GKT提升机安全保护装置优化应用

2020-12-28卢建宝

煤矿机电 2020年6期

卢建宝

(福建省永安煤业有限责任公司，福建永安 366000)

0 引言

煤矿在用GKT型提升机未列入《禁止井工煤矿使用的设备及工艺目录》，不属于淘汰设备，2015年国家安全生产监督管理总局对《煤矿安全规程》进行修订，并于2016年10月1日起实施。随着机电技术的发展，原有的串电阻继电器控制系统改为PLC控制，修订后的《煤矿安全规程》第四百二十三条、第四百二十四条和第四百二十五条明确规定，提升装置必须装设：“错向运行保护：当发生错向时，能自动断电，且使制动器实施安全制动”、“提升容器位置指示保护：当位置指示失效时，能自动断电，且使制动器实施安全制动”，“提升机必须装设可靠的提升容器位置指示器、减速声光示警装置”、“安全制动必须有并联冗余的回油通道”[1]。2012年前生产的GKT型矿井提升机PLC电控系统及液压站不符合《煤矿安全规程》第四百二十三条和第四百二十五条之规定，其安全保护装置存在以下问题：

1) GKT提升机提升容器位置指示器是一种圆盘式，非牌坊式深度指示器，且操作台上无数字显示，提升时无法直观具体地显示提升容器所在井筒位置，无位置指示失效保护；

2) 无错向保护功能，当司机操作提升机运行方向与提升信号不一致时，不能自动断电及示警，不利于提升安全；

3) 2012年前生产的提升机液压站安全制动装置未装设有并联冗余回油通道，多数采用二级制动方式，当电磁换向阀阀芯出现卡阻时，导致安全制动失效。

1 GKT提升机PLC控制系统改进方案

采用接近开关、PLC、报警灯、转速表等设计一套安全保护系统与GKT提升机PLC控制系统相结合，优化提升机安全保护装置。

1.1 增设PLC模块优化提升机安全保护功能

1) 在绞车低速联轴器或主轴上安装接近开关，提取绞车运行速度数字信号，数字信号传输在转速表上，显示器具有速度、容器位置(0～1 000 m)及提升方向显示功能，把速度及提升方向串接到安全回路，实现超速保护和错向提升报警功能，与原有圆盘式提升容器位置指示器相结合，达到符合《煤矿安全规程》第四百二十三条第五点和第十点及第四百二十四条规定的目的。

2) 在绞车低速联轴器或主轴上安装磁感应开关(检测磁片，检测距离为4 mm),一般为3片，滚筒转一圈，收到3×4=12个信号，每个信号与钢丝绳收放长度成正比，PLC根据收到的信号算出钢丝绳收放长度，并转换成数字信号及提升方向显示在转速表上。

3) 实现深度指示数显功能。在绞车操作台上增设深度显示器，具有井筒提升容量位置深度数显指示和保护功能，设置零位复位，便于调绳和钢丝绳更换时可以对提升容量井筒位置零点定位，并使之与绞车圆盘式深度指示器相一致。

4) 完善提升容器位置指示失效保护。在绞车操作台上增设的提升容器位置深度显示器具有数显功能并在安全回路中增加控制辅助触点，当圆盘式深度失效或故障时，仍有提升容量位置深度数显指示；若绞车系统有运行，提升容量位置失效(或不指示)，该装置辅助触点能切断安全回路实施安全制动，实现提升容量位置指示失效保护。

5) 完善超速保护。《煤矿安全规程》第四百二十三条规定“当提升速度超过最大速度15%时，必须能自动断电，且使制动器实施安全制动。”[1]将提升绞车速度图输入新增PLC模块，当提升速度或减速点位置绞车未减速，将发出超速警报，提醒绞车司机减速，并将辅助控制触点串入绞车安全回路，实现超速保护和报警功能。

6) 实现错向运行保护。井口信号装置接入新增PLC模块，由PLC判断打点信号(提升、下放、停止)指令绞车运行方向，当司机操作绞车方向跟打点信号不一致，即当信号系统给出提升方向，测速装置检测出有相反提升方向的运动，或者系统没有给出提升方向，测速装置检测到运行速度过快，绞车安全回路动作，并发出报警提示，防止误操作。

7) 完善报警和提示功能。在操作台上新增3盏指示灯，当绞车运行出现超速、提升容器位置指示器失效及操作错向运行时，配合声光报警器，实现声光示警的目的。

1.2 提升容器位置指示及错向运行保护工作原理

当提升司机接到提升信号时，如下放信号，司机启动液压站，正常操作下放，电机反向运行，接近开关提取电机反向运行脉冲信号，PLC转换成数字信号传输至转速表上，随着绞车下放运行，转速表容器位置以当前标高数字显示[2]。提升司机操作反向时，接近开关提取电机运行脉冲信号方向跟打点信号不一致时，提升机液压站断电，安全制动器实施安全制动，发出“操作反向”声光语音报警，提升信号未复位前闭锁下次开车运行。当司机操作绞车时，超过3 s接近开关未提取电机运行脉冲信号，则判断为提升容器位置指示器失效，提升机液压站断电，安全制动器实施安全制动，提升容器位置指示器失效故障灯亮，故障未复位前闭锁下次开车运行。当司机操作绞车运行至减速段发出语音报警，未及时减速时，超速保护故障灯亮，发出“提升超速”声光语音报警提示司机减速。提升容器位置指示及错向运行保护电气原理如图1。

图1 提升容器位置指示及错向运行保护电气原理

2 GKT提升机液压站冗余回油通道改进方案

采用具有冗余回油通道的液压站或对在用提升机液压站回油通道进行改造，使提升系统安全制动更加安全、可靠。

2.1 TE1316液压站存在问题分析

GKT提升机原配制的TE1316液压站两套比例阀(一备一用)是共用一套阀组直接与盘形闸油路接通，当阀组或油路出现堵塞或卡阻时，可能造成液压站不能够迅速回油，导致制动失效。

2.2 改进方案一

在GKT提升机原配制的TE1316液压站制动器的油管并联增设一组电磁阀、冗余管路、高压球阀、油路块及其余相关配件，形成并联冗余回油通道。液压站制动油管上就有两个电磁阀通过增加液压站控制回路触点形成单独控制，如果有一个阀出现卡阻可以通过另一个阀组导通，让制动油管的液压油快速回流至油箱，实现安全制动。同时在出油口加装回油过滤器和高压球阀，防止制动器回油时将油管中的铁屑及杂质带入液压站，保证液压系统安全可靠地运行。液压站安全制动并联冗余回油通道改造示意图如图2所示。

1-冗余油管； 2-手动截止阀； 3-电磁防爆阀1； 4-冗余阀块； 5-冗余过滤器； 6-焊接支架； 7-电磁防爆阀2； 8-原防爆液压器。图2 液压站并联冗余回油通道改造示意图

2.3 改进方案二

采用新型TE168液压站。TE168液压站主要由油箱、泵装置和阀组组成，液压站有2套独立的供油系统(每套系统都包含单独的电机油泵装置及阀组装置)一套工作，一套备用。相当于2台单独工作和独立阀组的液压站，当正在工作的一套系统出现故障时，只要通过切换电气系统就可切换到备用系统。每个单独工作的独立阀组均并联有冗余的回油通道，使提升系统安全制动更加安全、可靠和自动[3]。