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摩擦式提升鋼絲繩的選型安裝與維護(hù)

發(fā)布時間：2020-01-03 12:37　文章來源：未知　文章作者：admin　點擊數(shù)：

摩擦式提升機(jī)的鋼絲繩使用、維護(hù)不僅涉及到提升機(jī)成本的投入，更關(guān)系到設(shè)備的安全運行。近年來提升鋼絲繩因銹蝕、斷絲、變形等原因，經(jīng)常造成鋼絲繩使用時間達(dá)不到訂貨約定要


摩擦式提升機(jī)的鋼絲繩使用、維護(hù)不僅涉及到提升機(jī)成本的投入，更關(guān)系到設(shè)備的安全運行。近年來提升鋼絲繩因銹蝕、斷絲、變形等原因，經(jīng)常造成鋼絲繩使用時間達(dá)不到訂貨約定要求，而被迫換繩（無計劃換繩），不僅影響礦井正常生產(chǎn)，而且增加了生產(chǎn)成本，甚至因鋼絲繩的銹蝕、斷絲嚴(yán)重造成事故的發(fā)生，教訓(xùn)極其深刻。更好地把握鋼絲繩使用的安全性、經(jīng)濟(jì)性，是當(dāng)前煤礦企業(yè)面臨的一個新課題。筆者結(jié)合淮南礦區(qū)不同結(jié)構(gòu)、國內(nèi)外不同生產(chǎn)廠家鋼絲繩及在不同井型的使用經(jīng)驗，對鋼絲繩使用狀況進(jìn)行分析總結(jié)，從選型、更換、日常維護(hù)方面探討如何更好地選擇、使用和維護(hù)礦井提升鋼絲繩，以期在保證安全的前提下，延長鋼絲繩使用壽命。

1鋼絲繩使用狀況介紹
淮南礦區(qū)煤業(yè)集團(tuán)目前有12對生產(chǎn)礦井，在用64套摩擦式提升機(jī)。使用的立井摩擦式提升機(jī)鋼絲繩有國產(chǎn)的和進(jìn)口的，進(jìn)口鋼絲繩主要為英國、德國、南非等國企業(yè)生產(chǎn)，國產(chǎn)鋼絲繩為中美合資、中英合資企業(yè)生產(chǎn)；從結(jié)構(gòu)上以三角股和圓股鋼絲繩為主。近年來隨著新建礦井深度的增加，從800m到1000m，提升循環(huán)次數(shù)大幅降低，一般在15萬次。單臺車年提升量在300萬t以上的礦井，鋼絲繩的使用壽命維持在一年左右，一個捻距內(nèi)斷絲10根左右，達(dá)到6%，后期發(fā)展較快且有銹蝕，一般達(dá)不到合同約定的30萬次，部分使用情況見表1。


2鋼絲繩銹蝕斷絲原因分析
從表1可以看出，鋼絲繩換繩的主要原因是銹蝕和斷絲，經(jīng)分析，主要有以下因素引起。
（1）鋼絲繩出油快。摩擦式提升機(jī)主提升鋼絲繩在運行過程中受到軸向拉力和徑向扭轉(zhuǎn)力。
如在夏季更換鋼絲繩，在掛繩使用1個月開始大量出油，個別提升繩在雨天出現(xiàn)滑繩；如在冬季更換鋼絲繩，掛繩后出油較夏季明顯緩慢，到天熱時大量繩油已出完。統(tǒng)計表明，新繩掛繩使用一年時間，鋼絲繩油脂基本出盡，開始產(chǎn)生銹蝕，并伴有斷絲發(fā)生。
（2）鋼絲繩的扭轉(zhuǎn)力過大。隨著提升高度的增加，在800~900m時，鋼絲繩的扭轉(zhuǎn)力是造成鋼絲繩斷絲的主要原因團(tuán)，鋼絲繩捻距呈現(xiàn)出天輪處捻距最小，向下隨著井深增加捻距增大。交變扭轉(zhuǎn)力使得鋼絲繩更容易發(fā)生斷絲。
（3）園股鋼絲繩使用時間短。從使用統(tǒng)計情況看，4套圓股鋼絲繩使用循環(huán)次數(shù)均在10萬次，都因斷絲數(shù)量較多而進(jìn)行更換。初步分析圓股鋼絲繩為交互捻結(jié)構(gòu)，鋼絲繩經(jīng)過天輪、滾筒發(fā)生彎曲時，股與股產(chǎn)生了點接觸，因摩擦和應(yīng)力集中而斷絲。
（4）井簡淋水水質(zhì)的腐蝕影響。通過對礦井井筒內(nèi)水質(zhì)提取、化驗，pH值為11，在鋼絲繩表面無油脂保護(hù)的情況下，首先發(fā)生電化學(xué)腐蝕，并隨著時間延長，腐蝕不斷加劇，導(dǎo)致鋼絲繩銹蝕。
（5）主提升鋼絲繩張力不均。從4根主提升鋼絲繩斷絲數(shù)量上看，4根繩斷絲數(shù)量差異較大，其中3根繩每根斷絲數(shù)在40根至60根，相差不多，但始終有1根的斷絲數(shù)在110根，斷絲發(fā)展速度明顯較快。
（6）加速段鋼絲繩斷絲數(shù)量較多。提升設(shè)計加速度為0.75m/s2，按等速段為12m/s計算，加速段長度約96m。加速段鋼絲繩與等速段相比，在承受終端載荷的同時，還要附加加速度需要的附加作用力，因此加速段鋼絲繩更容易出現(xiàn)斷絲。
（7）換繩工藝造成鋼絲繩損傷。在更換新繩時的換繩工藝基本都采用“舊繩帶新繩”，開動提升機(jī)下放提升倉，每隔8m左右停車，將新繩與舊繩用金屬繩卡固定，目的是防止新舊繩間出現(xiàn)滑動，所以緊固繩卡過程中由于鋼絲繩受到繩卡緊固擠壓對新繩表面造成了損傷，特別是將提升鋼絲繩由舊繩轉(zhuǎn)為新繩連接后，緊固繩卡處的新舊繩還會出現(xiàn)相對位移，進(jìn)一步造成新繩表面損傷。隨后鋼絲繩出現(xiàn)非常有規(guī)律斷絲，即斷絲間隔為8m左右，這也正是固定繩卡的地方。
（8）繩槽直徑與新繩要求不符。鋼絲繩在更換初期的2個月內(nèi)，因受拉伸和扭轉(zhuǎn)力的作用會產(chǎn)生塑性伸長，繩徑縮小，使用2-4個月后鋼絲繩直徑基本穩(wěn)定，鋼絲繩與天輪、滾筒襯墊摩擦，使得天輪、滾筒襯墊繩槽直徑與鋼絲繩直徑相同。更換新繩后，因新繩標(biāo)稱直徑約大于公稱直徑的5%，新繩很難落入原繩槽，襯墊邊口對新繩產(chǎn)生較大的擠壓應(yīng)力，造成鋼絲繩損傷的同時還會使襯墊開裂或局部剝落。
（9）提升機(jī)電控與閘控配合不當(dāng)。當(dāng)提升機(jī)電控與間控在系統(tǒng)調(diào)試時沒有做到當(dāng)提升機(jī)運行速度降低至零時（一般在0.2m/s），施閘單元才進(jìn)行抱閘動作，造成對系統(tǒng)的沖擊，1臺主井提升機(jī)每天運行循環(huán)次數(shù)在400-600次，因施閘時提升機(jī)運行速度不為零，鋼絲繩每次停車均受到?jīng)_擊力的作用。

3鋼絲繩使用建議
通過對鋼絲繩銹蝕、斷絲問題起因的分析，可以采取相應(yīng)措施：選擇合理鋼絲繩結(jié)構(gòu)、優(yōu)化換繩工藝、加強日常維護(hù)與管理，采用新技術(shù)。
3.1結(jié)構(gòu)選擇
在選用三角股提升鋼絲繩時，股采用15+l2+
1形式國，每股最外層有15根鋼絲，內(nèi)層有12根鋼絲，最內(nèi)部有1個三角形狀的編織股芯，即3×2股芯，該股芯每股有2根鋼絲組成，這3股編織成1個三角形狀的股芯，股芯為全鋼絲編制面成。股芯三角形狀明顯，穩(wěn)定、支撐力好，鋼絲繩長期使用不易變形。成繩后抗擠壓，繩股之間不易滑動。采用SFC聚丙烯合成纖維芯0。合成纖維芯捻制勻稱、緊密、抗擠壓，長期使用不腐爛變形。而采用天然劍麻芯（NF）使用一年后會擠壓變形使繩芯縮小，支撐力減弱，鋼絲繩直徑變小，股與股之間摩擦擠壓易造成局部斷絲。
三角股鋼芯結(jié)構(gòu)鋼絲繩，使用后出油均勻，當(dāng)鋼絲繩循環(huán)次數(shù)達(dá)到40萬次時鋼絲繩仍有少量增摩脂，且鋼絲繩沒有銹蝕現(xiàn)象，如圖l所示。

在選用圓股鋼絲繩時，應(yīng)采用隔股加強型繩芯，使股與股之間不產(chǎn)生直接擠壓，避免因交互捻股與股直接發(fā)生點接觸擠壓，造成鋼絲損傷，可使鋼絲繩循環(huán)次數(shù)由ll萬次提高到35萬次。
為增加鋼絲繩對堿性井筒淋水的抗腐蝕性，在訂購鋼絲繩時，要求鋼絲采取鍍鋅鋁合金皺層，采用ZBB級別，以提高抗腐蝕性。
3.2優(yōu)化換繩工藝
新型換繩工藝（雙繩交互式換繩法）：使用YHC型換繩車，1次換1根繩，1次引繩：收舊繩的同時放新繩，實現(xiàn)新舊繩同步對換。換繩車可實現(xiàn)對鋼絲繩無損夾持，且收放繩的過程中不再需要拆裝繩卡，減少了鋼絲繩的意外損傷，延長了鋼絲繩的壽命，如圖2所示。

換繩工藝用復(fù)合板卡替代鋼絲繩繩卡。因復(fù)合板卡與鋼絲繩不是剛性接觸，可避免復(fù)合板卡在新鋼絲繩夾持過程中對鋼絲繩的損傷，同時讓新舊繩之間隔開，不相互產(chǎn)生接觸損傷。在放新鋼絲繩通道鋪木板或廢膠帶，避免鋼絲繩在地面拖拽造成鍍鋅層損壞。
每次更換鋼絲繩時對滾簡繩槽、天輪繩槽進(jìn)行一次修整。利用快速車槽裝置的高速旋轉(zhuǎn)數(shù)控成型刀頭對滾簡繩槽、天輪繩槽進(jìn)行修整，控制繩槽的槽徑大于新繩公稱直徑約5%，同時確保滾筒上的4根繩槽圓周直徑誤差不大于0.5mm，通過對繩槽的車削有效避免了因繩槽槽徑偏小對新鋼絲繩擠壓帶來的損傷。同時因滾筒上各繩槽圓周長誤差減小，在提升機(jī)運行時，提升鋼絲繩的張力能夠保持均勻，減小了鋼絲繩張力差，鋼絲繩運行時擺動量大幅減小。
3.3日常維護(hù)管理
對井簡堿性出水進(jìn)行治理。通過對井筒外圍進(jìn)行注漿，封堵水源，同時對少量出水通過引水槽，將水引至井下，降低堿性水質(zhì)對鋼絲繩的腐蝕。驗繩時發(fā)現(xiàn)斷絲一定要進(jìn)行處理，防止斷絲經(jīng)過天輪、滾筒時因擠壓造成新的斷絲，而迅速演化成斷股。
防止鋼絲繩銹蝕要定期涂油四。在鋼絲繩使用后期，如有銹蝕現(xiàn)象要及時進(jìn)行涂油（增摩脂），減緩銹蝕速度。
及時進(jìn)行竄繩或降低加減速度。當(dāng)某1根主繩斷絲明顯或比其他繩斷絲量增多時，可能是斷絲量多的鋼絲繩受力過大，可適當(dāng)對其提升繩進(jìn)行調(diào)整，使4根繩受力均勻。鋼絲繩斷絲情況發(fā)展較快，通過降低加速度，并減少一次提升量，可有效遏制斷絲快速發(fā)展。
調(diào)整電控與間控配合，使閘控在監(jiān)測到提升機(jī)達(dá)到停車位置，運行速度為零時驅(qū)動液壓抱閘機(jī)構(gòu)準(zhǔn)確施抱，消除因電控、閘控配合不合理，造成施閘時提升機(jī)運行速度不為零，而對鋼絲繩產(chǎn)生沖擊。
變化停車位置。當(dāng)提升機(jī)長時間不運行時，其停車位置不要固定在某一處，要適當(dāng)變換停車位置，避免鋼絲繩最大受力點始終固定在某一段。
3.4采用新技術(shù)
當(dāng)提升高度在800m以上，鋼絲繩扭轉(zhuǎn)力顯著增大是引起斷絲的重要原因。為減小扭轉(zhuǎn)力對鋼絲繩斷絲造成的影響，使用新型懸掛裝置，淘汰傳統(tǒng)櫻形懸掛，通過旋轉(zhuǎn)鎖繩器鎖緊鋼絲繩，并可隨鋼絲繩產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力旋轉(zhuǎn)，釋放部分扭轉(zhuǎn)力，該裝置不僅減輕換繩、穿繩、固繩、調(diào)繩中復(fù)雜繁重的勞動，而且可部分消除提升鋼絲繩因交變扭轉(zhuǎn)力矩產(chǎn)生的斷絲，新型懸掛方式如圖3所示。
4使用效果
通過對鋼絲繩銹蝕斷絲分析，并采取相應(yīng)措施后，鋼絲繩的使用壽命明顯增加，原來每年必須更換1次鋼絲繩的提升系統(tǒng)，現(xiàn)在可實現(xiàn)主井提升鋼絲繩2年更換一次，副井提升鋼絲繩3年更換一次，l2個礦井每年少更換1次提升用鋼絲繩，可節(jié)約材料消耗和人工施工費用約300萬元，取得較好經(jīng)濟(jì)效益。