王国锋
淮河能源，安徽淮南 232001
摘要：煤矿立井提升机主要是箕斗井绞车，时常会发生煤卸不尽继而留有滞煤，下行至装载站再次装载后出现超载的现象。为了准确判断提升机超载，对超载原因进行分析，并结合现场案例，提出立井提升机超载防范措施。
关键词：立井提升机;二次装载；超载;防范
0发生超载的主要因素及危害
提升机卸煤机理是箕斗运行到卸载站，扇形门打开后，煤流受自身重力影响，顺箕斗底板方向卸荷，卸载过程没有外动力给煤流加速。在容器内部衬板因摩擦、煤流冲击出现破损时，卸煤就不顺畅，容器会滞留有余煤；煤质发生变化，显粘性时，也会有余煤滞留在容器；煤流中夹杂矸石、铁器、木料，堵塞卸煤口，同样也会增大卸煤阻力，阻碍卸荷，休止时间内煤就卸不完，若装载完成后就会发出提升机运行指令，而此时井上口容器却没卸完。出现上述3种现象，未卸尽容器运行到装载站，继续装载就是所谓的“二次装载”，发生提升机超载事故。此外，提升机运行到装载装煤后，突遇系统停电等故障时，因为上位机关于提升机上下行信号因停电已丢失，操作工忙于恢复运行，也会忙中出错造成失误，给已装载的容器再次装载。
提升机发生超载后，一是电机启动时，提升机司机需要操作闸手柄“憋”电流建立较大的力矩后，敞闸开车，否则启动时会反转，致使安全回路动作，启动失败。[1]由于憋电流建立力矩与敞闸配合不易掌握，经常会发生因起勾憋闸过电流超过过负荷定值或反转的紧急停车，而每一次反转的紧急停车，因负载侧容器下行，制动时制动闸与制动盘都会强烈摩擦，致使制动闸衬磨损，制动盘温度升高，严重影响制动力。二是电机过载运行，温升急剧升高，破坏电机绝缘，影响电机使用寿命。
1超载处置存在的问题
（1）安全保护不全或存在瑕疵。
目前关于提升机防止二次装载的超载保护主要是提升机电控“余煤检测”，保护原理是利用提升系统主绳、尾绳重量相等，在容器运行到井筒交锋位置时，提升机两侧静张力差即为本次运行的载荷，一般情况下等于设定的装载定量斗载荷。若下行侧容器有余煤，容器运行到交锋位置时，两侧的静张力差小于设定的装载载荷，此时电机电流（或力矩）小于正常载荷电流（或力矩），当两者的差值大于设定的阈值时，就会发出报警。但是2000年以前设计的部分提升机电控基本没有设计“余煤保护”，不能及时发现容器未卸尽的风险。即便有“余煤”保护，“余煤”信号没有发送到装载站控制系统，闭锁定量斗扇形门，而是采取声光报警甚至是紧急停车，处理措施很不科学。其次设计有“余煤”保护的提升机，电控系统发现“余煤”信号后，“余煤”报警信息可以屏蔽复位，操作工仍有可能失误再次装载，严格地说安全保护设计不能达到本质安全的要求。[2]
（2）关于超载的处理策略不科学。
提升系统发生超载后，迫于安全生产严格的追责问责制度，现场有“大事化小、小事化了”的瞒报心理，因此容易滋生铤而走险强行提升的想法。特别是现场如果有所谓的“经验人”回忆似乎有类似载荷成功提升的经历，会更加让人容易偏向强行上提。
（3）关于提升机的提升能力缺乏认识。
一是关于提升机安全载荷缺少正确的认识，如某台提升机的额定载荷20t，提升机最大静张力差230kN，余煤保护设计值5t，载荷在25t之内，提升机均不报警，正常提升，实际此时的载荷已大于最大静张力差，提升机防滑、制动性能都有所影响，对主提升钢丝绳、轴承、电机、电缆都是冲击。二是关于提升机负载特性认知有误区，立井提升属于位能性负载，任何转速下负载转矩TL总保持恒定或基本恒定，即与转速无关的负载，认为提升机发生超载时，选择低速运行，电磁力矩变大的理解是错误的。
[3]
2.防范、处置超载的措施
（1）科学定位提升机的安全载荷。提升机的安全载荷应取最大静张力差、电机允许载荷的最小值，并且通过防滑计算。关于电机的允许载荷，一般通过F=P/k?V计算,（P为电机功率，单位：kW；V为额定速度，单位：m/s；k为富余系数，大件提升时，选1.1，提煤时，选1.2）。[4]
（2）调整容器容积。一般情况下，容器的有效容积都比额定载荷情况下的容积要大得多，如果发生二次装载，装满的容器载荷将远大于提升机安全载荷，人工处理超载非常麻烦，安全风险也比较大。建议最好减少容器容积，即便发生二次装载，多装的煤矸自溢，也可避免人工在井筒处理。容积减少方法：一是减少容器长度，这种方式提升机钢丝绳长度随之需要调整，二是保持现有容器长度不变，降低容器箱体高度。减少高度计算方法：h=（Q0-Qr）/s?ρ
式中：Q0，正常情况下有效容积即容器装满情况下的载荷；Qr，提升机安全载荷；s，容器箱体横截面积；ρ，比重，煤的比重取1.3t/m3，矸石的比重取1.8t/m3。[5]
（3）完善提升机保护。余煤检测保护，一是在井筒中间即容器交汇处，提升机匀速运行状态，和正常载荷情况下的电流（力矩）比较，也可和本次提升装载站定量斗的称重载荷比较，超过阈值时，发出声光报警。余煤报警信号用途：闭锁装载站定量斗扇形门，即有余煤的容器运行到装载站后，不会继续装载。关于余煤信号复位，人工应不能对余煤报警信号复位，只能是装有余煤的容器上行至卸载区域完成一次卸载后，余煤报警才能自行解除。倘若一次卸载后容器内仍有余煤，在下行经过交锋位置将再次发出报警，闭锁定量斗扇形门。周而复始，直至余煤卸尽或余煤量小于设定值，这样设计的好处是避免人工桥接余煤保护。需要强调的是，余煤保护必须在手动、自动运行方式下都要投入。
以上是针对容器内有余煤，防止二次装载造成提升机超载而设定的安全保护，保护在容器运行到井筒交锋位置检测电流（或力矩）。考虑到如果确已发生二次装载，如何在装载区域及早发现，便于处理呢？
因为提升系统是主绳、尾绳等重系统，在容器启动后有部分时间是低速匀速爬行运行，此时段的电流和容器在井筒交锋位置匀速段的电流相差不大，而且基本保持不变，可对此段的电流（或力矩）与额定载荷电流（或力矩）做比较，以便较早地发现容器超载，相比较在井筒中间发现超载、采取卸荷等处置措施要容易得多。虽然电机反转、加速度给定与实际保护、速度给定与实际保护等理论上能够间接反映容器是否超载，但只有超载量达到一定值才能动作。[6]
3结论
本文从现场实际分析了发生提升机二次装载、超载的因素、危害和防范措施，特别是对提升机相关安全保护提出了完善意见，实际运行效果好，很好的解决了煤矿提升机超载的问题。
参考文献
1.马小亮.大功率交交变频交流调速及矢量控制。
2.王清灵，龚幼明.现代矿井提升机电控系统。
3.陈伯时.电力拖动自动控制系统。
4.李玉瑾.多绳摩擦提升系统动力学研究与工程设计。
5.秦宝.矿井提升系统动载响应因素分析.《煤矿机电》2020年第04期。
6.王力生.深部立井提升系统平衡扁尾绳的保护装置改进设计.《煤矿机电》2020年第02期。
作者简介：王国锋（1967年），男，安徽淮南人，淮河能源集团煤业公司副总经理，高级工程师，本科，1991年毕业于淮南矿业学院工业电气自动化专业，主要从事矿井机电运输装备方面的工作。发表论文：Carrousel 2000氧化沟在矿区生活污水处理中的应用，《能源环境保护》；基于Matlab的异步电机变频调速系统的仿真研究，《淮南工业学院学报》。