矿井提升机常见故障及处理探讨

2020-12-20栾绍慧张建滨

中国金属通报 2020年16期

栾绍慧，张建滨

（山东黄金股份有限公司新城金矿，山东莱州 261400）

矿井提升机担负着井下设备人员、设备、材料等运输任务，其能否安全运行直接关系到矿井生产安全。随着矿井机械化自动化程度的提升，矿井提升机结构更为复杂，若提升机中某些部件出现故障会导致整个矿井运输系统出现停滞，因此，对矿井提升机故障研究显得十分有意义。众多的研究学者对矿井提升机故障诊断技术进行研究，采用模糊神经网络多提升机使用过程中故障进行诊断，并通过Matlab软件对提升机液压系统故障进行模拟分析；对提升机故障诊断研究发展历程进行归纳总结，指出各种故障诊断技术存在的不足及有关改进措施建议。文中在前人研究成果基础上，对矿井提升机故障类型进行分析，并对提升机故障诊断方案进行设计，以便提升矿井提升机使用效率。

1 矿井提升机简介

矿井提升机是金矿开采工作中的大型固定设备，是井下金矿开采工作和地面工作之间的连接点。在金矿提升机根据钢丝绳在卷筒上的衔接可分为缠绕式提升机和摩擦式提升机两种类型。其中缠绕式提升机可分单层缠绕和多层缠绕，摩擦式提升机可分为落地式和塔式。从提升机的卷筒数量又能分为单卷筒和双卷筒。目前，我国金矿开采工作中使用单绳缠绕式提升机和双卷筒提升机较为频繁，某些金矿开采单位也会使用落地式摩擦提升机。缠绕式提升机的结构比较简单，工作情况相对稳定，但是提升的钢丝绳是完全缠绕于卷筒上，这就导致在某些深井条件下进行的金矿开采工作中如果卷筒的直径变大，钢丝绳在提升机的制造和使用过程中会出现一些问题。因此，这种方法在一些中等深度的矿井中比较常见，显然对某些深井开采并不适用。摩擦式提升机提升的高度并不由提升机卷筒大小决定，因此，摩擦轮的直径可以适当减小，确保后续金矿运输和设备安装工作能够正常进行。随着我国科技发的不断发展，提升机制造单位不断开发新技术，也推出了许多新产品，金矿提升机的技术水平更上一层楼，符合了各种类型金矿开采工作的要求。

2 矿井提升机的常见故障实例分析

2.1 案例概述

以某企业为例，配置了JX-3×2.5型号的矿井提升机。此设备拥有1个卷筒；直径大小为3000mm；宽度参数为2500mm；提升速度可以达到5.9m/s。现结合此提升机运行，总结常见故障问题。

2.2 主轴与齿轮联轴器

设备配置的减速器主轴以及齿轮联轴器为核心装置，若两者连接的切向键产生故障，那么会给应用效果造成不利影响，极易引发安全事故，例如切向键松动等。从问题产生的原因来说，同设计偏差和工艺不当等，有着很大的关系，给切向键的利用效果造成影响。若出现此故障，则采取重新配置的方法即可，并且增设螺钉，以免产生松动。

2.3 主轴中心歪斜故障

开展开采作业期间，提升机运行故障中，制动盘偏摆故障较为常见。究其原因，为主轴中心歪斜。若主轴装置安装没有达到要求，极易造成松动问题，受到多个方向作用力的影响，极易产生歪斜问题。对于此问题进行处理，采取调整主轴中心位置的方法，保证达到安装的要求。使用提升机时，要严格按照规范进行操作，以免制动盘产生发热的情况，造成主轴中心变形。若产生变形问题，采取措施进行修复。

2.4 离合器外齿轮脱开故障

作为提升机的重要组成部分，离合器发挥着重要作用。若其产生运行故障，那么会给提升机运行造成很大影响。例如，离合器外齿轮脱开，造成的安全风险较大，应该要高度重视。从故障的原因来说，包括连锁阀小活塞未能有效安装、插入效果不明显以及尺寸控制不到位等，使得外齿轮产生故障。对于此类故障，采取设置截止阀的方法，确保离合器可以有效运行。

2.5 减速器故障

矿井提升机运行中，减速器常见故障包括温度过高以及润滑油泄露等，使得减速器的使用效果受到影响，威胁着矿井作业的安全。究其原因，包括齿轮啮合不当，产生显著摩擦情况，实际运行时产生温度过高故障，给减速器的运行寿命造成影响。除此之外，静密封润滑油产生损伤，也出现泄漏问题。关于温度过高的问题，采取优化冷却系统，或者设置风扇等方法进行降温处理，保证减速器可以有效运行。对于泄漏问题，采取更换密封元件的方法处理。

2.6 制动器故障

根据以往的故障分析，矿井提升机运行作业，制动器产生故障，会给作业的安全性造成影响。例如，制动器不开闸情况，则会威胁提升机运行的安全。究其原因，蝶形弹簧损坏，难以产生理想功效；或者液压站难以提供所需的油压，造成制动故障；或者闸瓦间隙不合理等，使得整体压力控制效果被弱化，也会引发运行故障。在进行处理时，要结合故障类型和具体原因，采取针对性处理措施，确保矿井提升机处于良好的运行状态。

3 矿井提升机常见故障的防范措施

3.1 矿井提升机异常减速控制

在矿井提升机出现减速故障的过程中，利用示波器来检查减速开关是否存在问题，检查继电器两端的交流电压后，发现继电器两端在故障过程中出现68伏左右的漏电电压，电压有着一定波动，在漏电电压波动至80伏以上，矿井提升机发生减速故障，判断该故障是因电缆漏电所导致，再次检查电缆，发现电缆外部并无磨损、灼伤痕迹，但是打开矿井提升机电缆绝缘层，发现电缆内部黑色绝缘层均已经破损，外加电缆所处环境较为潮湿。对电缆绝缘层进行重新处理后，测试矿井提升机，恢复正常。经过20h后，故障再次发生，测试继电器漏电电压又上升到80伏，表示不仅仅电缆存在故障问题。分析矿井提升机减速开关工作原理可发现，矿井提升机减速继电器和井筒中的磁感应减速开关为串联关系。一般情况下，在矿井提升机达到减速位置时，磁感应减速开关应该自动闭合，减速继电器因此得电发出矿井提升机减速信号，在矿井提升机没有达到减速位置时，磁感应减速开关为打开状态，减速继电器不可得电，所以减速继电器两端应不存在电压。由此判断，分析矿井提升机所用减速继电器类型，发现减速继电器灵敏度过高，并且该矿区矿井提升机的接入电缆距离相对较长，电缆本身耦合作用导致产生等效电容量，等效电容量增加导致减速继电器发生错误动作。

3.2 制动盘偏摆超出标准要求及其处理

由于提升机的主轴设备安装时未达到设计标准，出现了较大偏差，提升机主轴在运行过程中会偏离中心点位置。这种故障发生后，会导致提升机主轴轴承磨损严重，主轴轴心位置下降，主轴出现一定程度的弯曲。

对于这种故障，要根据主轴承的磨损情况进行处理。若主轴承的磨损严重影响了安全使用，首先对主轴轴承进行更换，然后对提升机钢丝绳位置进行一定程度的校正。这是由于提升机在安装完成后很难重新移动，只能采取一种折中的处理办法。此外，由于对提升机的操作方法不当，可能造成提升机内部制动盘出现严重变形。针对这种情况，为了保证提升机的运行安全，需要更换提升机的制动盘。

3.3 离合器外齿轮自动脱开问题及其处理

提升机内部小活塞的顶部未完全插入到保护槽中会造成离合器的外齿轮脱落。这种问题会引发提升机安全事故，需在操作时特别注意。这就要求工人在对提升机进行操作时对提升机各部件进行检查，在保证无故障后才可开机作业。

此外，电磁阀漏油时，一部分油渗入到内部小活塞的保护槽中，造成活塞与保护槽的摩擦力减小，一旦提升机发生振动，离合器外齿轮就会脱落。对于这种原因引起的故障，可在电磁阀上增加1个皮套来防止漏油，也可在管道上增加1个截止阀来防止卷筒自动脱落的问题发生。

3.4 减速器发热严重及其处理

在长时间处于高负荷运行状态时，提升机的减速器会严重发热，这是由于齿轮和轴承之间摩擦产生大量热量，不能有效地散热，导致减速器温度越来越高。齿轮和轴承之间的摩擦严重是由于在温度升高时，减速器润滑油的黏度大大降低，在齿轮上形成的油膜厚度也会大幅度降低，这严重影响了齿轮和轴承的寿命。

对于这种情况，可人为在减速器表面使用大功率风扇进行降温，但这种方法降温的效果十分有限。最好的处理方式是对减速器润滑油进行整体性更换，选择耐高温的高黏性润滑油。同时应对润滑油进行定期更换。

在某些情况下，提升机的制动器发生故障，制动器失效，是由于制动器内的弹簧可能发生损坏，或液压油发生漏油导致提供的动力不足以产生制动，或制动器与卡槽的空隙过大导致制动力不足。对于这种问题，需进行停机检查，查明造成这种问题的主要原因，然后采取一些有效的措施进行处理。

3.5 做好提升机运行风险分析

矿井提升机运行隐患和故障的有效防范，对减少故障的发生，保障作业的安全性，起到重要的作用。这需要注重前期的风险识别，明确影响矿井提升机安全的主要因素和风险，提出相应的安全防范和措施，最大程度上构建防护体系，减少安全问题的发生，确保提升机处于安全稳定运行状态。

3.6 制定完善的运行管理制度

结合矿井提升机类型和运行环境特点等，针对设备的使用和运行等环节，采取运行管理措施，消除设备存在的安全隐患和问题，切实保障矿井作业的安全性。制定运行管理制度，明确提升机运行管理的职责和人员，使得各项运维管理工作有专业人员负责，认真落实安全运行管理，保障提升机处于安全稳定运行状态。日常运行管理工作中，操作人员必须要严格按照操作规范和要求操作，减少人为因素的故障发生，使得提升机保持良好的性能[3]。采取定期运行维护或者动态检修等方式，对矿井提升机运行效果加以把控，保障工程作业的安全性。考虑到矿井提升机不断优化和升级，为保障保养工作落实到位，对负责此项工作的人员，要进行业务培训和安全教育，不断提高其业务能力水平，保障提升机运行维护管理工作高质量落实。