、 坠罐等重大事故。

( 2) 箕斗过装的预防。

a.人工监视。箕斗过装会导致提升机电机电流增大, 故其装载情况司机可以通过观察电流表进行判断。但是由于这种判断方法主要依靠司机的操作经验和责任心, 虽然在实际工作中有一定的预防效果, 并不能准确得知箕斗内具体的实际装载情况。

b.定量装载措施。目前, 针对箕斗定量监测有很多方式方法, 比如满仓保护, 在一定程度上预防了重载, 但是效果并不彻底。容易出现不装, 多装, 其根本原因是没有直接监测箕斗的装载量。

c.载荷监测。由于人工监视和定量装载措施有一定的局限性, 因此预防箕斗过装采用载荷监测法。实时检测提升机的载荷情况, 过装、 未卸净等故障的判断依靠定量斗关闭、 到位等开关信号来实现。硬件方案: 在钢丝绳与箕斗连接处安装传感器, 经由安装在箕斗上的采集发射装置采集载荷信号并通过无线方式传输至井口接受装置, 进而将信号传送给放置于机房操控室的主控计算机, 经过分析处理后, 不仅能实时显示载荷信号, 同时能诊断与报警箕斗过装等故障, 为避免事故, 在严重过载超限时提升机安全回路断开从而实现安全制动。

3 雷达液位计的应用和实践
( 1) 雷达液位计的特点。雷达液位计广泛应用于冶金、 建材、 能源、 石化、 水利、 粮食等行业。其在任何恶劣的环境条件下均可以进行测量工作, 无论是介质是有毒的、 腐蚀性的, 还是固体、 液体、 粉尘性、 浆状介质, 其优势就在于在恶劣条件下效果明显。

( 2) MONITOR 四线制导波雷达液位计。MONITOR 四线制导波雷达液位计是以时域反射原理为基础的雷达液位计, 时域反射原理最早是用于通讯电缆的故障检测, 现在我们将时域反射原理成功的应用到了工业测量领域。导波雷达液位计通过光速进行雷达脉冲的传播, 光速传播的介质路径为钢缆或探棒, 当与被测介质表面接触时, 部分导波雷达液位计的脉冲被反射, 从而形成沿相同路径返回到脉冲发射装置的回波。MONITOR Flexar 四线制导波雷达液位计产品特点:
● 四线制, 最大量程达 60 米
● 带表头显示, 按键标定
● 性能卓越、 功能强大, 防爆认证可选
● 测量不受粉尘, 颗粒密度, 温度的影响, 介质温度最高到 250℃
● 可选模拟量输出到现有控制系统或显示设备


4 自动化提升机系统雷达液位计应用情况
基于载荷监测的预防措施所开发的系统经过实验调试后,在部分煤矿进行了现场应用。试用情况表明该系统可以实时跟踪提升循环中载荷的变化, 采集容器到位、 定量斗开闭等开关量信号, 并可以对这些信号进行综合处理分析, 对箕斗过装等与载荷相关的故障进行有效的预防。

5 结语
通过对典型工况下钢丝绳安全系数、 制动力矩、 防滑安全系数与箕斗装载量间关系进行分析, 可知箕斗过装严重影响提升安全主要体现在影响其钢丝绳强度、 制动、 防滑性等方面; 通过对比分析几种预防过装措施, 可知人工监视、 定量装载等措施存在明显缺陷, 而可以直接监控箕斗装载量的基于载荷监测方法, 能够有效预防箕斗过装载情况的发生, 矿井自动化明显提升了安全性。

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