В угольной промышленности для выдачи горной массы по вертикальным стволам наибольшее распространение получили скипы с неподвижным кузовом, оборудованные различными типами затворов. Многолетний опыт эксплуатации таких скипов выявил ряд конструктивных несовершенств, которые обуславливают сравнительно малый срок их службы, в среднем 2-3 года.

Основная причина ограниченного срока службы скипов - повышенный износ, связанный с исключительно тяжелыми условиями эксплуатации и значительными динамическими нагрузками, возникающими при взаимодействии скипа с направляющими проводниками и при входе в разгрузочные кривые. В связи с этим к скипам предъявляют ряд требований, в том числе повышенная прочность и конструктивная жесткость. К числу элементов, отличающихся низкой надежностью, относят направляющие опоры (в некоторых случаях их срок службы не более 3 мес.); футеровку кузова скипа, имеющую недостаточную прочность; секторные затворы и др.

Заводы-изготовители и служба эксплуатации постоянно модернизируют скипы с целью увеличения их надежности и долговечности, улучшения эксплуатационных качеств и повышения производительности подъемной установки.

Направляющее устройство

По принципу кинематического взаимодействия направляющие устройства делят на две группы: жесткие и роликовые направляющие опоры. Основным видом направляющих устройств являются башмаки скольжения - рабочие и предохранительные. Этот вид направляющих устройств получил широкое распространение благодаря простоте конструкции и удобству обслуживания. В то же время они подвергаются механическому износу вследствие истирания рабочих поверхностей при взаимодействии с проводниками.

На подъемных сосудах следует устанавливать башмаки, обеспечивающие быстроту демонтажа, установки и регулировки, возможность восстановления требуемых зазоров путем замены сменных вкладышей; повышенную износостойкость при минимальных значениях коэффициента трения.

На подъемных установках, работающих в интенсивном режиме, при скоростях движения сосудов выше 10 м/с целесообразно применять роликовые направляющие, основным элементом которых являются ролики с резиновым ободом. Роликовые направляющие используют в сочетании с жесткими направляющими башмаками. Ими можно оборудовать все виды подъемных сосудов с двусторонними проводниками прямоугольного сечения. Попытки использования роликовых направляющих в сочетании с рельсовыми проводниками не дали положительных результатов.

Правильно спроектированные упругие направляющие устройства должны во всех режимах движения обеспечивать плавный ход сосуда. Предохранительные башмаки не должны контактировать с проводником, и силы взаимодействия Р даже в самых неблагоприятных случаях (касание башмаками проводников) не могут быть больше чем Р = Срb, где Ср - жесткость упругих направляющих устройств; b - рабочий зазор между предохранительным башмаком и проводником.

Секторный затвор

Концентрация напряжений в нижней части скипа в месте сужения кузова, а также значительные динамические нагрузки вызвали необходимость совершенствования затвора. Реконструкция имеет целью его усиление и повышение надежности закрывания и открывания. Наиболее часты отказы в работе затворов секторного типа, имеющих сложную кинематику работы механизма. Имеют место отказы элементов выдвижного лотка, а также тенденция к самооткрыва- нию, что происходит в основном в результате воздействия потока загруженной горной массы на сектор. При этом ролики подвижного лотка смещаются с устойчивого положения, и лоток открывает сектор либо сразу в загрузке, что происходит значительно чаще, либо при движении скипа по стволу. Характерно, что установка упоров направляющих роликов лотка или установка направляющих с отрицательным углом не всегда дает положительный эффект. Кроме того, конструкция секторного затвора не исключает заклинивания выдвижного лотка в горной массе бункера при его переполнении и неточной установке кривых, что вызывает тяжелые последствия, вплоть до обрыва головного каната.

Эти недостатки секторного затвора потребовали модернизации скипов, заключающейся в отсоединении лотка от сектора и закреплении его неподвижно в открытом положении. Выступающие за габариты скипа части лотка обрезают. Это исключает самопроизвольное открывание затвора, а также возможность заклинивания лотка в горной массе бункера, уменьшает нагрузки на разгрузочные ролики и кривые. Несмотря на то, что при этом зазор между лотками и кромкой бункера составляет 30-50 мм, просыпание горной массы в ствол при разгрузке практически отсутствует.

Из применяемых типов затворов наиболее перспективный - шиберный. Кузов скипа, оборудованного шиберным затвором, не имеет суженной части, что значительно улучшает жесткостные и прочностные характеристики, а также повышает коэффициент тары скипа. Полностью исключается возможность самопроизвольного открывания затвора. Привод затвора представляет собой гидроцилиндр, укрепленный на подвижной каретке, расположенной на копре. При подходе к разгрузке скип стыкуется с кареткой и двигается вместе с ней до полной остановки, после чего включается гидроцилиндр, зафиксированный относительно скипа в строго определенном положении и поднимает шибер.

Для повышения надежности закрывания и открывания были созданы скипы с клапанным затвором. Отличительными особенностями большегрузных скипов института Гипрошахт являются отсутствие сужения кузова и большое выходное отверстие. Затвор скипа выполняют сварным из днища и двух боковых фигурных стенок; крепят в нижней части кузова на оси. Запирание затвора осуществляют двумя замковыми механизмами и защелками. Обкатывание ролика затвора по разгрузочным кривым обеспечивает его плавное открывание и закрывание.

Рамы и кузов скипа

Основная причина недолговечности скипов - это недостаточная жесткость и прочность их металлоконструкции, представляющей собой тонкостенную оболочку кузова, примыкающую непосредственно к вертикальным стойкам рамы и усиленную горизонтальными ребрами жесткости, изготовленными обычно из уголкового проката. В процессе эксплуатации часто наблюдают выпучивание оболочки кузова, изломы стоек рамы в местах сопряжения их с кузовом, нарушение целостности сварных соединений и т.д., поэтому на шахтах нередко скипы перед навеской обваривают, ужесточают раму, усиливают ее в местах сопряжения с кузовом, усиливают крепление верхних поперечных балок. Особое внимание обращают на ослабление верхних частей кузова и рамы скипа болтовыми соединениями и окнами установки роликов, где возникают значительные концентрации напряжений.

Так как увеличение полезной вместимости скипов осуществляют за счет удлинения кузова при сохранении размеров в плане, снижается изгибная жесткость скипов. В таких случаях необходимо раму скипа усиливать путем наварки дополнительных элементов из стандартного проката, увеличивающих изгибную жесткость.

Переходы от кузова к затвору и к верхней траверсе на неопрокидных скипах рамной конструкции имеют зоны опасной концентрации напряжений, в которых часто появляются усталостные трещины. В процессе эксплуатации и при навеске скипов обычно указанные места усиливают. Чрезмерный механический износ стенок кузова (особенно в местах встречи потока разгружаемой горной массы) или его днища также является причиной замены скипа, несмотря на то, что в целом его конструкция может быть еще достаточно работоспособной. Реконструкцию скипов должны выполнять по специальному проекту и обосновывать необходимыми расчетами.

Срок службы скипов в немалой степени зависит от качества их изготовления, своевременного и квалифицированного технического обслуживания. При изготовлении скипов, а также перед их навеской необходимо проверять в подвешенном состоянии отсутствие смещения точки подвеса скипа относительно вертикальной оси, проходящей через центр тяжести. При этом должны соблюдать условие Д < δ, где Д - допустимая величина смещения оси подвески от действительного центра тяжести скипа; δ - регламентированный односторонний зазор между рабочими поверхностями проводника и башмака при установке. В случаях недопустимых смещений имеет место перекос сосудов, вызывающий появление горизонтальных составляющих нагрузок. Это отрицательно сказывается на работоспособности сосуда, его направляющих и армировке ствола, происходит интенсивный односторонний износ вкладышей башмаков скольжения и проводников, а в случае роликовых направляющих - перенапряжение упругих элементов, износ футеровки роликов, предохранительных башмаков и проводников. Описанные явления возможны при несимметричном расположении направляющих устройств относительно центра тяжести сосуда по вертикальной оси, что должно быть выявлено и устранено при маркшейдерской проверке подъемного комплекса.

Для повышения безопасности работы подъемных установок износ поверхности проводника необходимо компенсировать размерами новых башмаков. При этом глубина рабочего зева новых предохранительных башмаков скольжения должна быть для проводников из рельсов не менее 65 мм, проводников прямоугольного сечения не менее 110 мм. Первоначальные зазоры на сторону между новыми предохранительными башмаками и рабочими поверхностями проводников должны составлять: для проводников из рельсов 10 мм; для проводников прямоугольного сечения 15 мм. Предохранительные башмаки подлежат замене при увеличении указанных зазоров в каждую сторону для проводников из рельсов - до 15 мм, прямоугольного сечения - до 25 мм. Вновь установленные башмаки скольжения независимо от степени износа проводников должны обеспечивать указанные регламентированные зазоры.

Одно из наиболее опасных явлений при работе подъемной установки-заклинивание скипа в разгрузочных кривых, поэтому проверять работу затвора скипа, состояние разгрузочных кривых должны ежесуточно. Для предупреждения заклинивания необходимо не допускать: попадания в скип посторонних негабаритных предметов, способных помешать закрыванию затвора при выходе скипа из кривых; заклинивания направляющих роликов; больших износов вкладышей подшипников и оси вращения, предупреждая перекос подшипников. Величина суммарного износа осей и охватывающих их отверстий не должна превышать 3 мм; износ проводников в зоне разгрузочных кривых - значений, приведенных в нормативной документации; систематически очищать и менять полосы разгрузочных кривых (отклонение уровня их установки не должно превышать 10 мм); после замены проводников, направляющих опор и роликов, а также замены скипов проверять движение скипа в разгрузочных кривых; в зимнее время систематически очищать ото льда скипы, разгрузочные кривые и проводники; при замене кривых проверять их выставку с привлечением маркшейдерской службы шахты.

В последнее время подъемы переводят на модернизированные скипы (разработка Донгипро- углемаша) рамной конструкции и сварного исполнения. Его кузов более надежен, хотя скип изготовлен из нелегированных сталей, и при достаточно низком коэффициенте тары обеспечивает высокую прочность, жесткость, долговечность. Главный недостаток скипа - конструкция клапанного затвора: заштыбовка шарниров лотка-клапана, сложность и низкая надежность системы защелок, возможность недозакрывания и аварийные, как правило, последствия самооткрывания затвора в стволе (при открывании лоток-клапан почти на 1м выходит за габариты скипа). Применение легированных сталей для оболочки кузова уменьшает вес скипов и увеличивает срок их службы. Положительный эффект дает выполнение быстро изнашиваемых элементов съемными. Необходимо также предусматривать отбойные элементы, воспринимающие первый удар потока загружаемой горной массы.

Дозирующее устройство

Предназначено для автоматической загрузки в скипы заданной порции руды, поступающей в дозатор из подъемного бункера. Дозирующее устройство работает в автоматическом режиме и сблокировано с подъемной машиной. ОАО «ПО «Усольмаш» поставляет элементы дозирующего устройства для загрузки скипов вместимостью от 3,2 до 15 м3:

загрузочное устройство;

дозатор;

загрузочная воронка;

взвешивающее устройство;

аспирация комплекса;

уплотнение дозатора;

пульт управления.

Дозирование руды производится взвешивающим устройством, оснащенным электронно-тензометрическим комплексом дозирования скипов. Комплекс обеспечивает:

автоматическую отсечку потока руды загрузочным устройством при накоплении в дозаторе заданного количества руды по весу;

подготовку цепи управления загрузкой скипа;

подготовку цепи отправки скипа при полной разгрузке дозатора;

световую сигнализацию о наличии (отсутствии) руды в дозаторе;

самоконтроль целостности соединительных линий между исполнительным блоком и датчиком.


Характерные неисправности скипов и их диагностика
Комплекс ОАО «Усольмаш» дозирования скипов

 

Загрузочно-разгрузочные устройства

Для загрузки скипов в околоствольном дворе шахты сооружается загрузочное устройство, состоящее из бункеров, течек и затворов с приводами. Вместимость бункеров и течек разгрузочного устройства определяется, в основном, производительностью подъема.

Большинство загрузочных устройств имеет объемную дозировку. Однако такой вид дозировки является причиной аварий на многоканатных подъемных установках. В связи с этим НИИГМ им. М. М. Федорова, Донгипроуглемаш и Донецкий филиал Гипроуглеавтоматизации на базе серийно выпускаемого загрузочного устройства ЗУ создали загрузочное устройство типа ЗУМ, обеспечивающее гарантированное дозирование горной массы.


Характерные неисправности скипов и их диагностика
Загрузочное устройство типа ЗУМ

 

Устройство ЗУМ состоит из вертикально расположенного дозатора, имеющего секторный затвор с пневмоприводом и опирающегося на датчик весового дозирования, и аппаратуры автоматического управления, включающей электропневморелейную систему и электромагнитные конечные выключатели.

При включении устройства в режим «Работа» запускается ленточный конвейер, подающий горную массу в дозатор. При накоплении в дозаторе требуемой дозы горной массы подвижный контакт электроконтактного манометра замыкается с неподвижным контактом «Загружено», и выдается сигнал на остановку питателя. После прихода скипа под загрузку концевой выключатель подает команду на включение пневмопривода, который открывает секторный затвор, и горная масса из дозатора высыпается в скип. По мере разгрузки дозатора давление в камере массдозы датчика весового дозирования падает, и после полной разгрузки подвижный контакт манометра замыкается с неподвижным контактом «Пуск». При этом аппаратурой автоматического управления выдается сигнал на секторный затвор. От концевого выключателя секторного затвора сигнал на подъем груженого скипа поступает на пульт управления подъемной машиной. Концевой выключатель после ухода скипа подает сигнал на включение питателя и ленточного конвейера. Цикл повторяется.

В случае выхода из строя датчика весового дозирования предусмотрена аппаратура, построенная на базе датчиков гамма-реле и предназначенная для ограничения количества загружаемой в дозатор горной массы по объему.


Характерные неисправности скипов и их диагностика
Разгрузочные кривые для скипов с секторным затвором

 

Разгрузка скипов на поверхности осуществляется автоматически с помощью разгрузочных кривых, смонтированных в копре. К стальному листу привариваются изогнутые по форме кривой профили со съемными полосами. С обратной стороны к профилям привариваются косынки. На входе в кривые снизу делается раструб, компенсирующий отклонение рамы скипа при входе разгрузочных роликов в кривые. Для предотвращения перекоса кузова скипа в процессе разгрузки и застревания его в кривых требуется точный монтаж кривых на станке копра.

Проверка качества сварочных швов скипов

Проверка качества сварочных швов скипов

 

Средствами технической диагностики проверяется качество сварочных швов скипов. На рисунке показана проверка качества сварочных швов специалистами Солигорского института проблем ресурсосбережения с опытным производством.




Другие новости по теме: