箕斗提升钢丝绳罐道中间水平稳罐装置研究

箕斗提升钢丝绳罐道中间水平稳罐装置研究 箕斗提升钢丝绳罐道中间水平稳罐装置研 究 第29卷第6期 2008年6月 煤矿机械 CoalMineMachine1 ,.29No.6 Jun.2008 箕斗提升钢丝绳罐道中间水平稳罐装置研究 陈利强,郝群,王雷,林壮 (1.中国矿业大学机电工程学院,江苏徐州221008;2.柳新煤矿,江苏徐州221000) 摘要:通过对钢丝绳罐道主井提升过程中中间水平箕斗摆动量的,阐述了钢掣绳罐道 箕斗提升设置中间水平稳罐装置的必要性,了一种机械手式的电动钢丝绳罐道中间水平稳罐 装置,投入使用后大大提高了提升效率,取得了很好的经济效益. 关键词;箕斗撂升;中间水平;稳罐装置:钢丝绳罐道 中图分类号:TD534文献标志码;A支章绵号;1003—0794{9-00~}Og一0133—03 StudyofCage—stabilizingDeviceforWireRopeGuideIntermediate LevelinSkipHoist CHENLi—qian~,HAOQun,WANGLei,LIN (1.CortegeofElectmmechanicalEngineering,ChinaUnivemityofMiningandTechnologyl Xuzhou221008lChina; 2.LiuxinCoalMine,Xuzhou221000,China) Abstract:Byanalyzingaswayquantityoftheskipwhichadoptswire~ropeguideinhoistingpr ocess,expounds thenecessityofinstallingcage— stabilizingdeviceintheintermediatelevel,anddesignsaelectromotivecage— stabilizingmachinehandwhichisusedintheintermediateleveltofulfillthegoa1.Oncethede viceisadopted, hoistingefficiencycanbegreatlyimprovedandsotmdeconomicbenefitscanbeachieved. Keywords:skiphoist;intermediatelevel;cage—stabilizingdevice;wireropeguide 0前言 主井箕斗担负着全矿煤炭的提升任务,是煤矿 生产的一个重要环节,其提升效率直接影响着矿井 的产量.由于钢丝绳罐道装置具有结构简单,节约 投资,运行平稳等优点,近年来钢丝绳罐道在煤矿立 井提升系统中应用愈来愈普遍,随着矿井开采深度 不断加大,主井钢丝绳罐道多水平提升方式愈来愈 多,但其柔性大,与刚性罐道相比运行过程中容器摆 动量大,中问水平装载或直接通过的问题一直没有 得到很好地解决.因此,研究一种简单可靠的钢丝 绳罐道中间水平稳罐装置,对箕斗提升的安全生产 和提高经济效益具有重要的意义. 1钢丝绳罐道中间水平稳罐装置的使用现状 目前,国内在钢丝绳罐道提升系统中普遍使用 的中间水平稳罐方式为四角罐道稳罐.由于四角稳 罐道与提升容器间的间隙必须?10mill.因此,在 ?多段速频率 多段速频率的选择如1. 表1多段频率的选择 (3)变频器主要功能参数的设置 P0700=2,P0701=17,P0702=17,P0703=17, P0704=1.P0705=2.P0706=9 PIO00=3,P1001=25,P1002=50,P1003=8, P1004=0.P0731=52.3 3结语 速且调速范围宽,加速曲线呈s形,使加/减速平滑. 外围控制的PLC与相应传感器可构成闭环控制,具 有良好的动静态响应特性,带负载能力及抗干扰能 力,友好的人机界面实时监测系统运行情况,提高了 系统运行的可靠性.在获得良好调速性能的同时, 节能效果十分显着. 参考文献: [1]李方园.变频器自动化工程实践[M].北京:电子工业出版社, 2007 [2]谭波,李燕林,谭冠政变频调速在矿井提升机中的应用[J].电器 工业,2005(4). [3]郭月英.采用PLC控制方式的矿井提升机电控系统[J].科技情报 开发与经济,2005,15(16) 作者简介:宋爽(1970一),女,河北石家庄人,讲师,河北工业职 业技术学院信息工程与自动化系,主要从事自动控制方面的教学与 研究工作,电子信箱:songshuangO111@163COITI. 提升机采用变频PLC控制系统,实现了无级调收稿日期:2008-01—07 — 133— Vo1.29N..6箕斗提升钢丝绳罐道中间水平稳罐装置研究二堡!笠箜鲞箜鱼塑 实际运行过程中,为防止全速运行的罐笼冲击四角 罐道,即使提升容器在中间水平不需停罐,系统也都 必须采取"减速一爬行一加速"的运行方式,从而使 控制系统复杂,易出故障,降低提升能力. 近年来对于副井罐笼提升出现了一种类似稳罐 摇台的中间水平稳罐装置.当提升容器需要在中间 水平停罐时,该稳罐装置从罐笼的两端将其固定住, 承受操车作业过程中产生的各种冲击力,以完成提 升容器在中间水平的装卸载任务.在中间水平没装 卸载任务时,稳罐器退出工作位置,使罐笼全速通 过,从而简化了传统稳罐的系统运行环节,缩短提升 循环时间,提高了效率.但对于箕斗提升,这种稳罐 装置受装载位置和箕斗外形尺寸的影响不易推广使 用,因此,解决钢丝绳罐道箕斗提升中间水平稳罐问 题显得非常重要. 2中间水平箕斗摆动量分析 在单绳系统提升过程中,容器的位移主要是提 升绳在载荷的作用下试图围绕其轴心线朝其捻向相 反方向开捻,带动容器旋转一定的角位移后产生的. 由于罐道绳的刚性随提升高度变化而变化,其横向 抗偏摆性能也相应变化,越接近井深一半的地方刚 性越小,抗偏摆性越小,因此,容器越接近井深一半 时其偏摆量就越大.下面以柳新煤矿主井为例来分 析这种偏摆量. 柳新煤矿属多水平开采的中型矿井,采用2个 4t箕斗提升,提升高度一水平282m,二水平497m. 采用,/,38密封式钢丝绳作稳罐绳,罐道绳在井筒中 的悬挂长度为520In,井窝固定,在井架上拉紧,每 根罐道绳上部平均拉力96460N.罐道绳的刚性系 数K是衡量箕斗抗扭摆性的主要参数,刚性系数最 小处离井窝绳端固定点长度 ,.....—一 , ,————..,.一 日::/一1):220mg』- 式中——罐道绳两固定端距离,L:520m; ,T=96460N; g——罐道绳单位长度重量,q=85.5N/m; a——罐道绳重量与下固定点拉力比值, 一 尚_0_855. 式中Q——罐道绳下端承受的张紧力. 由此可见,罐道绳的刚性最差处正好是一水平 箕斗的装载位置附近.每根罐道绳的最小刚性系数 K:4g广nq:542 .3N/m N/m(规定),符合《煤矿安全规程说明}388条要求. 罐道绳的刚性系数最小处,罐道绳组对提升中心线 的最小弹性反作用力矩 =nDKn】i=3020.4Nm 式中n——每只箕斗上的罐道绳根数,n=4; D——罐道绳至容器中心距,Di=1.18m. 由于罐道绳组的最小弹性反作用力矩i位 于中间水平装载位置,箕斗装载时,提升钢丝绳的开 捻旋转力矩随载荷递增;煤流对箕斗的水平分量冲 击载荷大.前者使箕斗产生扭转,后者使箕斗发生 摆动.因此在整个提升过程中箕斗会不断地扭摆. 根据有关资料箕斗在提升过程中其角点的最大扭摆 量 一=mQRDi/=0.105In 式中m——综合系数,取m=0.135; p——提升绳终端载荷重,Q=11124kg; R——提升钢丝绳的半径,R=0.017m; Di——容器角点至容器中心距离,Di=1.265m. 如果不采取四角罐道或刚性罐道稳罐措施,由 现场测定结果表明,空箕斗停在一水平装载位置时 最大扭摆量约为/2,在装载煤流冲击力作用下, 箕斗最大扭摆量可为3.由此可见,在中间水平 产生如此大的扭摆量,箕斗很难进入规定的正确位 置.装载设备的摆动溜煤嘴也不可能自由伸人箕斗 的进料口,无法进行正常装载,必须装设中间水平稳 罐装置,设法减少箕斗的扭摆量,达到稳定箕斗的目 的. 3钢丝绳罐道中间水平箕斗稳罐装置 如前所述,中间装载水平罐道绳的刚性系数最 小,同时装载煤流对提升箕斗的水平冲击负荷大是 导致箕斗扭摆量大的主要因素.所以限制箕斗扭摆 仅考虑提高罐道的刚性是不够的,还要设法改善提 升箕斗装载时的受力状态.理论验算和实测资料表 明,利用一260水平装设一组罐道定位装置,可以使 罐道绳的刚性大大增强.其弹性反作用力矩足以克 服箕斗的偏扭力.定位装置在效果上相当于固定 点.在容器的中心位置钢丝绳罐道受水平集中力作 用时,其罐道绳的刚性系数. ::2882N/m111J,一T/TT,一一 L,1L—L,1 事实上在每个箕斗的4根罐道绳中,只能在靠 近井壁的2根装设定位装置,这种情况下罐道组对 提升中心的弹性反作用力矩 由计算可知,罐道绳的最小刚性系数K>500M=2(K+K2)D=9156Nm —… 134 第29卷第6期箕提丝绳堡主垩叠鳇苤量盟窒二二堕塑:笠::鱼 不考虑装载因素的影响,提升箕斗的扭摆量 == 0.o333m 根据实测在装载煤流的冲击作用下,箕斗的扭 摆量为3U:0.1m.可以看出,在一260水平装设罐 道定位装置后,箕斗在中间水平装载时角点的位移 量仅为原来的1/3,所以在中间装载水平不需要装设 四角罐道或活动刚性罐道,箕斗的稳定性也能够满 足提升要求.因此柳新煤矿主井箕斗在中间水平稳 罐是通过对罐道定位来实现的.罐道定位采用机械 手形式(见图1),下面简称机械手. 机械手的回转轴4支承在固定槽钢的轴承体 上,当箕斗在中间水平装载时,电动推杆1伸出,推 动摇臂3绕轴4朝罐道绳方向旋转90.,与此同时机 械手的张口已将罐道绳推正.闭合连杆铰接机构 8,锁杆5压缩四连杆6合上机械手并自锁起来.对 罐道绳的抓持力可达10kN左右. 图1稳罐装置结构图 1.电动推杆2.大连杆3.摇臂4.回转轴5.锁杆6.四连杆 7.弹簧8.连杆铰接机构 当箕斗由中间水平更换到下水平提升时,应首 先打开连杆铰接机构,使锁杆复位.机械手瞬时被 弹簧拉开.在电动推杆缩回的同时摇臂回转90.,使 机械手迅速脱离罐道,移向井壁(如图虚线所示)与 箕斗保持500,600?狮的间隙,保证箕斗在此全速 通过的安全.同时稳罐执行推杆需要与深度指示器 的过放开关相联锁,机械手不退回,装载箕斗只能上 提,不能下放,防止撞坏机械手. 4技术经济效益分析 柳新煤矿中间水平稳罐装置投入使用后,简化 了井简装备,有效地解决了中间水平装载和通过的 问题,保证了提升安全.该稳罐装置可以有效地限 制容器摆动量,减少环节,缩短一次提升循环时间, 提高提升能力,每年可以增加产量约20万t,新增经 济效益5000多万元.另外推杆技术性能稳定,自 锁性好,工作可靠;由于每个提升循环都避免重复 加,减速和爬行,节省消耗在电阻上的大量电能.经 工业性试验表明:该中间水平箕斗稳罐装置操作简 单,维护量小,减少了运行时间和电耗,可以大幅 提高提升能力,有良好的推广应用价值. 参考文献: [1]周辉.立井钢丝绳罐道中间水平稳罐装置研究[J].煤矿机电, 2002(4):15—20. [2]陈复辉.立井钢丝绳罐道中间水平稳罐装置研究[J].江苏煤炭, 2002(2):20—21. [3]张绍元林丽敏张风和.对端面罐道罐笼中间水平稳罐装置的探 讨[J].煤矿设计,1995(3):34—35. [4]《煤矿安全规程》编委会.煤炭安全规程[s].北京:煤炭工业出版 社.2007. 作者简介:陈利强(1979一),河南平顶山人,2001年毕业于中国 矿业大学,现在读工程硕士,在中国矿业大学机电学院提升安全新技 术研究所从事矿井提升安全技术及装备的研究和推广工作,电子信 箱:qiang7906@126.coln. 收稿日期:2008—02—15 技术立企人才兴企质量强企品牌荣企 莱芜煤机公司自主创新成果丰硕 近日,在山东煤机集团召开的首届科技大会上,山东煤机集团莱芜煤机公司自主研发的步进式烧结机系统设计等3项成果荣获一等奖; N,16盘式加压过滤机等7项成果荣获二等奖;水仓清理系统等13项成果荣获三等奖,另有13名工程技术人员被评为"优秀科技工作者". 近年来,莱芜煤机公司坚持"科学技术是第一生产力"的战略思想,确立"技术立企,质量强企,人才兴企,品牌荣企"的发展战略,把提高自 主创新能力摆在突出位置,倡导"精,准,严,细,实,恒"的"六字"工作,在产品开发,产学研合作,技术管理,技术改造,体系运行等方面结出 累累硕果,为该公司经济效益持续增长奠定了良好基础. 在产品开发方面,为保证技术创新工作的顺利开展,营造勇于创新,敢为人先的良好氛围,该公司先后制定下发了《科技项目管理办法》和 《科技成果奖励办法》,为技术创新工作搭建了良好的政策平台.仅1991,20O6年,完成新产品鉴定22项,获国家专利32项,主持编制完成国 家行业标准3项.加压过滤机被认定为"中国知名过滤机十佳品牌",并获"全国用户满意产品"称号,烧结机被认定为"中国知名烧结机十佳名 优品牌","兴华牌"商标被评为"山东省着名商标". 在产,学,研合作方面,积极探索新模式,研究通过技术人股,资产重组等模式与院校和科研所单位搭建研发中心,形成利益共享,风险共担 的创新联盟,建立长效稳定的合作机制,完善技术创新管理体制和分配激励机制,导人了绩效工资制.目前,该公司与中国矿业大学,山东大 学,山东科技大学,平顶山选煤设计研究院,济南煤矿设计研究院,武汉科技大学等十多家校,院,所建立了长期稳定的合作关系. 在技术管理和技术改造方面,技术人员的技术创新理念和市场服务理念得到转变,创市场,闯市场的积极性有很大提高.技术人员先后参 与市场定货和销售服务120人次,其中56个项目定货成功,涉及定货额达15000万元.在内蒙古泰生2×90m2步进式烧结机项目定货中,工程 技术人员发挥了重大作用,充分运用技术导向的优势,取得了这一重要项目的定货成功,是"反客为主"营销方法的典型成功案例,为今后以技 术创新引领市场创造了新的经验.同时,该公司不断加大技术改造力度,完成压滤机,破碎机专业化生产线,整合理顺成立了自主经营为主的 新型压滤机公司和破碎机公司,经过投产运行,取得了明显的经济效益.据统计:1998,2006年,该公司完成新产品设计,重大改进,系列化设 计,引进,特殊设计项目282项. 在体系运行方面,IS09001质量管理体系,18014001环境管理体系,"CCC"认证体系,国家IS010012—2003测量管理体系,IS018001—1999职 业健康安全管理体系等长期保持有效运行.质量管理,质量检查,计量管理等工作得到加强.大力加强技术中心建设,保持了"省级技术开发 中心"荣誉称号.苗成标供稿 一 135—