多功能换绳车在副井提升机主绳更换中的应用

2024-04-10范红魁

煤 2024年4期

范红魁,张健

(潞安化工集团五阳煤矿,山西襄垣 046200)

1 背景介绍

大型落地式多绳摩擦轮式矿井提升机(以下简称“矿井提升机”)是连接地面和井下的“咽喉设备”,其能否安全、可靠、高效运行直接关系到煤矿的生产安全。五阳煤矿南丰副井主要担负人员和物料的提升任务,副井装备1部JKMD-3.5×4〔III〕型多绳摩擦式提升机,提升机主绳选用4根38 ZAB 6V×37S+FC-1670型钢丝绳,钢丝绳直径为38 mm.根据《煤矿安全规程》第四百一十二条规定,每两年需要更换一次提升机主绳。

提升机更换主提升钢丝绳存在施工工艺复杂、施工工期长、危险系数较高等问题,是矿井提升机所有大型改造环节和检修项目中难度最大的项目之一。如果钢丝绳更换工艺不当,将会严重影响换绳质量和矿井提升机的运行工况,可能使矿井提升机钢丝绳出现打滑、断裂甚至造成坠罐等恶性事故,危及人身安全。因此,针对矿井提升机更换钢丝绳检修项目,确定一套完整、安全、高效、快捷的施工技术方案,是煤矿工程技术人员一直努力的方向和目标。

目前,提升机换绳作业项目实施过程中对机械化、自动化设备应用较少,提升机主绳更换作业还停留在传统的人力换绳阶段。在换绳、调绳环节,提拉首绳悬挂装置还采用人工打手拉葫芦的工艺,桃型楔形装置的释放采用大锤加风镐敲打的原始方式,窜绳工序也主要依赖人力。

传统的换绳工艺不仅投入人力多,换绳用时长,而且工作效率低,潜在的不安全因素较多,已经不符合国家对生产安全,设备自动化、机械化的要求,因此急需对该传统换绳工艺进行改进,研制机械化换绳工艺,取代人工换绳工艺,实现主绳更换、调绳、首绳悬挂装置检修等项目的全机械化作业,缩短检修时间,提高检修机械化程度及检修效率,降低人工成本,提高检修施工的安全性。

2 解决思路

为进一步提升副井提升机换绳作业的安全性与工作效率,降低设备维修的人工成本,缩短维修时间,计划研发一种多功能换绳车,采用自动化、机械化换绳工艺取代目前的手动换绳工艺。更换主绳工作全程由换绳车机械化作业,人工进行辅助。主要设计思路如下:

1) 多功能换绳车采用上、下两排承载链传动,依靠多组夹持元件夹紧钢丝绳,由大扭矩液压传动单元驱动承载链,从而实现换绳过程中对钢丝绳的收放动作,其中在进行研制试验时,夹持力应大小适当,避免损伤钢丝绳。

2) 换绳车由液压马达驱动,要进行驱动能力验算,确保驱动能力满足现有钢丝绳的收放要求。

3) 换绳车应实现恒张力,对提升系统张力差无要求;换绳车应实现无极调速,能配合提升机同步上新绳和收旧绳。

4) 换绳车的体积要满足南丰副井井口现场摆放需求及换绳井口场地狭窄、情况复杂的特殊要求。

5) 换绳车驱动方式应采用履带驱动,能开进井口,带配重,有支撑柱。

6) 在换绳车前部设计检修平台,平台采用可伸缩结构,方便检修人员作业。

7) 多功能换绳车应具备一定的保护功能,具有卡绳、溜绳、滑绳等保护装置,在保护动作时有报警功能。

8) 通过应用多功能换绳车,换绳时间至少应减少50%,达到高效换绳的目的。

3 立井多功能换绳车结构原理

多功能换绳车由行走机构、平台支撑机构、锲形装置释放机构、钢丝绳驱动机构、吊装机构、液压系统6部分组成,见图1.

图1 立井多功能换绳车结构示意

1) 行走机构。行走机构采用自走式液压驱动履带底盘设计,主要为多功能车提供可移动平台,达到施工作业装备快速进入及撤出施工现场的目的。

2) 平台支撑机构。平台支撑机构由4条立式可旋转液压支腿组成,立式支腿结构简单,承载力大,空间利用率高,可120°自由旋转。设备进入现场并定位后,在液压缸的作用下,4条立式支腿触地并将多功能车顶起,可通过4个液压控制手柄调平平台,为平台提供360°任意方向的支撑力,可承受任意方向的载荷,起到稳定平台的作用,为多功能车作业提供安全保障。

3) 锲形装置释放机构。锲形装置释放机构由锲形连接器、首绳悬挂装置桃形环释放油缸、定向导管构成。其功能有:①实现锲形装置释放系统与悬挂装置的快速连接。②桃型锲形块的快速释放。实现首绳悬挂锲形装置释放的机械自动化,检修调绳工作的机械化。当锲形连接器锁定悬挂装置锲形槽后,释放油缸推杆,通过导管对锲形装置内桃形环顶端施加推力,随着推力的加大,桃形环被向下推动,锲形装置被释放,钢丝绳可自由窜动。

4) 钢丝绳驱动机构。钢丝绳驱动机构由变频电机、KF减速机、驱动链盘、链条、聚氨酯带绳槽驱动块等组成,由变频电机及KF减速机提供驱动力,链盘及链条进行传动,将驱动力传导至带绳槽驱动块上。钢丝绳驱动机构由上、下两部分组成,上、下部分结构完全相同,当钢丝绳从上、下驱动的带绳槽驱动块处经过时,开动电机,聚氨酯驱动块带动钢丝绳运行,利用变频电机的可调速性能,可控制钢丝绳驱动运行的速度,也可利用电机的正、反转动改变钢丝绳驱动的运行方向。

5) 吊装机构。吊装机构主要由短节直臂吊构成,其被安装在多功能车的前端。短节直臂吊可对井口附近的大重量构件进行吊装作业,如:吊装系统可实现首绳悬挂装置、平衡油缸更换和罐笼滚轮罐耳更换的机械化。

6) 液压系统。平台上配备有集成化的液压系统,该系统由1台31.5 MPa泵站和1台16 MPa泵站组成,泵站由两台电机驱动,通过液压管及阀组为多功能车各部需要液压驱动的设备提供动力,还可在日常检修中为首绳平衡悬挂装置的油缸补压、泄压,可通过平台前端的接口实现,从而避免了井口检修时,人抬液压泵、到处拉扯液压油管以及油管接头漏油污染井口环境等现象,有助于实现日常检修的规范化、标准化。