新形势下煤矿提升设备改进的关键技术研究

杨建国

（山西兴新安全生产技术服务有限公司， 山西 太原 030024）

引言

煤炭作为重要的自然资源，在我国的工业领域扮演重要的角色，在现代的采矿设备中，起重机是非常重要的一个环节。主要原因是起重机影响着现代煤矿的生产能力，在这些起重机中，斗式起重机又是最常用的一种设备，其主要的功能在煤矿中垂直输送原料中发挥重要作用。从20 世纪50 年代开始，苏联便将起重机的设计和制造作为重要的研究和发展内容，到80 年代，世界各国对于起重机的研发已经从整体开发发展到局部改进的方向上来，但是这些对于起重机（特别是ZL 型和钩链斗式提升机）的改进，我国一直走在发达国家之后，这对于我国的能源安全和工业发展均是不利的，不论何原因未能将提升机的先进技术进行推广，这均使得我们国家关于提升机改进相关技术与国际先进水平相比仍然存在很大的差距，尤其是板链斗式提升机的差距更大。对设备升级进行技术改造投资，尤其对于六七十年代的设备升级改造，提高可靠性，经济运行，降低事故率，对老矿具有重要意义。

1 煤矿提升机设备的发展趋势

以增加高科技产品的含量，向规模化、自动化方向发展。我国的大型、特大型矿井提升机还处于起步阶段，技术水平低，控制水平落后，仍依赖进口[1-4]。为适应矿业发展关键技术的发展，适应大型、特大型矿山矿山辅助提升机规格将达到JKM4×6 以上。根据用户的特殊要求设计，使产品规格多样化，起重设备能实现完整交付，国外市场大多被公司占领[5]。矿井提升机的应用范围正在扩大，朝着高速、重载、自动化和控制水平高的方向不断发展[6]。

根据长期的实践经验，可以看出，当代煤矿的采矿设备，尤其是提升机设备其标准化水平得到了非常大的提升，这一方面得益于我们国家对于工业领域的不断投资，另外一方面，先进的技术和先进的提升设备通用零部件均促使了其快速发展，在这个高速发展的过程中形成了许多提升机功能模块，具体的可以分为如图1 所示的三个部分。

图1 煤矿提升机主要模块

1.1 对于液压制动模块

大型起重机械配有高压液压站。具有延时无级可调的二级制动性能，为制动器的安全制动提供了最好的性能，特别是在斜井提升中，能保证制动器的安全不松绳，容器不后缩。持续减速液压站，可以保证提升机在任何工况下安全制动，将减速作为一个设定，对系统有良好的改善保护作用[7]。

1.2 对于汽缸后盘式刹车模块

该装置是保证提升机安全性能的关键部件，释放时制动缸布置在远离制动的一侧，对密封圈和溢油进行回收，从而避免了密封损坏、油渍污染制动盘、制动等问题的影响。闸瓦间隙调整方便，新设计的盘式制动器为焊接支架，它配以制动器可获得不同制动力矩[8]。

1.3 对于微致动器模块

微致动模块的设置极大地提升了当代煤矿提升机的工作性能，准确地说，微制动模块其实是空气离合器的高级组成，将其与电脑主机相连，并辅佐电源和驱动的电机便可以实现要求的目标功能，即进一步稳定当代煤矿提升机的升降速度。除了传统的拱式深度指示器外，还有多级监测、设置向上小拱深度指示器和阀瓣类型指示灯，计算机数字地图在控制台显示指示灯[9]。该系统还设有停车、绕线、断轴指示灯、备份保护模块、径向齿轮块、绳索调整离合器模块。齿轮传动采用双锁或三块齿轮齿径向离合器。

2 煤矿提升设备改进关键技术

根据市场调研分析，未来几年我国煤炭、冶金等行业需要增加大型提升机620 余台，主要用于煤矿主提升系统的国家重点建设；另一方面，现有煤矿投入了创新的起重设备，特别是扩建矿山的同时，煤矿所使用的提升设备和相关技术是不断发展的，在这种发展过程中，好的一方面是这些设备的使用寿命越来越长，并且功能也越来越丰富，但是，这也引来了一些不好的方面，包括：由于系统功能的不断增加，故障率频发。另外一方面，由于总体寿命的延长，这倒是当代很多煤矿对提升机的更新换代抱有一定的侥幸心理。所以，正确的做法是对整套吊装进行报废更新、大修提升机或对设备相对落后的薄弱环节进行技术改造等。

2.1 对于整套设备的改进

目前，一些煤矿的提升机有老化迹象，且基础难以移除。这种案例可选择对整个提升机设备进行技术改造，在尽可能保证原有安装底座不变的情况下，根据矿山要求模块化设计提升机部件。这种次整体改造要充分利用90 个通用零部件（三个基本模块），使改造后的提升机具有或接近新的提升机的性能和可靠性。

2.2 对于制动系统的改造

对于制动系统的改造是当代煤矿提升机提标改造工程的重要内容之一，一些旧的无二级制动液压站和无压力制动的提升机瓦式制动系统，主要问题是滞后、控制力大并且安全性无法得到很高的保证。这种制动系统使设备安全制动时容易损坏钢丝绳、井架和提升机，且制动油缸前段漏油污染制动片和制动盘，降低制动效果，造成重大的人身和设备事故。对制动系统进行技术改造，只需要更换常用部件即可。

2.3 减速器的更换

带有行星齿轮减速器的旧设备已较为普遍，要想对其进行提标改造，其实方法相对简单，具体为：增添一个钢架在减速器与原始基础之间，这样做的目的是缩短其作用时长。安装更换的时间很短。

2.4 控制系统的技术改造

中国早期的KKX、TKD 提升机电气控制系统，使用大量的DC 继电器和接触器等组成部件，噪声高，能耗高，故障率高。据统计，发生故障的程度在80%以上，且属于电气故障。用于通讯的中转子磁场站电气控制系统的改造是在高压和高压电动机换向器接触器开关真空开关（接触器）上进行的，这种改造简单实用，取得了立竿见影的效果，效果非常好，非常适合矿山的部分环境条件。二是控制电控系统采用工业计算机可编程控制系统，国内产品如济南市平阴矿井提升机主轴已完成电气控制。

2.5 控制程序的完善

控制程序的设计是举足轻重的，直接关系到升级系统的运行安全稳定，这就要求程序设计必须保证正确。另外还要根据实际情况对起重系统和要求的方案进行持续改进。为了解决该问题，采取以下措施：控制台统一显示将停止信号，并在通信中保持停止信号稳定[5]。上部和下部井口紧急停车装置分别与车库通讯，并直接连接至安全回路车库，以确保任何按下紧急停车装置的行为都会立即使安全制动响应。安全门锁增加，晃动状态增加，起重机械无法运行或停止，以确保任何一扇安全门就位。

3 结语

目前的提升机品种和规格与国际上还有较大的差距，应有计划逐步推进。本文就是对新形势下改进煤矿提升设备的关键技术进行研究，尤其对设备进行技改升级，提高可靠性，经济运行，降低事故率。同时，应该对现有老旧提升设备进行有计划的改进、开发和升级，本文提供了从整套设备的改进到关键部件的改进关键方法，可以明确的是新形势下，对当代煤矿的相关设备进行改进，尤其是提升设备的技术升级将带来划时代的进步。今后，可以根据市场需求逐步提高大型、特大型提升机的规格和技术性能，以适应新时代下的煤矿开采。