2803.Эксплуатация шахтных подъемных установок

Аппаратура «Тулым» производит одновременный контроль двух подъемных канатов. Измерения деформаций ведутся на несущих балках опор копровых шкивов, наиболее чувствительных к натяжению канатов. Тензорезисторы наклеены на поверхность балок и закрыты защитным корпусом. Блоки тензоусилителей установлены в помещении на копре на расстоянии не более 40 м от тензорезисторов. Индикатор натяжений канатов установлен в здании подъемных машин.

Аппаратура «Тулым» осуществляет постоянный контроль натяжения канатов. При уменьшении натяжения каната опускаемого сосуда до установленного предела срабатывает исполнительное реле, разрывающее цепь питания реле предохранительного торможения подъемной установки и вызывающее наложение предохранительного тормоза. Управление исполнительным реле запрета пуска машины происходит в том случае, когда подается сигнал на пуск машины при неполной разгрузке скипа.

На передней панели индикатора натяжений канатов имеются шесть световых индикаторов, информирующих обслуживающий персонал подъемной установки о нормальной работе индикатора и об уровне натяжения подъемных канатов. Вид передней панели индикатора натяжений канатов приведен на рис. 6.8.

Рис. 6.8. Внешний вид индикатора натяжений канатов

Зеленый индикатор постоянно горит при нормальной работе аппаратуры «Тулым». Если сигнал от тензодатчика выходит за допустимый диапазон, то соответствующий зеленый индикатор «Нормальная работа» мигает. При загрузке подъемного сосуда загорается желтый индикатор «За-

161

грузка сосуда». При разгрузке сосуда желтый индикатор начинает мигать и гаснет при полной разгрузке. При зависании сосуда и ослаблении каната загорается красный индикатор «Зависание» и срабатывает реле защиты. Снятие защиты происходит одновременным нажатием на кнопки «Проверка защиты». Если зависание сосуда не ликвидировано, то красный индикатор «Зависание» мигает до тех пор, пока натяжение каната будет не восстановлено. При нажатии кнопки «Проверка защиты» происходит подача напряжения на первичные датчики, срабатывает реле защиты. Проверки исправности защит проводятся путем имитации зависания сосуда подачей напряжения на первичные датчики деформации балок копра. Такие проверки проводятся ежедневно, а каждые три месяца проводятся контрольные испытания аппаратуры «Тулым» в условиях реального ослабления подъемных канатов путем установки каждого подъемного сосуда на балки или кулаки на нулевой площадке шахтного ствола. В этом случае контролируется исправность всех элементов аппаратуры – от тензорезисторов до исполнительного реле в условиях реального ослабления канатов.

На рис. 6.9 приведены графики натяжения канатов при посадке левого скипа на балку на нулевой отметке ствола. Видно, как при плавной посадке скипа на балку уменьшается натяжение левого каната. При этом увеличивается ток подъемного двигателя, поднимающего правый скип с канатом.

Рис. 6.9. Графики изменения натяжения каната при контрольных испытаниях аппаратуры «Тулым»

162

После срабатывания защиты (разрыва контакта «зависание левого скипа») разрывается цепь ТП, выключается подъемный двигатель и барабан подъемной машины под действием веса правого скипа с канатом проворачивается в сторону опускания правого скипа. Это происходит в период срабатывания тормоза, который не превышает 0,8 с. В результате левый канат вновь нагружается весом скипа, который снимается с балки.

Опыт эксплуатации аппаратуры защиты от напуска каната в ствол «Тулым» показал высокую чувствительность ее к ослаблению каната и высокую надежность. Аппаратура позволяет постоянно контролировать ее исправность. К недостаткам аппаратуры следует отнести ее зависимость чувствительности от конструкции стального копра. Поэтому для определения возможности применения аппаратуры «Тулым» на конкретной подъемной установке необходимо провести обследование копра с помощью аппаратуры «Силькан», в процессе которой найти наиболее чувствительные к натяжению канатов балки копра и определить величину деформаций этих балок при работе подъема.

163

7. ЗАЩИТА ОТ ПРЕВЫШЕНИЯ СКОРОСТИ

7.1. Требования к защите

Для обеспечения безопасной эксплуатации шахтных подъемных установок каждая действующая подъемная установка с проектной скоростью движения более 3 м/с и вновь проектируемая – свыше 2 м/с должны быть оборудованы ограничителем скорости, вызывающим включение предохранительного тормоза подъемной машины в случае:

–превышения скорости движения в период разгона и равномерного хода на 15 %;

–превышения в период замедления скорости защитной тахограммы, величина которой в каждой точке пути замедления определяется из условий предотвращения жесткой посадки и аварийного переподъема сосудов;

–подхода сосуда к верхней и нижней приемным площадкам, а также к жестким направляющим при канатной армировке ствола и переходу с лобовых на боковые направляющие со скоростью более 1 м/с при спускеподъеме людей и 1,5 м/с – при спуске-подъеме груза.

Остальные подъемные установки должны быть оснащены аппаратами, вызывающими включение предохранительного тормоза в случае превышения скорости равномерного хода на 15 %.

Выполнение требований, предъявляемых к защите от превышения скорости, обеспечивается правильным расчетом и наладкой ограничителя скорости с учетом условий эксплуатации подъемной установки. Для каждой подъемной установки рассчитываются критическая, защитная и рабочая тахограммы (диаграммы скорости), которые представляют собой зависимость допустимой скорости движения подъемной машины от расстояния между точкой, где в данный момент находится подъемный сосуд, до крайнего его положения.

По расчетной защитной тахограмме должен быть настроен ограничитель скорости. Расчет тахограмм выполняется при пуске подъемной установки в эксплуатацию и при каждом изменении режима работы установки

впроцессе эксплуатации (концевой нагрузки, скорости движения, длины пути свободного переподъема и т.п.).

7.2.Расчет критической, защитной

ирабочей тахограмм подъемной установки

Общие положения

Расчет критической, защитной и рабочей тахограмм выполняется по приведенной методике, разработанной на основании многолетнего опыта

164

наладки и эксплуатации ограничителей скорости шахтных подъемных установок с учетом требований правил безопасности [114, 115] и «Методики расчета критической, защитной и рабочей тахограмм шахтных подъемных установок» [47].

По сравнению с существующими в настоящее время методиками данная методика имеет следующие существенные отличия:

1.Для всех технологических схем подъемных установок критическая тахограмма определяется из условия остановки подъемного сосуда при предохранительном торможении в точке конечной рабочей остановки.

2.Методика предусматривает определение допустимой скорости подхода подъемного сосуда к концевым выключателям переподъема из условия обеспечения защиты от аварийного переподъема (для случаев фактической малой высоты переподъема).

3.При расчете защитной тахограммы для всех технологических схем подъемных установок обязательно предусматривается контролируемый путь «дотягивания» с учетом величины пути, не защищаемого ограничителем скорости от жесткой посадки.

При расчете тахограмм принимаются следующие условия и упрощающие допущения, не приводящие к снижению безопасности эксплуатации подъемных установок:

1. Процесс предохранительного торможения рассматривается не с момента разрыва цепи защиты, а с момента возникновения скорости, соответствующей уставке срабатывания ограничителя скорости. При этом учитывается время срабатывания ограничителя скорости.

2.При расчете тахограмм принимаются не фактические величины замедлений при предохранительном торможении и времени срабатывания ограничителя и тормоза, а предельно допустимые правилами безопасности

[114, 115].

Это связано с тем, что тормозной путь, проходимый подъемными сосудами в процессе предохранительного торможения, зависит от коэффициента трения колодок, КПД тормозной системы, величины груза в подъемном сосуде и других факторов, которые могут изменяться в процессе эксплуатации.

3.Фактические величины времени срабатывания тормоза tср, приращения скорости V за время срабатывания тормоза, ускорения свободного

выбега асв и среднего замедления aпт при предохранительном торможении определяются по результатам испытания тормозной системы с помощью аппаратуры «Силькан» (см. подразд. 5.4).

Съемка осциллограмм выполняется следующим образом.

165

Подъемный сосуд загружается номинальным грузом и останавливается на расстоянии 25–30 м от нижней приемной площадки. Ограничитель скорости переключается в режим контроля скорости подхода, после чего подъемная машина растормаживается и под действием груза начинается ее движение в сторону спуска груза. При скорости машины около 0,5–1 м/с (в зависимости от величины контролируемой скорости подхода) включается запись осциллограммы. В момент достижения машиной скорости срабатывания ограничителя при подходе подъемных сосудов V’пт произойдет срабатывание ограничителя скорости, и через время tос произойдет разрыв цепи защиты. Величина скорости в момент разрыва цепи защиты Vп и ее максимальное значение за время затормаживания машины должны определяться и фиксироваться на осциллограмме. На осциллограммах записывается кроме скорости машины также момент разрыва цепи защиты. Масштаб осциллограмм должен быть достаточным для их дальнейшей обработки.

На скиповых многоканатных подъемных установках, на которых имеется защита от спуска груза на большой скорости, осциллограмма снимается на скорости срабатывания этой защиты, но не более 1,5 м/с.

По графикам изменения скорости определяются следующие параметры движения машины при предохранительном торможении с учетом масштабов осциллограммы:

Vп – скорость, при которой включился предохранительный тормоз, м/с; V – приращение скорости за время срабатывания тормоза, м/с;

t'ср – расчетное время срабатывания тормоза, с;

tз – время, в течение которого в процессе предохранительного торможения скорость от максимального значения снижается до нуля, с.

По полученным данным рассчитываются:

где aсв – ускорение свободного выбега, м/с2; a'пт – средняя величина замедления при предохранительном торможении со скорости подхода, м/с2.

Полученные данные используются в дальнейших расчетах. При этом, если величина a'пт, рассчитанная по осциллограмме, будет меньше нормативных значений (1,5 м/с2 для вертикальных и наклонных подъемов с углом наклона свыше 30° и 0,75 м/с2 для наклонных подъемов с углом наклона до 30°), то в дальнейших расчетах принимается эта величина. В остальных случаях a'пт принимается по предельно допустимым нормативным значениям.

166

В случаях, когда по каким-либо причинам осциллограммы предохранительного торможения при спуске номинального груза на скорости подхода не могут быть сняты, значение ускорения свободного выбега aсв можно определять расчетным методом по проектным данным установки как отношение максимальной разности натяжений ветвей канатов к приведенной массе установки:

где F – максимальная разность статических натяжений канатов, кН; mпр – приведенная к барабану машины масса подъемной установки, кг.

Если нет полных исходных данных для расчета ускорения свободного выбега, допускается в расчетах принимать следующие величины:

aсв = 1,25 м/с2 – для людских и грузо-людских подъемных установок; aсв = 1,0 м/с2 – для грузовых подъемных установок;

aсв = 0,75 м/с2 – для всех подъемных установок с уравновешивающими канатами.

Величина среднего замедления и время срабатывания тормоза для этих случаев принимаются:

a'пт = 1,2 м/с2 – для вертикальных и наклонных подъемов с углом наклона свыше 30°;

a'пт = 0,6 м/с2 – для наклонных подъемов с углом наклона до 30°; tср – время срабатывания тормоза, tср = 0,8 с.

Приращение скорости в таких случаях определяется по формуле

4. В случаях, когда необходимо получить максимально возможную производительность подъемной установки и фактическая величина tср при максимально допустимом зазоре между тормозными колодками и ободом заметно меньше допускаемой правилами безопасности (ПБ), а величина a'пт заметно больше минимально допускаемой ПБ, возможно в расчетах критической и защитной тахограмм их величины принимать по результатам осциллографирования процесса предохранительного торможения при спуске номинального груза на допустимой скорости подхода.

При этом должны быть предусмотрены специальные мероприятия, гарантирующие стабильность этих параметров.

Критерием стабильности работы ограничителя скорости и тормоза может служить постоянство величины скорости, при которой срабатывает ограничитель скорости на контролируемом участке пути дотягивания,

167

и величины пути торможения машины при срабатывании предохранительного тормоза на этой скорости.

Для этой цели могут быть использованы записи регистраторов параметров РПУ-03.х [98].

До расчета тахограмм проверяется величина допустимой скорости подхода к конечным положениям по пути свободного переподъема и определяется минимальный путь дотягивания.

После получения и расчета всех исходных данных выполняются расчет и построение критической, защитной и рабочей тахограмм.

Рассчитанные критическая, защитная и рабочая тахограммы строятся на одном рисунке в одном и том же масштабе (рис. 7.1). Расположение защитной тахограммы по отношению к рабочей и критической оценивается визуально, а при необходимости и расчетным путем для исключения как ложных срабатываний ограничителя при возможных отклонениях от предельной рабочей тахограммы, так и возможности неполного обеспечения защитных функций вследствие приближения защитной тахограммы в отдельных точках пути к критической.

Рис. 7.1. Тахограммы периода замедления: 1 – критическая; 2 – защитная; 3 – рабочая

При необходимости выполняется корректировка рабочей и защитной тахограмм (например, изменением контролируемого пути дотягивания, снижением контролируемой или рабочей скорости подхода и др.).

Расчетная критическая тахограмма

Величина скорости в момент разрыва цепи защиты, при которой в процессе предохранительного торможения опускающийся сосуд с грузом

168

остановится в нижнем конечном положении, а поднимающийся – в верхнем конечном положении, называется критической скоростью.

Зависимость величины критической скорости от положения подъемных сосудов в стволе называется критической тахограммой.

Если допустить, что процесс предохранительного торможения должен закончиться в конце пути свободного переподъема, то аварийная остановка опускающегося подъемного сосуда произойдет ниже нормального рабочего положения, т.е. опускание его в зумпф для вертикальных стволов или в нерабочую тупиковую часть выработки для наклонных стволов.

Учитывая периодичность чистки зумпфов, их заполнение водой, возможность попадания посторонних предметов на путь в нерабочей зоне наклонных выработок, целесообразно расчет критической тахограммы для всех подъемных установок вести из условия, чтобы процесс предохранительного торможения заканчивался в точке конечной рабочей остановки (нормального положения при разгрузке).

Критическая тахограмма рассчитывается в диапазоне скоростей Vi = = 0–1,15 Vм по формуле

При расчете принимаются: aпт = 0,75 м/с2 для наклонных подъемов с углом наклона до 30°, aпт = 1,5 м/с2 для вертикальных и наклонных подъемов с углом наклона свыше 30°. Для многоканатных подъемных установок и установок со шкивами трения, если по условию предотвращения скольжения канатов по канатоведущему шкиву величина среднего замедления должна быть меньше 1,5 м/с2, тогда величина aпт = 1,2 м/с2.

Расчетная защитная тахограмма

Расчетная защитная тахограмма – это зависимость значений скорости от положения подъемных сосудов в стволе, при достижении которых должно происходить срабатывание ограничителя скорости. Она определяет, на каком расстоянии от конечного положения и при какой скорости должен сработать ограничитель скорости.

На эту тахограмму должен настраиваться ограничитель скорости. Ограничитель скорости обеспечит безопасную эксплуатацию подъем-

ной установки, если его защитная тахограмма не будет пересекаться с критической в диапазоне скоростей от Vп до 1,15 Vм.

Защитная тахограмма должна обеспечить подход подъемных сосудов к конечным положениям, а также к разгрузочным и загрузочным устройствам, кулакам, посадочным брусьям, жестким направляющим при канатной

169

армировке ствола и к боковым направляющим при переходе на них подъемного сосуда с лобовых направляющих (точки возможной жесткой посадки) со скоростью не более допустимой скорости подхода для данной установки.

Расчет защитной тахограммы на участке замедления в диапазоне скоростей Vi = Vп ... 1,15Vм с учетом минимального для данной установки пути дотягивания выполняется по формулам [74]:

где аз – величина расчетного замедления по защитной тахограмме, м/с2; ар – допускаемая величина рабочего замедления, м/с2; ар = 0,5 м/с2 – для наклонных подъемных установок с углом наклона до 30°; ар = 0,75 м/с2 – для вертикальных и наклонных подъемных установок с углом наклона свыше 30°.

В случае пересечения защитной тахограммы с критической следует увеличить путь «дотягивания».

Расчетная рабочая тахограмма

Тахограмма, выполняемая во время нормальной работы подъемной установки, называется рабочей.

Нормы технологического проектирования подъемных установок предусматривают для скиповых и клетевых подъемов семипериодные тахограммы. Величина основного ускорения и замедления для вертикальных людских и грузовых подъемов не должна превышать 0,75 м/с2, а для наклонных подъемов с углом наклона до 30° – 0,5 м/с2. Ускорение при трогании с места и замедление при стопорении не должны превышать 0,3 м/с2.

Семипериодная тахограмма включает следующие участки пути (периоды):

1 – Разгон до скорости 0,5 м/с.

2 – Отход сосудов от конечного положения со скоростью 0,5 м/с. Суммарный путь движения первого и второго участка тахограммы

принимается не менее 1,5 м для клетей, а для скипов – не менее длины разгрузочных кривых, увеличенной на 0,5 м.

3 – Разгон машины от скорости 0,5 м/с до максимальной скорости равномерного хода.

4 – Движение машины с максимальной скоростью равномерного хода. 5 – Снижение скорости с максимальной до скорости 0,5 м/с.

170