多绳摩擦提升机提升钢丝绳更换新工艺探讨

工业技术
科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald
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DOI：10.16660/ki.1674-098X.2018.16.101
多绳摩擦提升机提升钢丝绳更换新工艺探讨
王文见
(河南焦煤能源有限公司九里山矿 河南焦作 454000)
摘 要：多绳摩擦提升机提升钢丝绳更换的难度很高，而传统的换绳方法主要采取稳车多绳或单绳牵引的方法。

矿用立井多绳摩擦提升机提升钢丝绳的换绳作业耗时耗力，从而严重影响了矿井安全生产目标的实现。

为了弥补传统换绳工艺的缺点和实现快速、高效、安全更换钢丝首绳，本文介绍一种BHS型多绳摩擦提升机提升钢丝首绳快速更换装置（简称BHS型快速换绳装置）。

关键词：BHS型快速换绳装置 多绳摩擦提升机 钢丝首绳
中图分类号：TD523 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2018)06(a)-0101-02
依据《煤矿安全规程》，矿用立井钢丝绳的使用年限应≤2a。

可见，定期更换多绳摩擦提升机提升钢丝绳非常重要。

多绳摩擦提升机提升钢丝绳更换的难度很高，而传统的换绳方法主要采取稳车多绳或单绳牵引的方法，即先分别在井口、井底绑住提升容器，再在井口平台上利用导绳轮和稳车连接新、旧绳，然后回收和更换新钢丝绳，并打压调绳和试车。

为此，本文介绍一种BHS型快速换绳装置，具体介绍其结构原理、工艺流程、应用优势、安装与使用注意事项。

1 BHS型快速换绳装置的结构原理
BHS型快速换绳装置主要由电控箱、液压站、导向轮、
行走机构（或称步进送绳机构）和防跑绳装置等组成。

其中，防跑绳装置的双摩擦副楔形块具备安全自锁功能，即可在钢丝绳超速运行或停电时快速抓捕钢丝绳，从而保证了钢丝绳的安全可靠运行；行走机构由步进移动与固定装置组成，且两者既可以交叉闭锁控制，又可以调控夹紧力与开闭环状态，从而有效解决了张力失衡、防摽、防缠绕、送绳和引绳等问题。

另外，BHS型换绳装置采用的是PLC控制方式，且提供了自动、手动两种控制手段。

自动控制系统可对BHS型快速换绳装置的运行全程进行监测和监控，以使绞车实现在松闸不动作的条件下多绳自动同步更换。

在BHS型快速换绳装置液压控制中，假设1、2、3分别为M型、O型和Y型三位四通换向阀；4为液控单向阀；5为可调单向节流阀；6为不可调节流阀。

研究发现，BHS型换绳装置尤其适合用在四绳摩擦提升机中，且其步进固定与移动装置具备夹紧功能，即：油泵停运时，装置的夹紧部分夹紧并抱死钢丝绳。

液压油泵运行时，液压油同步流到2、3、4阀，而当操控3阀时，液压油经液控单向阀流进油缸，且步进固定装置松开夹紧部分；当操控2、4阀时，液压油经液控单向阀流进油缸，且步进移动装置的夹紧部分将钢丝绳夹紧并按1m/s的速度前移，同时下放旧绳。

当步进移动装置行至极限位置后，操控2、3、4阀，且步进固定装置的夹紧部分将钢丝绳夹紧，此时步进移动装置停运并松开其夹紧部分，同时向后运行并停在初始位置上，从而循环往复直至成功更换钢丝绳。

2 BHS快速换绳装置的应用研究
2.1 案例概况
2015年8月，某煤矿的技术人员通过深入实地调查发现，该煤矿副立井的多绳摩擦提升机提升钢丝绳的换绳装置存在速度慢、缠绕等应用问题，从而严重影响了矿井生产进度的加快。

为了提高矿井生产效率，拟用BHS型快速换绳装置，即其工作原理为：在保证新绳完好无损的条件下，以旧绳带新绳，并按一定速度朝前运行，从而实现换绳。

2.2 工艺流程
BHS型快速换绳装置的工艺流程较为简单，即：第一步：分别将多绳摩擦提升机的罐笼1、2停靠在井口、井下；第二步：对井口、井底处停靠的罐笼穿新绳，并进行支罐；第三步：在井下罐笼的上方设分绳装置或分绳器；第四步：按要求连接新旧钢丝绳，即先将新绳从换绳装置中穿过，再用钢丝绳卡来连接新旧钢丝绳；第五步：按要求切割钢丝绳，即先切割完成井口罐笼位置的钢丝绳，再下放井底罐笼位置的旧钢丝绳约1～2m，然后再进行切割操作，以防钢丝绳在松弛后发生安全隐患，从而实现井底钢丝绳的安全切割；第六步：待新钢丝绳下放完毕后，旧钢丝绳会脱离罐笼，而后仅需利用BHS型快速换绳装置打开绞车的盘闸、下放新钢丝绳即可，期间注意回收旧钢丝绳；第七步：待新钢丝绳下放结束后，在井口和井底位置预留一定长度的钢丝绳，以方便制作新绳头；第八步：按要求开展调绳和试车操作，期间若反馈存在问题，要求改进工艺。

3 应用效果
2015年9月，该煤矿引入并使用了BHS型快速换绳装置。

应用结果显示，“旧绳带新绳”的换绳方法实现了连续、快速、高效、安全地更换钢丝绳，并减少了换绳的时间和人力投入，从而提高了换绳效率和安全性。

4 BHS型快速换绳装置应用的启示
4.1 应用优势
相较于多绳摩擦提升机的传统换绳工艺，BHS型快速换绳装置更具应用优势，具体表现为：一是，通过应用“旧绳带新绳”原理，BHS型快速换绳装置基本实现了PLC实
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时控制与在线监测多绳摩擦提升机提升钢丝绳的更换过程，从而有效弥补了传统穿绳工艺设备落后、工序复杂、人力投入多、施工安全隐患大、换绳时间长且不稳定因素多等缺陷；二是BHS型快速换绳装置以液压为驱动力和由PLC控制整个电气，实现了自动更换多绳摩擦提升机提升钢丝首绳，从而保证了换绳质量更高、换绳时间更短、换绳人力投入更少和换绳成本更低；三是BHS型快速换绳装置配备了速度传感器，其可在线监测换绳速度，从而赋予了BHS型快速换绳装置防跑绳功能，即可在钢丝绳超速或停电时快速抓捕钢丝绳，从而保证了多绳摩擦提升机安全换绳目标的实现；四是BHS型快速换绳装置的防跑绳装置、步进送绳小车与钢丝绳的接触面选用了高效摩擦衬块，其既可保证新绳安全不受损，又可缩短新钢丝绳的余长，从而减少了钢丝绳的浪费；五是BHS型快速换绳装置支持大步距调绳，有效防范了钢丝绳出现张紧力失衡的现象；六是BHS型快速换绳装置采用了步进式快速换绳工艺，其具有占地面积窄、易移动和重量轻的特点，因此非常适合用在换绳场地窄的矿井中；七是BHS型快速换绳装置的换绳工艺简单，减少了井筒与井口作业，因此有利于安全换绳目标的实现。

4.2 安装与使用注意事项
为了充分发挥BHS型快速换绳装置的应用优势，要求在安装和使用装置时注意以下事项：一是在立井井口房的外围安装安装，且使其与多绳摩擦提升机井筒上的罐笼或箕斗保持在同一侧，并与提升机提升钢丝绳垂直；二是
按照井口房的外空间规格，可将装置的安装系统划分为直角式、直线式两种，其中直线式适用于外侧空间长10m、宽3m的井口房，而直角式适用于外侧空间较窄的井口房，且安装系统增设了新绳转向机构；三是井口房外侧需按规定制作钢筋混凝土永久性地基，即地下1.5m且地上高度与井口导绳轮下边缘相切，同时在基础中埋入U型螺栓和地脚螺栓；四是在更换钢丝首绳时，科学使用分绳器，即在割断井底水平罐笼或箕斗桃形环以上旧的钢丝绳时，将一道分绳器安装在割断点以上20m处，用以防止新钢丝绳在下降途中或在旧钢丝绳割断时失稳。

5 结语
矿用立井多绳摩擦提升机提升钢丝首绳更换具有技
术性强、操作难度大及危险性高等特点，且传统的更换工艺存在操作成本高、安全性低、换绳时间长、换绳质量无保证及材料浪费严重等缺点。

为此，本文介绍了一种适用于各种型号多绳摩擦提升机的钢丝首绳更换工艺——BHS型快速换绳装置，且研究表明其极具应用价值，值得推广应用。

参考文献
[1] 许昌忠.多绳摩擦提升机首绳快速换绳装置在王村煤矿的应用[J].山东煤炭科技,2016(7):96-98.
[2] 宫学东,姚辉苗,张敏.多绳摩擦提升机首绳快速更换装置仿真研究[J].机床与液压,2016,44(10):26-28.
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原因二：KA4200、KA4201触点动作过程中存在触点粘连现象，由于M10、M11指令频繁执行，加快了KA4200、KA4201触点的损耗，使得继电器动作时常开触点断开时间变长，甚至触点粘连，造成不能及时断开电磁闸线圈电路进行抱闸，若同时发生两继电器触点不及时断开时，两电磁闸不能及时抱闸，就会发生Z轴下滑故障。

由于只有KA4200、KA4201两电继电器同时动作变慢或同时触点粘连时才会发生Z轴下滑故障，符合偶发此故障的特点。

　状态1状态2状态3状态4急停
无无无有伺服使能有有无无AS1/AS2断开断开闭合闭合KAZ/1失电失电得电得电KAZ2/1失电失电得电得电M11指令执行不执行不执行不执行M10指令不执行执行不执行不执行PLC输出A7.5有无无无KA4200
得电失电失电失电PLC输出A7.6有无无无KA4201得电失电失电失电电机电磁闸松闸抱闸抱闸抱闸丝杠电磁闸
松闸
抱闸
抱闸
抱闸
Z轴制动状态电机电磁
力制动
电机电磁力制
动、两电磁闸
制动
两电磁闸制动两电磁闸制动
2 故障处理
2.1 电路改造设计
在电磁闸控制回路中分别增加KA4203、KA4204继电器常开触点，在急停时先断开KA4203、KA4204继电器，从而使两电磁闸线圈失电抱闸，Z轴可靠制动。

利用机床原设计中受控于急停开关的安全继电器KEM的常开触点控制继电器KA4203、KA4204的线圈。

急停时，安全继电器K EM的常开触点断开，K A4203、KA4204的线圈失电，从而断开两电磁闸线圈回路。

2.2 改造后模拟试验
为了检验改造后的效果，在做好安全防护的情况下，进行了现场模拟试验。

同时短接继电器KA4200、KA4201常开触点，按急停开关，未出现Z轴下滑现象。

短接KA4200、KA4201常开触点的同时短接KAZ/1、KAZ2/1的常闭触点，按急停开关，未出现Z轴下滑现象。

3 结语
该设备改造后，已使用多年，未再发生此故障，提高了设备运行的可靠性。

参考文献
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[2] 李玉兰,张丽,冉桂林,等.加工中心故障实例的分析与排除[J].金属加工(冷加工),2015(2):73-75.
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表1 Z轴制动状态表。