牛荣志
(1.太原理工大学 电气工程专业,山西太原 030024；2.山西晋煤集团长平公司运输部,山西高平 048400)
长平副立井提升机过卷过放缓冲装置改造
牛荣志1,2
(1.太原理工大学 电气工程专业,山西太原 030024；2.山西晋煤集团长平公司运输部,山西高平 048400)
对长平副立井提升机过卷过放缓冲装置进行更新改造，从原设计的钢丝绳式多盘式摩擦缓冲器改造为具有先进技术的专利产品--钢带式过卷过放缓冲装置，实现了工艺和技术的更新，为长平副立井提升机的安全运行和事故防范提出了优化方案，保证了长平副立井提升机的安全正常运行。
提升机 钢带式 过卷过放 缓冲装置
1 概况
虽然目前矿井提升系统有多种电器保护及后备保护，但由于过卷时罐笼速度快、制动减速度有一定限制，所以过卷事故仍时有发生，轻者影响生产，重者造成人员伤亡、设备损坏，严重影响矿井安全生产。根据《煤矿安全规程》第397条第三款规定“：在过卷高度或过放距离内，应安设性能可靠的缓冲装置。缓冲装置应能将全速过卷(过放)的容器或平衡锤平稳地停住并保证不再反向下滑(或反弹)。”长平副立井提升机原设计为BS型多盘式摩擦缓冲装置，是由中国矿业大学上世纪九十年代研制的专利产品，该产品存在一些不足，随着科学技术的发展，目前先进的HGJ-D/HGF-D钢带式立井提升过卷、过放缓冲装置已经技术成熟，并不断推广，为此经过市场调研，决定对长平副立井提升机过卷、过放缓冲装置进行改造。
2 改造方案
2.1 BS型多盘式摩擦放缓冲装置
图1
长平副立井提升机原设计为BS型多盘式摩擦缓冲装置(如图1)，是由中国矿业大学上世纪九十年代研制的专利产品，BS型多盘式摩擦缓冲装置主要利用多盘式摩擦做功来吸收过卷发生时提升容器动能的装置，其能量转换模式是把动能转换成热能，热能通过摩擦面释放出来。BS型多盘式摩擦缓冲装置用作防过放装置时，缓冲器安装于井底码头门附近的罐道梁上。对于每个提升罐笼来说，四台缓冲器分别安装于提升罐笼两侧的罐道梁上，四台缓冲器上缠有钢丝绳，钢丝绳的另一端吊着两个缓冲托梁，缓冲托梁位于罐笼正常停车位置下方，正常提升时罐笼碰不到缓冲托梁。过卷、过放时罐笼冲击在缓冲托梁上，带着缓冲托梁向下运动。缓冲托梁通过四根钢丝绳拉着四台缓冲器的卷筒转动，缓冲器给出一定的制动阻力，使得罐笼平稳减速停车。当绞车不断电或速度很大，罐笼继续上冲撞击罐道装置的托爪时，托爪能自动回缩，当提升罐笼继续上升到刚刚离开托罐装置即将撞击防撞梁时，托爪迅速伸出，从而托住下落的罐笼。托罐装置既具有托罐功能，又具有缓冲功能，整体结构简单、制动力稳定且易于调节;但碟型弹簧及摩擦副都位于卷筒内，虽然采取了防潮密封措施;整个缓冲器安装于防护罩内，在井筒淋水等恶劣条件下容易生锈失效;靠钢丝绳作为制动介质，长期处于恶劣环境中容易锈蚀;且使用环境湿度变化、摩擦面沾有油污、摩擦系数变化等，使过卷缓冲装置在过卷发生时缓冲效果不佳或者失效而造成事故。
2.2 HGJ-D/HGF-D钢带式立井提升过卷、过放缓冲装置
HGJ-D/HGF-D钢带式立井提升过卷、过放缓冲装置主要由弹簧组、套柱、塑变钢带、曲轨、横梁、压辊组、滑柱、逆止锁舌等组成(如图2)。该装置的主体单元由两个组合立柱与一根横梁构成，立柱像罐道一样固定在提升罐笼两侧的井架梁上。组合立柱由套柱2和滑柱7组合而成，滑柱7可在套柱2内滑动，两根滑柱7由横梁连接，滑柱2上装有压辊组6与逆止锁舌8，套柱2上装有曲轨4和塑变钢带3，套柱2上装的塑变钢带3穿过滑柱7，处于压辊组6之间，并与逆止锁舌8相连。
图2
该装置是利用金属材料的塑性变形实现吸能缓冲的，当过卷上升的罐笼在过卷距离内开始推动缓冲装置的横梁向上运动时，横梁横担着两根滑柱向上运动，同时逆止锁舌外侧的斜面受到固定(静止)套柱的下压而向内侧伸出，锁住顶在横梁之下的提升罐笼，使滑柱、横梁与提升罐笼锁联在一起，无论向上或向下都必须一起运动;同样，压辊组被固定曲轨压迫同时做水平移动，压辊组的运动使纵贯套柱、滑柱中心的钢带产生S形塑性变形，且在曲轨的曲线段内逐步增大，缓冲制动力也随之增大，当中间压辊行至曲轨之上部直线段时，制动力达到最大值，其后，滑柱无论是向上，还是向下运动，都受限于钢带本身恒定的变形力，也就是缓冲制动力或逆止力。在横梁、滑柱、塑变钢带、逆止锁舌、压辊组的联合作用下，过卷的提升罐笼可在允许的过卷距离内可靠地缓冲制动，停止上升后，即保持在该处不再反向下滑。一旦横梁被提升罐笼推至顶端，横梁将被套柱直接套住，此时横梁即起到防撞梁的作用，而钢带，逆止锁等不会受到冲击而保持完好，能够防止罐笼的回落，从而起到托罐装置的作用。此外，在提升罐笼的进入端，套柱有导入斜度，因此该装置还兼有罐道的功能。
3 改造后技术优点
3.1 制动性能可长期保持稳定
HGJ-D/HGF-D钢带式立井提升过卷、过放缓冲装置不受环境的影响，能在长期不动作的条件下保持其设计的制动力稳定不变。不像摩擦制动易受环境条件的影响，摩擦制动难以在长期不动作的条件下保持其所设计的制动力稳定不变，摩擦制动只使用于经常使用的条件下。
3.2 防止下滑及托罐功能可靠
逆止锁舌开始即被上升的提升罐笼强制推入罐笼盘体之下，之后随罐笼一起运动，实现全程防下滑和托罐功能(且罐笼自由回落距离极小)，而不是靠弹簧机构实现逆止和托罐。
3.3 逐渐加载，平稳安全
HGJ-D/HGF-D钢带式立井提升过卷、过放缓冲装置不是突然加载，突然加载对柔性提升系统及保护装置本身都会造成十分有害的冲击。
3.4 大幅度改善井架的受力条件
因为上述逐渐加载，更主要的是该装置通过套柱将缓冲制动力及防撞梁的受力分散到多层井架梁上，同时套柱本身也起到加固井架的作用。
3.5 塑性变形吸能，无反弹
钢带塑性变型，毫无反弹，避免了反弹对柔性提升系统带来的冲击荷载的威胁。
3.6 设备安装维护处理便捷
该装置多功能合一，结构简单，运行稳定，发生事故后便于处理，维护工作量极小。
4 创新点
HGJ-D/HGF-D钢带式立井提升过卷、过放缓冲装置由特殊材料的钢板制作，利用钢带的形变，把外部动能转换成金属晶格内能，达到缓冲的目的，不反弹，制动距离理想，适用速度高，制动力大，性能可靠，不易受恶劣环境影响，是一种理想的立井提升防过卷、过放缓冲装置。
采用HGJ-D/HGF-D钢带式立井提升过卷、过放缓冲装置，对提高提升机的安全保障有重大的积极意义，对防止因设备故障、人为操作等原因造成的过卷事故起到了防范的作用，避免了重特大事故的发生。
该技术十分成熟，目前在长平副立井投入使用，今后可在长平公司所有立井中推广使用，保障长平公司大型提升设备安全运行。
牛荣志(1983—)，男，汉族，山西阳泉盂县，本科，机电工程师，毕业于武汉理工大学，就读于太原理工大学电气工程专业，在山西晋煤集团长平公司运输部工作。
