下载文档原格式
副井提升系统智能化运行技术研究发布时间：2022-11-08T07:27:04.435Z 来源：《福光技术》2022年22期作者：裕海东[导读] 目前，国内外对煤矿多绳提升机车房无人值守，提升机智能云控进行了比较充分的研究。
安徽神源煤化工有限公司安徽淮北 235135摘要：我国现有的2万多座井工开采煤矿，其中大部分矿井都采用多绳摩擦提升的工作方式。
矿井提升系统做为矿山安全运行的咽喉要道，承担着矿井提矸、提人、材料运输，安全生产救援等重要任务。
副井提升系统智能化运行技术研究，有利于配合矿山减员增效，减少井口故障率，同时提高整个副井提升机电控的智能化程度。
副井提升系统智能化运行技术研究，能有效地避免视野盲区，减少操作错误，同时通过云控技术，能多元化对电控进行诊断，减少提升机电控的故障率和非计划停机时间。
关键词：提升系统、智能化、预判预防1 提出背景与意义目前，国内外对煤矿多绳提升机车房无人值守，提升机智能云控进行了比较充分的研究。
提升系统做为矿山安全运行的咽喉要道，承担着矿井提矸、提人、材料运输，安全生产救援等重要任务。
为了缓解企业人力资源紧张的局面，改善劳动者工作环境，进一步实现无人则安、少人则安的高效、安全的运行管理模式，副井提升电控系统智能化运行技术研究就显得十分重要，通过技术研究，最终实现远程就地“无人值守”；同时为了实时掌控副井提升系统的设备的运行情况和工艺状态，需要部署智能化运行技术平台。
通过对副井提升系统智能化运行技术的研究，不但能大大缓解人力资源紧张的局面，同时能大大提高操作人员在井口操作的安全视野、提高副井提升系统的运行安全。
副井提升系统智能化运行结合井口信号系统，让操作变得更加轻松、安全、高效，通过智能化运行平台的搭建，能高效的提高设备的检修质量和处理问题的实效性，减少提升机电控系统的故障率和停机率，大大降低对电控维护人员的综合素质要求。
淮北矿业集团作为传统的大型矿业集团，很多矿井都投入运行几十年，副井提升系统智能化运行技术研究，能切实提高矿井提升工作的可靠性和安全性，减员增效，减少故障率，提高智能化运行程度。
前言煤炭资源是当今工业社会运行发展的基础能源和重要原料，煤炭产业在我国国民经济发展中占有举足轻重的地位。
建国以来，煤炭作为一次能源在我国一直占有很大比重，并将在可预见的时期内保持其不可替代的主导地位。
随着社会的发展，煤炭资源的开采与供给显得愈加重要，直接影响我国经济发展的速度，更是我国整个工业系统稳定运行的前提保证。
我们在平顶山煤业（集团）有限责任公司四矿毕业实习期间，认真的考察了该矿的液压站保护装置。
在实习中我们发现，该矿的大部分设备都比较陈旧，在液压站设备的监控和保护装置中，仅仅配置了简单的温标式液位—温度计和普通的压力表，由人工进行检查、巡视，在液压站出现问题是，也仅依靠报警指示灯进行报警，对液压沾设备的维修周期和故障处理都是凭维护管理人员的经验来确定。
针对这种现象，我们认为这与现代化的大型企业的设备管理水平很不相称，同时与我们企业当前进行的信息化管理思维不符。
基于重大的现实意义，我们选用单片机设计“液压站工作状况监控系统”，是期望在现有综合后备保护器的基础上实现更强大的安全强制功能，能够实施更精确的在线监视功能，为煤炭行业的安全生产提供更可靠的自动保护装置。
这次设计是针对平顶山煤业（集团）有限责任公司四矿的液压站而设计的，主要对现场液压站工作过程中的温度、压力进行检测。
由于该矿原始资料的缺乏及本人理论水平的有限，在设计过程中难免会出现不少问题，希望得到老师和读者的批评指导，同时在此向在设计中给与我们极大帮助的老师和同学表示衷心的感谢！2007年6月摘要本课题在充分的分析了目前国内外液压站自动化综合保护系统现状的基础上，针对系统集成化程度不高、系统的扩充性差，且系统的组建均为有线方式的特点，本课题提出了一种新的液压站设备自动化综合保护系统—基于WMIS的液压站自动化综合保护系统。
在“液压站工作状况监控系统”的研究工作中，采用了先进的系统总体技术和模块化的设计思想。
提出了一种新的液压站设备自动化综合保护体系结构和方法，该方法可以有效的集成检测技术、传感技术、自动控制技术、通信技术、计算机技术等多类现代先进技术。
副井井塔施工技术分析摘要：煤矿井塔工程是一座煤矿的核心工程，尤其是副井井塔，承担着煤矿井下设备垂直运输，煤矿工人上下井的重要任务，是一座煤矿的标志性建筑。
在煤矿建设期间,由于井塔施工受井筒位置的限制,同时要及时为井筒装备安装提供施工条件,在三类工程交替施工时,井塔往往成为影响矿井投产的关键工程。
同时井塔工程具有主体结构高耸、主梁截面大、楼层高、预留预埋多、工期紧等施工特点，因此,如何加快井塔施工速度,保证施工质量,保证安全，满足生产和煤矿建设的要求,将成为煤矿地面建筑施工中极为重要的问题。
本文主要针对高耸的主体剪力墙结构如何施工，六七百平米的作业面如何快速的组织施工，4m高的大梁如何支撑，最高24m高的楼层梁板如何搭设支撑架，如何保证绞车大厅4m高预埋套管的精度这些施工难点，对近期施工过的三座井塔采用的不同的施工工艺进行对比分析，通过分析、总结，在巴拉素煤矿副井井塔工程采用的“液压爬模”“钢木组合大模板”“钢平台作施工平台”“高精准预埋套管安装”等施工工艺在工期、安全、质量、经济效益等方面均得到了良好的效果。
关键词：液压爬模；大模板；钢平台；对比分析；1.副井井塔的工程概况自2015年以来，我共组织施工了三座副井井塔，分别为2015年施工的内蒙古广联煤化有限责任公司红庆河煤矿的副井井塔工程，建筑长度为28.7m，宽度为25.8m，建筑总高度70.5m，建筑面积4300㎡，建筑体积45000m3，地基处理为钢筋混凝土灌注桩，C30混凝土；基础为钢筋混凝土筏板基础，C35P6抗渗混凝土；主体结构为钢筋混凝土剪力墙结构，C35混凝土，共六层；球型网架屋面；2019年施工的内蒙古联海煤业有限责任公司白家海子煤矿副井井塔工程，建筑长度为28.7m，宽度为25.8m，建筑总高度70.5m，建筑面积4300㎡，建筑体积45000m3，地基处理为钢筋混凝土灌注桩，C30混凝土；基础为钢筋混凝土筏板基础，C40P6抗渗混凝土；主体结构为钢筋混凝土剪力墙结构，C40混凝土，共六层；球型网架屋面；2020年施工的陕西延长石油巴拉素煤业有限公司巴拉素矿井副井井塔工程，建筑长度为25m，宽度为24.5m，建筑总高度69.5m，建筑面积4200㎡，建筑体积43000m3，地基处理为钢筋混凝土灌注桩，C30混凝土；基础为钢筋混凝土承台基础，C40P6抗渗混凝土；主体结构为钢筋混凝土剪力墙结构，50.7m以下采用C40混凝土，50.7m以上采用C35混凝土，共七层；球型网架屋面；1.施工方案的对比分析2.1副井井塔的特点及施工的难点主体结构高耸、主梁截面大、楼层高、预留预埋多、工期紧是井塔施工的特点；高耸的主体剪力墙结构如何施工，六七百平米的作业面如何快速的组织施工，4m高的大梁如何支撑，最高24m高的楼层梁板如何搭设支撑架，如何保证绞车大厅4m高预埋套管的精度是井塔施工的难点。
副井绞车液压制动系统安全运行在线监测装置一、项目名称副井绞车液压制动系统安全运行在线监测装置二、任务来源高庄煤矿副井绞车主要担负着矿井人员、矸石、材料、设备的提升。
绞车主机采用中信重型集团生产的JKMD-3.25×4(I)E型落绳摩擦提升机，钢丝绳直径32mm，滚筒直径 3.25米，最大运行速度5.95m/s，整个行程253.3m,配用兰州电机厂生产的YR--630--12-630KW/6000V交流电动机。
该绞车盘闸制动系统由盘式制动器和液压站两部分组成。
通过液压系统控制盘式制动器的开合，实现绞车正常运行与制动。
盘式制动器是各种保护的最终执行者，是绞车安全运行保障环节中极为重要的一环，盘式制动器的故障会导致严重事故发生。
在传统的盘闸制动系统中,保证系统正常工作的途径有：设置闸瓦磨损开关、制动油过压保护继电器，并把它们的触点串入提升机系统安全回路，实现安全制动；设置制动油过热保护继电器并把其触点串入提升信号回路，实现提升信号禁止；提高盘闸制动系统额定制动力与需求制动力之比，增加设计安全性。
由于矿井生产能力和矿井自动化程度的大幅度提高，其监测系统已远远不能满足安全生产的需要，且原系统由于没有液压在线监测装置，安全性能小，液压制动系统出现故障后，查找故障点和处理故障比较困难。
为了能够直观的观察到各闸的间隙大小以及各闸的贴闸油压值，我们决定安装液压制动系统安全运行在线监测装置。
以解决液压制动系统的监测问题。
三、总体思路制动系统是绞车各种动作的控制系统，是命令的直接执行者。
“液压制动系统安全运行在线监测装置”以闸瓦间隙和油压作为直接监测量，通过安装非接触式位移传感器获得各闸瓦的动态间隙值，通过在安装油压传感器测得相关油路油压值，结合两者来对各种情况进行判断和监视。
在信号采集和融合方面，采用信号采集卡，能够充分满足系统监测的使用要求。
总体来说在线监测系统主要由位移传感器，压力传感器、信号采集卡、工业用计算机及相关配套器件组成。
监控系统组成框图四、液压制动系统安全运行在线监测装置系统组成液压制动系统安全运行在线监测装置从原理上可分为信号采集部分，信号预处理部分和数据分析处理及主体监测画面部分。
信号采集部分主要由安装在闸瓦基座上的位移传感器和焊接在油管上的压力传感器完成信号的采集，为了更准确监测相关被测量的故障情况，本系统中接入控制台的电磁阀信号，作为判断状态的一个依据。
所以信号采集部分主要采集现场的闸瓦动态位移值、相关油路油压值及电磁阀的通、断状态。
信号预处理部分是将传感器采集到的信号，先经过与传感器相配套的前置器进行信号的转换和放大，输入到信号采集卡，通过采集卡的模拟量通道和数字量通道，可以将信号融合变换成能够进入计算机进行处理的信号，由标配的信号线将所有采集信号输入到计算机中。
数据分析处理及监测画面，主要由监测软件完成，由“系统监测”、“过程趋势”、“报警查询”、“系统调试”、“退出运行”几个大部分组成。
五、硬件及各器件的安装1 、压力传感器的安装确定安放位置：安放位置电流型油压传感器根据液压站的情况来确定传感器的安装位置，主要做到两个方面：一是能够测出液压站输油管输出的总制动油压，选择适当的位置来实现；二是能够分别显示固定滚筒和游动滚筒的实时油压值，选择适当的位置安装来实现。
2 、电磁阀的信号的引入为了判断绞车的工作状态，将电磁阀信号从绞车主控台中引出，融合到此监测系统，结合电磁阀在不同状态下的通、断图来接信号，接入接线盒以后，采用继电器进行转换。
并随油压信号、位移信号一起进入计算机进行处理。
3 、电涡流传感器探头的安装（1）探头的安装间隙（探头端面到被测体端面的距离）安装探头时，应考虑传感器的线性测量范围和被测间隙的变化量，当被测间隙总的变化量与传感器的线性工作范围接近时，测量时要根据位移往哪个方向变化或往哪个方向的变化量较大来决定其安装间隙的设定。
当位移向远离探头头部的方向变化时，其安装间隙应设在传感器的线性近端；反之应设在线性远端。
（2）探头安装间隙的调整方法将探头、延伸电缆、前置器连接起来，并给传感器系统接上电源，用精度较高的万用表监测前置器的输出，同时调整探头与被测面的间隙，当前置器的输出等于需要安装间隙所对应的电压或电流时，拧紧探头的两个紧固螺母固定探头即可。
在探头端面和被测面之间塞入设定安装间隙厚度的塞尺。
当探头端面和被测面压紧塞尺时，紧固探头即可。
4、电涡流传感器系统的连接将探头、前置器、以及供电电源连接。
传感器系统的连接前置器与探头 / 延伸电缆的自锁连接左手扶紧前置器，右手握住探头 / 延伸电缆的自锁接头顺时针旋转，发出“带有轻微咔嚓”的一声即可拧紧（连接可靠）。
探头与延伸电缆自锁接头的连接将探头的自锁插头拧进延伸电缆的自锁插座，顺时针旋转几圈，发出带有轻微“咔嚓”的一声即为拧紧。
六、液压在线系统的操作进入软件界面以后，便可以使用系统对绞车工作相关参数进行监测。
可以看到系统共由几部分组成。
点击“系统监测”按钮，可进入系统监测的主画面，直观地可以看到各个闸瓦的间隙值，最大间隙值，贴闸油压，各个电磁阀的带电状态，油路的状态，系统的工作状态；以及闸瓦的开、合动作，电磁阀的通断动作，各油路油管是否过油的显示。
点击“报警查询”按钮，可进入两个查询表格，分别对系统曾发生的故障情况的查询和曾测量并记录的贴闸油压值的查询。
这两个查询表格都是手动查询，需要查询时，首先得设置查询时间，在表格的下面是以下拉列表的形式提供了时间选择器，可依次对查询起始时间的“年、月、日、时、分、秒”和查询终止时间的“年、月、日、时、分、秒”进行选择设置，系统便将此时间间隔内发生的故障情况或贴闸油压列表显示出来。
点击“过程趋势”按钮，在屏幕上将显示九个波形趋势图，它们分别显示测量的8个闸瓦间隙的变化趋势和4路油压的变化趋势。
点击“系统调试”按钮，可进行系统相关参数的设置，其中包括系统采集基本参数设置，各个故障产生的设定值，合闸次数的显示，闸瓦间隙初始值和实测值的显示等。
七、测量方法（1）间隙值：可以直接观察读取“系统监测”画面的间隙值，此值为实时测量值。
本系统间隙值的监测是可以自动校准的，即在提升机每停车一次，本系统软件自动记录一次各闸瓦位置的初始值，并记录在“系统调试”界面的闸间隙初始值一栏内，当提升机开启以后，实时测试每一时刻的位移值并与初始值进行比较，以此得到实时闸间隙值。
（2）油压值：可以直接观察读取“系统监测”画面的油压值，分别处于4个油路上，此值为实时测量值。
（3）最大间隙值：可以直接观察读取“系统监测”画面的最大间隙值一栏的数据，此值在每次提升机正常运行起来后更新，即提升机每开启一次，最大闸间隙便记录并显示出这一段时间内闸瓦间隙的最大值，闸间隙超限报警也便是判断此最大闸间隙值是否大于设定值。
（4）贴闸油压：由于油压在提升机开动和停止时变化很迅速，而贴闸油压作为一个瞬间值，所以测量很难做到实时监测。
然而本系统中能够方便地实现贴闸油压的实时测量，这也是一个突出的特点。
具体测量步骤如下：a. 先充油一次，待油压升高到恒定值时再回油，使油压降为0，此过程主要是做一次自动校准；b. 此时再充油，使油压上升到最大值，然后按下“系统监测”界面的“测试开始”（）按钮，以适当的速度（大约以每一次下降0.1MPa的速度进行，不可过快也不可过慢）开始回油，使油压逐渐降低，仔细观察主界面上贴闸油压一栏的数值，直到所有贴闸油压数值显示出来，等待油压降为0时按下“测试结束”按钮；这样一次测量过程完成；c. 测试结束后，如果对测量数据满意，则按下“确定”（）按钮，可将测得值写入归档数据库；d. 如果对测量结果有怀疑，想得到上一次测量的贴闸油压，按“取消”（）按钮，可以直接将上一次的测量值读出来显示在主界面贴闸油压一栏；e.可重复上述步骤多次测量；f. 在没有按下“测试开始”按钮的情况下，按“确定”按钮，都是将当前值重新写入归档数据库，请避免多次连续点击“确定”按钮。
（5）系统总制动力矩：在已经测好贴闸油压的基础上，可根据系统自带的计算子程序将系统总制动力矩计算并显示在主界面上制动力矩一栏。
同时利用渐开线形机构和专用油压千斤顶装置实测滚筒转动瞬间的静力矩，用此值与计算值进行核准；建议定期测量静力矩，在更换闸块或调整闸间隙后也及时实测静力矩。
（6）空行程时间：如想模拟监测空行程时间，必须是在罐笼已经走到井口，且紧急制动下才能测到真实值，不能打到维修档上代替此测量条件；在罐笼即将走到井口时实施紧急制动，空行程时间的实际值便会显示在对应栏中。
（7）制动闸使用次数：当制动闸每抱合一次闸盘，此值便加1，通过读取“合闸次数”一栏数值便可知道制动闸的使用次数，并可依此来分析判断碟形簧的使用情况甚至疲劳疲劳破坏的可能性。
当更换新的闸块时，可按下各对闸合闸次数值后的“清零”按钮实现记录次数清零，重新记录新闸块工作次数。
（8）故障情况本系统采用两种方式同时显示系统故障情况，一种是语音报警，通过系统配置的音箱语音提示故障发生情况；一种是文字显示故障情况。
语音报警提示操作者故障产生的对象，文字显示具体显示了故障发生点和故障发生的原因。
出现哪种故障，对应项目前面的指示灯会由绿色变为红色以提示操作者（如图中就表明1.46和4.20两个监测值超限）。
（9）系统复位本系统中各个故障情况都以文字和语音的形式提示操作者，所以一旦发生故障，应查明故障原因并及时进行处理，在每次故障排除之后且确定油压已降为0时（即已经停车的状态下），按下“系统监测”画面左上方的“系统复位”（）按钮，才能消除故障显示信息，状态表才能重新显示“系统正常”。
如果在提升机正常运行情况下按下“系统复位”按钮，很容易造成故障信息显示紊乱。
（10）问题处理系统如果出现故障而又未进行相应处理，则故障信息会一直显示在界面上，对于发生的意外死机及系统软件动不了等情况，可以点击主界面右下方的“退出运行”按钮，退出系统软件并重新启动软件，可以消除此类情况。
在特殊情况下可以按下计算机“重启”按钮，重新进入监测系统即可。
八、液压在线运行情况高庄煤矿副井绞车液压在线监测系统自从2008年2月投入运行以来，现已实现正常运行。
绞车液压制动装置由作为执行机构的制动器和作为传动装置的液压站组成，它的安全可靠运转直接关系到矿井的生产和矿工的生命安全，虽然煤矿大型设备本身有一些保护措施，但由于煤矿生产的复杂性、环境的恶劣性，有些保护未达到预期效果，致使设备安全制动失灵，导致过卷、过放、断绳、罐坠入井底和冲上天轮等，发生人员伤亡和设备损坏重大事故，很有必要提高煤矿大型设备制动装置的可靠性。
制动装置中制动器和液压站之间是一种串联关系，因此制动装置的可靠度是指制动器的可靠度和液压站的可靠度的乘积。
