提升机事故案例分析及提升机电控技术

提升机事故案例分析及提升机电控技术 伍小杰中国矿业大学信电学院

提升机事故案例 提升机电控技术杂谈结束语内容中国矿业大学信电学院

提升机事故案例 事故情况现场勘察现场试验及分析事故原因事故结论及处理内容中国矿业大学信电学院

提升机事故案例—基本情况 2009年10月8日9时，锡矿山闪星锑业有限责任公司某矿二直井发生罐笼墩罐事故，造成26人死亡，5人重伤，直接经济损失843.79万元。该矿开拓方式为竖井、斜井联合开拓，2号井为箕斗、罐笼混合提升的竖井。箕斗提升采用3m双筒提升机，专门用于提升矿石。罐笼提升采用2.5m双筒缠绕式提升机，原型号为KJ2×2.5×1.3G-20，提升机由一台ZD2 49.3/32B-6B直流电机驱动，通过液压站、制动器、联轴器、减速器、主轴装置、钢丝绳、双层双罐实现升降，罐笼用于升降人员和物料，核定乘员24人。中国矿业大学信电学院

提升机事故案例—基本情况 2009年10月8日由早班提升机两个操作司机当班，一人操作操作，一人在旁监视。上午约9时15分左右，游动卷筒侧罐笼停于15中段（距井底约180m）上人（内乘4人），此时固定卷筒侧罐笼（内乘27人）停于7～9中段之间（距井底约325m），接到开车信号后，由司机继续操作开车，几秒后司机发现卷筒运转异常后立即采取制动措施。游动卷筒侧罐笼先超速滑行至井底，随后固定卷筒侧罐笼也超速滑行至井底，两根钢丝绳相继从卷筒固定绳端处抽出并全部掉入井底，两个罐笼损坏。中国矿业大学信电学院

提升机事故案例—现场勘察 游动卷筒和固定卷筒上均未见提升钢丝绳调绳离合器齿块与游动卷筒内齿圈脱离，齿块的齿顶与内齿圈的齿顶均有严重磨痕中国矿业大学信电学院

提升机事故案例—现场勘察 游动卷筒侧罐笼损坏严重，固定卷筒侧罐笼损坏程度较轻提升钢丝绳无序散落在罐笼及井底四周中国矿业大学信电学院

提升机事故案例—现场勘察 调绳离合器的油缸（近机房侧）有液压油泄漏现象游动卷筒的制动盘— 油渍较多中国矿业大学信电学院

提升机事故案例—现场勘察 布线不规范中国矿业大学信电学院

提升机事故案例—现场勘察 液压站与调绳离合器连接管路的截止阀及旋转手柄中国矿业大学信电学院

提升机事故案例—现场试验及分析 调绳离合器油缸活塞杆的第一道痕迹位置时，齿块拨动环与主轴套贴合位置与原痕吻合——事故发生前的位置调绳离合器油缸活塞杆的第二道痕迹位置时，齿块与内齿圈处于完全啮合状态。 ——事情发生前没有完全到位中国矿业大学信电学院

提升机事故案例—现场试验及分析 • G1、G2得电，打开调绳离合器，G1得电、G2不得电合上调绳离合器； • 为防止误打开，希望截止阀安装在打开调绳离合器的管路上； • ——实际调绳液压管路连接与设计要求相反中国矿业大学信电学院

提升机事故案例—原因分析 事故直接原因分析： 1、调绳离合器闭合不到位，调绳离合器的联锁阀活塞销不在正常闭锁位置，导致提升机在运行过程中调绳离合器脱离。原因分析： 1）事故发生前，调绳离合器的齿块与游动卷筒内齿圈没有处于完全啮合状态(按设计要求离合器的油缸活塞杆应推进74mm，但事故发生前，活塞杆只推进55mm)； 2）事故发生前，调绳离合器的联锁阀活塞销不在正常闭锁位置，联锁阀活塞销无法实现闭锁功能；——该闭锁信号没有参与控制 3）提升机在运行过程中调绳离合器脱离，造成游动卷筒与主轴脱离，从而失去动力，提升机变成单筒（固定卷筒）提升；游动卷筒侧罐笼失去控制后由上升转变为下降，同时固定卷筒侧罐笼由于失去游动卷筒侧的平衡力，导致负力突增，加速向下运行，罐笼超速滑行至井底。中国矿业大学信电学院

提升机事故案例—原因分析 事故直接原因分析： 2、事故状态下制动器所产生的力矩不足以制动超速下行的卷筒当固定卷筒侧罐笼下落速度达到超速整定值时，超速保护动作，制动器投入制动。事故过程中，在罐笼与钢丝绳的重力作用下，使得卷筒高速转动，制动器所产生的力矩不足以制动超速下行的卷筒，所需制动力超出设计值。 3、提升机超员提升根据事故单位提供的《机械设备维护规程》（1984年版），每个罐笼核定乘载24人，事发时固定卷筒侧罐笼乘载27人。 ——管理存在问题中国矿业大学信电学院

提升机事故案例—原因分析 事故间接原因： 1、液压站为80年代初期产品，调绳油路系统无截止阀存在缺陷，后经改造，但截止阀安装在调绳离合器合上油路，维修液压站时易误操作。 2、设备维护不善。 1）针对引起制动力矩不足的因素： ①渗漏油部位未采取有效维修和防范措施，制动盘油污未及时清理，导致制动器的摩擦系数减小； ②据询问维护工在调闸瓦间隙时，仅使用调闸钩子扳手和小内六角扳手，从未使用过六角力矩扳手，容易导致调整的制动正压力不准确； ③事故单位缺少该制动器配套的产品说明书，不能有效的指导检修维护工作，难以保证检修质量。 2）调绳离合器联锁阀锁紧销不能正常回位，导致闭锁功能失效； 3）调绳油缸行程开关实际安装位置不准确，导致调绳时无法指示离合器的离合状态。 ——行程开关误差影响检测的准确性中国矿业大学信电学院

提升机事故案例—原因分析 事故间接原因： 3、技术管理不到位 1）提升机技术改造资料不全，液压站油路与设计图纸不符； 2）提升机技术改造时无相关技术资料，原设备在减速器高速轴上设置有保险抱闸，2009年4月拆除后，未对提升系统制动力进行及时校核并指导实施； 3）游动卷筒侧盘形制动器漏油问题，维修人员已多次向上级管理部门反映，一直未予解决； ——群众问题无小事 4）事故单位主井提升机曾经发生过因制动器制动力不足引起的事件，未引起管理部门的足够重视。 ——发现问题要举一反三，全面梳理，排查安全隐患 4、设备管理不完善，管理人员对提升设备的关键部位检查不到位。 ——人员培训不到位中国矿业大学信电学院

提升机事故案例—结论及处理 • 由省安全生产监督管理局会同有关部门组成事故调查组，对事故进行调查，认定：这是一起由于企业安全管理和安全教育培训不严格，安全制度不落实，设备维护管理不完善，技术管理不到位导致的重大生产安全责任事故。 • 处理：5位当班工作人员、机能科科长、维修工区副区长等7人移送公安机关追究刑事责任；对南矿矿长、副矿长3人给予撤职处分；15名责任人员给予党纪政纪处分。中国矿业大学信电学院

提升机事故案例—依据 《煤矿安全规程》第三百九十一条提升装置各部分，包括提升容器、连接装置、防坠器、罐耳、罐道、阻车器、罐座、摇台、装卸设备、天轮和钢丝绳，以及提升绞车各部分，包括滚筒、制动装置、深度指示器、防过卷装置、限速器、调绳装置、传动装置、电动机和控制设备以及各种保护和闭锁装置等，每天必须由专职人员检查1次，每月还必须组织有关人员检查1次。发现问题，必须立即处理，检查和处理结果都应留有记录。《煤矿安全规程》第四百三十六条注意提升装置必须具备下列资料，并妥善保管：（五）提升装置（绞车、钢丝绳、天轮、提升容器、防坠器、罐耳、罐道等）的检查记录薄。（九）岗位责任制和设备完好标准。中国矿业大学信电学院

提升机电控技术 对电控系统的要求电控系统的组成传动系统的分类传动用变频技术电机技术行程控制技术内容中国矿业大学信电学院

提升机对传动系统的要求 矿井提升机是矿井人员、物资设备上下井的咽喉设备。保证其安全、可靠、高效地运行是保证矿山正常生产的关键。 1.安全性和可靠性的要求； 2.高效、舒适和方便的要求。 • 技术要求： • 能在四象限平滑运行，并有较好的稳定性和快速性，以满足提升机力图的要求。使提升机无论在正力和负力状态，均能快速建立力矩，保证启动时不倒转和停车时准确平层； • 调速范围宽（40:1），以满足提升机速度图的要求； • 机械特性硬，保证提升机分别在额定正力和负力负荷下，均能以小于或等于0.3米/秒的速度稳定运行。中国矿业大学信电学院

提升机系统组成 中国矿业大学信电学院

提升机传动系统的分类 中国矿业大学信电学院

变频技术——多电平技术 两电平逆变器三电平逆变器 1981年日本长岗大学教授A.Nabae等人在IAS年会上提出二极管中点箝位型（Diode Neutral Potation Clamped，NPC）三电平结构中国矿业大学信电学院

变频技术——多电平技术 • 三电平变频器： • 输出电压更接近正弦，即输出电压中谐波成分较低； • 输出du/dt减小。 • ——中压采用3.3kV等中国矿业大学信电学院

变频技术—H桥级联高压变频器 适应高压6kV、10kV电机

电机技术——双绕组 • 交交变频器故障： • 电机绕组串联，由一套变频器供电； • 绕组电流不变，电压降低一半，实现半速全载运行。大功率交交变频双绕组传动 • 高压变频器故障： • 方式一同上； • 方式二，切掉故障模块，实现半速全载运行；电机和变频器冗余——提升人员、维持生产的连续。中国矿业大学信电学院

提升机的特殊问题—行程控制 提升机速度图速度给定与行程（无爬行）速度给定与行程（有爬行）实现的方法：行程、转速、电流三闭环控制高性能的调速装置是实现的基础中国矿业大学信电学院

提升机的特殊问题—行程控制 有无爬行距离矿井提升系统效率比较：提升系统参数： • 提升高度 485m • 提升速度 10m/s • 最大加/减速度 0.75m/s2 • 提升容量 23.5t/斗 • 装卸载时间 32s • 日提升小时数 20h • 年提升天数 300天 • 爬行距离 4m（有爬行方式） • 爬行速度 0.4m/s（有爬行方式）中国矿业大学信电学院

提升机的特殊问题—行程控制 速度给定与行程（无爬行）速度给定与行程（有爬行）一次提升循环纯提升时间 62.2s(无爬行） 66.2s（有爬行）一次提升循环时间 94.2s 98.2s 单日提升量 17,962吨 17,230吨年提升量 5,388,600吨 5,169,000吨结论年增加提升能力21.9万吨中国矿业大学信电学院

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提升机事故案例 提升机电控技术杂谈结束语内容中国矿业大学信电学院

杂谈本安电路的由来本安系统使用注意事项值得研究的问题内容中国矿业大学信电学院

本质安全技术的由来及发展过程 煤矿法令颁布后英国发生一系列矿井爆炸事故，特别是1913年10月14日在英国South Wales的Senghenydd矿的爆炸事故中有439人丧生。电铃信号系统配置图英国内政部实验站确认电铃信号系统是“安全”的。但矿难表明：在S断开时产生的断路火花完全能点燃甲烷—空气的混合物。中国矿业大学信电学院

1916年，英国W.M.Thronton给出安全性电铃的设计方法，1917年开始采用改进型电铃信号系统。实践证明其确实是安全的，从此建立“本质安全（Intrinsic Safety-IS）”原理。 1945年，英国颁布了世界上第一个本质安全防爆技术的正式标准，其代号为BS1259: 1945。标准定义了“本质安全”术语，规定了操作、试验和认证本质安全设备的规则。 20世纪50年代，本安技术发展较快，英国、前苏联、德国等对本安防爆理论和实际应用的研究进展显著。 60年代，几乎所有的发达国家都在进行本安方面的研究。随着二极管、晶体管等器件的出现，本质安全技术由矿井推广到其他领域。本质安全技术的由来及发展过程中国矿业大学信电学院

50年代初期，我国才开始制造防爆电机、防爆电器，中期开始研究本安理论。50年代初期，我国才开始制造防爆电机、防爆电器，中期开始研究本安理论。 60年代，本安型产品问世，但应用范围十分有限。 1977年，我国颁布有本安防爆技术的规定——《安全火花型防爆电气设备制造检验暂行规定》。 1983年，正式颁布本安防爆标准GB3836.4-1983《爆炸性环境用防爆电气设备本安型电路和电气设备“i”》。 2000年颁布GB3836.4-2000标准《爆炸性气体环境用电气设备第4部分：本质安全型“i”》，与IEC60079-11：1999等效。 2010年8月国家颁布GB3836.4-2010新标准《爆炸性环境第四部分由本安型 “i”保护的设备》，修改采用IEC60079-11:2006。本质安全技术的由来及发展过程认识不断加深，标准、规程不断完善中国矿业大学信电学院

特点： 节点数量：通常约100-200；通讯功能：邻架单控、远程单控、成组同步、成组异步、自动编址、状态上传、程序更新、全局参数更新；动作特点：可多达4个动作同时执行；整机本安：12V，<100mA（不含传感器与主阀）。现场总线本安防爆技术煤矿综采工作面液压支架系统研制所面临的问题：如何构建本质安全型现场总线通讯网络？节点数能否按需扩展？如何认证？中国矿业大学信电学院

现场总线本安防爆技术 控制器分组，组内直接互连；组间经本安通讯接口耦合。中国矿业大学信电学院

本安系统评价标准 本安系统评定方法一：系统认可 “系统认可/认证”或称为“回路认证”是目前主要推行的本安防爆认证技术，对本安现场设备和关联设备按具体的组合方式进行的检验认证。该组合一经认定，其本安设备或关联设备就不能用未经检验机构按这种组合认证的其他型号设备替代。不适应本安现场总线系统的认证，不是本安的设备都可连接在一起。中国矿业大学信电学院

本安系统评价标准 本安系统评定方法二：参量认可 • 分别规定本安现场设备和关联设备的安全参数，对其单独评价其安全性能，然后依据安全参数匹配原则，确定系统的本安性能。—— 以设备本身安全额定值为基础的检定认可方式 • GB3836.4-2010标准的颁布，标志我国开始采纳“参量认可”方式。系统变化了，需要评价中国矿业大学信电学院

结束语 Safety can only be satisfied with an understandable safety culture, competent technical personnel and regular update of know-how! 中国矿业大学信电学院

结束语 1、安全与技术、装备、人员、管理诸多因素有关，形成安全文化，加强人员培训，提升安全水平。 2、还有许多与煤矿安全有关值得研究的课题，通过不断加深认识，研制新产品，完善标准和规程。中国矿业大学信电学院

参考文献 GB3836.1-2010 爆炸性环境第1部分：设备通用性要求[S]. 北京：中国标准出版社，2010 GB3836.1-2010 爆炸性环境第2部分：由隔爆外壳“d”保护的设备[S]. 北京：中国标准出版社，2010 GB3836.1-2010 爆炸性环境第4部分：由本质安全型“i”保护的设备[S]. 北京：中国标准出版社，2010 IEC 60079-11 [S]，2007. IEC 60079-25 [S]，2003. 国家煤矿安全监察局. 煤矿安全规程[M]. 北京：煤矿工业出版社，2011 HALL J R.本质安全型设备及电路[M].郁继裳, 顾永辉, 邵昌棋等译.北京:煤炭工业出版社,1990 徐建平. 仪表本安本安技术[M].北京：机械工业出版社，2002. 克拉夫钦克 B C,N.谢洛夫 B,A.T.叶雷金, 安全火花电路[M].张丙军译.北京:煤炭工业出版社,1981. 西门子、ABB、BARTEC等公司资料中国矿业大学信电学院

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