2803.Эксплуатация шахтных подъемных установок
..pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
ЭКСПЛУАТАЦИЯ ШАХТНЫХ ПОДЪЕМНЫХ УСТАНОВОК
Под редакцией д-ра техн. наук Г.Д. Трифанова
Издательство Пермского национального исследовательского
политехнического университета
2015
1
УДК 622.673.1-7 ББК 33.166-53
Э41
Авторы:
Г.Д. Трифанов – гл. 1, 2, 4, 6–9, прилож. 1–3, 5; А.А. Князев – гл. 2, 5–7; М.А. Стрелков – гл. 3–5, 7, 8; Д.В. Барашков – гл. 3, 7;
А.П. Кошкин – гл. 8, прилож. 6, 7; М.Г. Трифанов – гл. 4 прилож. 1, 2, 4; В.С. Кузнецов – гл. 9, прилож. 1, 8.
Рецензенты:
главный научный сотрудник Горного института УО РАН, д-р техн. наук, профессор Н.И. Алыменко; доцент кафедры горной электромеханики
Пермского государственного технического университета; канд. техн. наук, доцент М.С. Озорнин
Эксплуатация шахтных подъемных установок / под ред. Э41 Г.Д. Трифанова. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та,
2015. 315 с.
ISBN 978-5-398-01482-2
Приведены описание устройства, принцип действия и классификация шахтных подъемных установок. Рассмотрены основные характеристики привода, защит и блокировок шахтного подъема. Даны техническое описание и принцип действия современных систем контроля и регистрации параметров шахтных подъемных установок, а также защит от превышения скорости, проскальзывания канатов и напуска каната в ствол.
Приведены рекомендации по применению канатов на шахтных подъемных установках, требования по безопасной их эксплуатации, опыт применения новых конструкций канатов, технологии их навески, эксплуатации, инструментального контроля и браковки, а также предложения и рекомендациизаводов-изготовителей.
Предназначено для инженерно-технических работников шахт, рудников, шахтостроительных, проектных, научно-исследовательских, специализированных наладочных и ремонтных организаций, а также для студентов технических вузов специальностей 150402 «Горные машины и оборудование» и 140604 «Электропривод и автоматика промышленныхустановок и технологических комплексов».
|
УДК 622.673.1-7 |
|
ББК 33.166-53 |
ISBN 978-5-398-01482-2 |
© ПНИПУ, 2015 |
|
© Г.Д. Трифанов, А.А. Князев, |
|
М.А. Стрелков, А.П. Кошкин, 2015 |
2 |
|
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
Введение............................................................................................................... |
6 |
1. Основные элементы шахтных подъемных установок................................. |
8 |
1.1. Устройство, принцип действия и классификация |
|
шахтных подъемных установок.............................................................. |
8 |
1.2. Шахтные подъемные машины.............................................................. |
12 |
1.3. Тормозные устройства шахтных подъемных машин......................... |
14 |
1.4. Привод шахтных подъемных установок.............................................. |
27 |
1.5. Система защит, блокировок и стволовая сигнализация ШПУ.......... |
34 |
2. Описание и принцип действия регистаторов параметров РПУ-03.х....... |
39 |
2.1. Основные характеристики РПУ-03.х................................................... |
40 |
2.2. Состав РПУ-03.х..................................................................................... |
42 |
2.3. Контроллер сбора и обработки информации...................................... |
48 |
2.4. Анализатор защит АнЗ-03 ..................................................................... |
49 |
3. Программное обеспечение РПУ-03.х.......................................................... |
52 |
3.1. Описание программного обеспечения РПУ-03.3................................ |
52 |
3.2. Работа с программой РПУ-03.3 в основном режиме.......................... |
52 |
3.3. Режим программы РПУ-03.3 «Просмотр архивов»............................ |
58 |
3.4. Сохранение архивных данных РПУ-03.3 на USB флэш-диске......... |
59 |
3.5. Описание программного обеспечения РПУ-03.5................................ |
61 |
3.6. Работа с программным обеспечением РПУ-03.5 |
|
на базе WinCC ........................................................................................ |
61 |
3.7. Работа с программным обеспечением РПУ-03.5 |
|
на базе Genesis32 .................................................................................... |
79 |
3.8. Просмотр архивов смен......................................................................... |
92 |
3.9. Просмотр графической информации из архива РПУ-03.5................. |
97 |
3.10. Особенности просмотра графической информации |
|
из архива РПУ-03.3 .............................................................................. |
112 |
4. Расшифровка записей РПУ-03.х................................................................ |
117 |
4.1. Расшифровка и анализ записей РПУ-03.3 ......................................... |
117 |
4.2. Предварительный анализ записей РПУ-03.5..................................... |
121 |
4.3. Расшифровка записей работы шахтных подъемных установок |
|
с приводом постоянного тока............................................................. |
124 |
4.4. Расшифровка записей работы шахтных подъемных установок |
|
с приводом переменного тока............................................................. |
127 |
4.5. Расшифровка записей работы тормозной системы |
|
шахтных подъемных машин............................................................... |
129 |
3
4.6. Учет динамических нагрузок в элементах |
|
подъемной установки .......................................................................... |
132 |
5. Аппаратура для проведения наладки и испытаний |
|
шахтных подъемных установок..................................................................... |
137 |
5.1. Требования, предъявляемые к аппаратуре для проведения |
|
наладки и испытаний подъемных установок.................................... |
139 |
5.2. Системы измерительные «Силькан».................................................. |
140 |
5.3. Проведение измерений аппаратурой «Силькан».............................. |
145 |
5.4. Испытание тормозной системы.......................................................... |
147 |
6. Защита от провисания струны и напуска каната в ствол........................ |
151 |
6.1. Требования к защите............................................................................ |
151 |
6.2. Устройство защит от провисания струны и напуска каната ........... |
151 |
6.3. Наладка и испытание защиты от провисания струны...................... |
154 |
6.4. Аппаратура защиты от напуска каната в ствол «Тулым»................ |
156 |
7. Защита от превышения скорости............................................................... |
164 |
7.1. Требования к защите............................................................................ |
164 |
7.2. Расчет критической, защитной и рабочей тахограмм |
|
подъемной установки .......................................................................... |
164 |
7.3. Описание и принцип действия ограничителя скорости ОС-5......... |
172 |
7.4. Программное обеспечение ограничителя скорости ОС-5. .............. |
176 |
7.5. Ввод параметров подъемной установки и настройка |
|
ограничителя скорости ОС-5 .............................................................. |
183 |
8. Эксплуатация и техническое обслуживание |
|
шахтных подъемных канатов......................................................................... |
193 |
8.1. Транспортировка, приемка и хранение канатов............................... |
193 |
8.2. Требования к органам навивки и копровым шкивам....................... |
201 |
8.3. Замена и обкатка новых канатов........................................................ |
206 |
8.4. Смазка канатов..................................................................................... |
213 |
8.5. Надзор за канатами .............................................................................. |
215 |
8.6. Инструментальный контроль канатов ............................................... |
220 |
8.7. Критерии браковки подъемных канатов............................................ |
221 |
9. Поперечные колебания струны подъемного каната................................ |
224 |
9.1. Математическое описание совместных продольных колебаний |
|
сосуда на канате и поперечных колебаний струны.......................... |
224 |
9.2. Экспериментальные исследования совместных колебаний |
|
подъемного сосуда и струны каната.................................................. |
233 |
9.3. Амплитуда максимальных поперечных колебаний струны............ |
241 |
Приложение 1 .................................................................................................. |
245 |
Приложение 2 .................................................................................................. |
257 |
4 |
|
Приложение 3 .................................................................................................. |
272 |
Приложение 4 .................................................................................................. |
277 |
Приложение 5 .................................................................................................. |
290 |
Приложение 6 .................................................................................................. |
295 |
Приложение 7 .................................................................................................. |
300 |
Приложение 8 .................................................................................................. |
301 |
Список литературы ......................................................................................... |
305 |
5
ВВЕДЕНИЕ
Шахтные подъемные установки (ШПУ) обеспечивают выдачу полезного ископаемого, перемещение людей и грузов. От надежности работы этого важнейшего звена технологической цепи зависит бесперебойность работы всего горнодобывающего предприятия. Любая аварийная ситуация на подъеме ведет к остановке предприятия. Поэтому вопросам обеспечения надежности и безопасности эксплуатации шахтных подъемных установок всегда уделяли особое внимание.
За последние годы парк шахтных подъемных машин сильно состарился. Срок службы большинства из них превышает 25 лет. Такой же срок службы имеют привод шахтных подъемных машин, система управления этим приводом, оборудование шахтного ствола, стволовая сигнализация
идругие, жизненно важные элементы шахтных подъемных установок.
Всвязи с тем, что одновременная замена всех шахтных подъемных машин и других элементов шахтных подъемных установок невозможна, весьма актуальной является задача применения современных технологий для обеспечения надежности и безопасности эксплуатации шахтных подъ-
емных установок. В соответствии с требованиями федеральных норм и правил в области промышленной безопасности [114, 115] все шахтные подъемные установки должны быть оснащены устройствами для регистрации основных параметров режимов работы подъемной машины. Внедрение регистраторов параметров обеспечивает повышение надежности и безопасности эксплуатации шахтных подъемных установок.
Сотрудниками кафедры «Горная электромеханика» Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) и общества с ограниченной ответственностью «Региональный канатный центр» (ООО РКЦ) разработаны и внедряются регистраторы параметров РПУ-03.х, обеспечивающие измерение и регистрацию технологических параметров работы подъемной установки. Программное обеспечение регистраторов предназначено для обработки информации и составления документов, отражающих режимы работы подъемной установки. Информация с регистраторов параметров позволяет глубже понять основные принципы работы шахтного подъема, знать параметры работы подъемной установки при экспертизе аварийной ситуации или разборе производственного инцидента, объективно оценить действия обслуживающего персонала при выполнении регламентных работ.
6
Вместе с тем практика эксплуатации регистраторов параметров шахтных подъемных установок показала, что для успешного применения полученной информации обслуживающему персоналу необходимо иметь кроме руководства по эксплуатации РПУ-03.х специальное пособие, позволяющее разобраться в записях и правильно их расшифровать.
Для расшифровки записей необходимо знать устройство и принцип действия шахтных подъемных установок, основные параметры регистрируемые РПУ-03.х.
Предлагаемое издание основано на результатах разработки и внедрения приборов безопасности: регистраторов параметров, ограничителей скорости, защиты от напуска каната в ствол, аппаратуры для проведения наладки и испытаний подъемных установок «Силькан» на шахтных подъемных установках Российской Федерации, Казахстана и Белоруссии. Основные принципы аппаратного и программного обеспечения этих систем контроля и обеспечения безопасности работы шахтных подъемных установок разработаны старшим научным сотрудником кафедры горной электромеханики ПНИПУ, канд. техн. наук А.А. Князевым. Под его руководством и при его непосредственном участии осуществляется серийный выпуск этих приборов и систем. Программное обеспечение РПУ-03.3, аппаратуры «Силькан» разработано канд. техн. наук М.А. Стрелковым. Программное обеспечение регистратора параметров РПУ-03.5, и ограничителя скорости ОС-5 разработано инженером Д.В. Барашковым.
Г.Д. Трифанов
7
1.ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ШАХТНЫХ ПОДЪЕМНЫХ УСТАНОВОК
1.1.Устройство, принцип действия
иклассификация шахтных подъемных установок
Впрактике разработки месторождений полезных ископаемых подземным способом применяются шахтные подъемные установки с расположением подъемных машин на земной поверхности (рис. 1.1, а) либо на башенном копре (рис. 1.1, б). Каждая шахтная подъемная установка состоит
Рис. 1.1. Схемы размещения оборудования вертикальных шахтных подъемных установок: а – барабанной; б – многоконатной
из шахтной подъемной машины 1, подъемных канатов 2, к которым подвешены подъемные сосуды 3 или противовес 4. В подъемных сосудах – скипах осуществляется подъем полезного ископаемого. Спуск-подъем людей, материалов и оборудования производят в клетях. На глубоких одноканатных шахтных подъемных установках к сосудам может быть подвешен хвостовой (уравновешивающий) канат 5. Все многоканатные подъем-
8
ные установки оснащены уравновешивающими канатами. Для обеспечения необходимых зазоров между подъемными сосудами, между сосудами и крепью ствола на копре установлены отклоняющие шкивы 6. Многоканатные подъемные машины могут быть установлены как на земной поверхности, так и на башенном копре (рис. 1.2). В последние годы большинство подъемных установок проектируется с установкой подъемной машины на земной поверхности.
а |
б |
Рис. 1.2. Размещение многоканатных подъемных машин: а – на земной поверхности; б – на башенном копре
Шахтные подъемные установки классифицируют по следующим признакам [123]:
1. По назначению:
а) главные – предназначены только для подъема полезного ископаемого;
б) вспомогательные:
–людские;
–грузолюдские;
–грузовые.
Эти установки обеспечивают выполнение операций по спускуподъему людей, материалов и оборудования;
в) проходческие – применяются при проходке и углубке стволов; г) инспекторские – необходимы для осмотра и обслуживания стволов; д) аврийно-спасательные.
2. По типу подъемных сосудов: а) клетевые; б) скиповые; в) бадьевые.
9
На наклонных шахтных подъемных установках применяют грузовые и людские вагонетки и их составы.
3.По количеству сосудов: а) однососудные; б) двухсосудные;
в) сосуд с противовесом.
4.По типу органа навивки каната: а) с цилиндрическим барабаном:
– двухбарабанные;
– однобарабанные с разрезным барабаном;
– однобарабанные с цельным барабаном; б) с бицилиндроконическим барабаном; в) со шкивами трения:
– одноканатные;
– многоканатные (расположенные на башенном копре или на земной
поверхности); 5. По типу привода (с редуктором или без редуктора):
а) переменного тока:
–асинхронный двигатель с фазным ротором (с металлическим или жидкостным реостатом в цепи ротора);
–асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором и преобразователем частоты:
–синхронный двигатель с преобразователем частоты;
б) постоянного тока:
–с приводом по системе «генератор–двигатель»;
–с приводом по системе «тиристорный преобразователь–двигатель». 6. По степени неуравновешенности:
а) уравновешенные:
–с круглым уравновешивающим канатом;
–с плоским уравновешивающим канатом;
б) неуравновешенные.
7.По углу наклона ствола: а) вертикальные; б) наклонные.
8.По расположению относительно земной поверхности: а) поверхностные; б) подземные.
9.По глубине подъема:
а) неглубокие – до 500 м; б) средней глубины – от 500 до 1000 м;
10