矿井提升安全监护技术及相关装置

成果名称

矿井提升安全监护技术及相关装置

申

报

单

位

名称

中国矿业大学

通讯地址

江苏徐州

邮政编码

221008

联系人

肖兴明

电话（区号）

3883720(0516)

电子信箱

XL6265@cumt.edu.cn

传真（区号）

3885179(0516)

完成成果单位

1．中国矿业大学

成果类别

新技术    新工艺     新方法    新设计

新产品    新材料     新品种    其  它

成果水平

国际领先  国际先进   国内领先  国内先进

成果来源

国家计划  省部计划   其  它

成果评价方式

      鉴  定    验  收     专  利    其  它

成 

果 

简

介

（主要包括：立项背景、成果特点，创新性，成果水平，应用效果及推广前景等，2000字）

矿井提升机是机、电、液一体化的大型机械，是矿井生产的咽喉，其运行安全性直接影响着矿井的生产能力和人员、设备的安全。因此，国内外对提升的安全问题都极为重视， 目前已开展的主要工作包括三个方面：一是制定有关提升运行安全法规，如英、德、美、法、南非、前苏联和我国都对此制订了相应的法规；二是采用定期维修和定期检测；三是研制状态监测和后备保护装置，该方面国外的代表性成果有ABB公司、GHH公司和SIMAG公司的提升机监控系统，他们已实现了提升系统中大部分参数的监测和控制， 国内开发和研制的提升机状态监测或后备保护装置大多是为煤炭系统所提出的八项后备保护而开发的，采用的主机多为单片机系统，信号大部分是取自提升机原系统的继电器或控制接点。

尽管提升机安全监护已取得了一些成果，但仍存在以下几个问题：

    1．对事故的机理研究未能引起足够重视，导致有些监测参数选择不够合理，如目前国内外的监测均无对制动器参数的全面监测、摩擦提升无滑动保护等。

    2．对诱发故障的初期状态无有效的监测手段。

3．对已发生事故的过程无记录，很难找出事故发生的基本因素，这样不能对事故的原因进行科学的分析，导致某些事故重复出现。

本项目就是针对国内外监护装置存在的问题、煤矿生产中对提升安全的要求，开展对提升机运行状态和制动器工作状态的监护。该项目的研究成功可减少和避免事故发生，使提升机处于安全高效的运行状态；同时，有助于引导提升司机正确操作、提高维护质量、实施状态维修，为分析故障和处理故障提供了有效的措施和手段。

按照故障诊断和安全系统工程的理论，事故的发生都是经过故障初期状态、故障发展和事故发生过程；要对事故进行科学的分析，必须对事故的发生过程有全面的了解；要避免系统事故的发生必须首先解决关键部分的故障；要避免操作失误必须对操作者进行培训和进行操作提示；状态监测是避免事故和实现状态维修制度的基础。因此，我们对安全监护的思路是：通过现场调查了解提升机运行安全状况，确定影响安全的因素和故障；通过故障机理分析确定监测的特征参数和特征值；以状态监测为基础，以过程记录、操作提示、预警为手段，以报警和保护为保证；在系统的硬件设计上，充分考虑到今后系统功能的扩展和不同层次的技术要求，保证系统软硬件功能的升级，最终达到提升机监护系统一体化。

本项目的特点是：

    1．在理论与实验研究的基础上，提出了矿井提升机所应监测的内容和监测方法，使监测和保护具有较强的针对性。

2．以工控机为核心的监护装置对制动器和提升运行状态进行在线监测，对制动器和运行状态具有显示和报警，对司机的操作具有提示作用，采用硬盘记录具有"黑匣子"功能；采用菜单提示、在线帮助、功能键操作，便于现场人员使用。

3．由于对运行速度有关参数采用了光电编码器、与运行距离有关的参数采用了接触开关和霍尔元件，使其保护与提升机原系统构成了冗余系统，既避免了监护系统安装调试的误动作又提高了系统可靠性。

    4．对与极限值有关的故障实现了故障在线诊断。

应用情况：

     研制的两套监护装置均在煤矿现场得到了应用，起到了减少和避免事故的发生、缩短维修时间的作用，具有较好社会、经济效益。

  1）提升机安全监护装置的功能和技术指标   

    功能:

    标准速度图的构成、运行参数的计算及屏幕显示；

    运行速度图的实时跟踪监测和显示；

    深度指示、运动学参数屏幕显示；

    对过卷、过速、加减速预警提示、超限报警显示；

    制动器正压力的在线监测和显示；

对各制动闸开合状态的监测、显示；

    闸瓦间隙超限报警；

    制动空动时间和二级制动延时时间的监测和显示；

    对制动器的重要参数、运行速度图及参数的存储记忆和查询；

    对运行故障的存储记忆和查询；

    速度和制动控制回路的故障诊断、预测和保护。   

    主要技术指标：

    提升速度显示0～99.99 m/s；

    深度指示显示0～999.99 m；

    制动油压显示0～9.99 MPa；

    制动正压力显示0～9999.99 KN；

    空动时间显示0～99.99 秒；

    电源电压220 ±15%；

    2）摩擦提升滑动监护装置的功能及技术指标

    功能:

       提升过程滑动速度的在线监测，当出现危险滑动时，能显示滑动速度并具有声光报警；

出现危险滑动时能断开提升机安全回路实现提升机制动，并使钢丝绳制动机构制动钢丝绳消除滑动，实现滑动保护；

能实现手动和自动控制，通过液压力解除钢丝绳制动；钢丝绳制动力可调

技术参数：

    滑速监测范围   0~10m/s；

    滑速监测误差   小于3%；

    钢丝绳最大制动力  40KN；

    液压站压力      6.3MPa；

    环境温度       0~40C。