矿井皮带集中运输动力系统弊端与风险的优化管理

实践运用

矿井皮带集中运输动力系统弊端与风险的优化管理2李文军1，（1.潞安集团常村煤矿，山西长治046000；2.山西煤炭运销集团太原有限公司，山西太原030000）

摘要：受井下地域狭小、环境恶劣、用电等级高、管理困难以及负荷大而不均等影响，井下运输设备往往单位时耗

大、维修费用高、有形磨损大，造成设备更新周期短，最终造成生产安全事故隐患和运营成本增加。对矿井皮带集中运输动力系统进行分类、优化及管理，对加强该系统的安全管理、减少运转费用具有一定的现实意义。关键词：矿井；皮带集中运输；弊端与风险；优化管理中图分类号：TD528+.1文献标识码：A文章编号：2095-0802-(2018)11-0184-03

OptimizationManagementofDisadvantagesandRisksofMineBeltCentralizedTransportationPowerSystem(1.ChangcunCoalMine,Lu'anGroup,Changzhi046000,Shanxi,China;2.TaiyuanCo.,Ltd.ofShanxiCoalTransportationand

SaleGroup,Taiyuan030000,Shanxi,China)

Abstract:Affectedbysmallundergroundarea,harshenvironment,highpowerconsumptionlevel,managementdifficultiesandlargeandunevenloads,undergroundtransportationequipmentsareoftencharacterizedbyhighunittimeconsumption,highmaintenancecostandlargephysicalwear,resultinginshortequipmentrenewalcycle,whicheventuallyleadstopotentialproductionsafetyaccidentsandincreasedoperatingcosts.Toclassify,optimizeandmanagethepowersystemofminebeltcentralizedtransportationhascertainpracticalsignificanceforstrengtheningthesafetymanagementofthesystemandreducingtheoperationcost.

Keywords:mine;beltcentralizedtransportation;disadvantagesandrisks;optimizationmanagement

LIWenjun1,20引言

优化管理是指在特定的环境与条件下，通过一定的技术改造、设备更新、新技术的运用以及科学合理的管理方法，使原有系统更加满足实际需求，创造出更高的社会价值。矿井皮带集中运输动力系统的优化管理就是针对矿井集中运输系统自身的特点，运用设备优化和管理优化的理论和方式，提高煤矿集中运输设备的生产效率，减少运输事故的吨煤发生次数，在不增加企业生产安全隐患的前提下极大限度地降低企业的生产成本，为企业创造更多的利益[1]。可见，矿井集中运输的优化管理对煤矿企业、国家经济有重大意义[2]。1

1.1现阶段矿井集中运输的形式缺点及风险

液力耦合器为主的集中运输交流双电机、减速器、液力耦合器[3]、普通停送电设备。此种组合依靠普通隔爆防爆型开关停送电兼启动开关，电机提供动力，减速机减速，液力耦合器软启，使用弹性可移式联轴器（例如尼龙栓销、梅花盘销连接）。由于耦合器软启不能按照力学特点按特定曲线启动，造成减速机负荷侧冲击载荷大，弹性可移式联轴器使用寿命短，电机也受到不同程度的载荷冲击，耦收稿日期：2018-09-11

作者简介：李文军，1987年生，男，山西朔州人，2010年毕业于山西煤炭职业技术学院矿山机电专业，工程师。

合液经常更换、加注，电气控制不能实现智能化，造成了设备维修频繁，小的运输事故频发，故障出现后没有可靠的应急启动设备，重要设备使用寿命短，安全运行系数不高等。1.2晶闸管软启开关为主的集中运输2个或3个交流电机、减速器、连接装置、晶闸管软启开关、PLC控制机。此种组合仅将普通隔爆防爆型开关作为停送电开关，将PLC控制机作为智能控制机，控制晶闸管软启开关开停顺序，交流电机提供动力，减速机减速，连接装置起连接作用。晶闸管软启开关是通过控制串接于电源与被控电机之间的三相反并联晶闸管的导通角使电机的端子电压从预先设定值上升到额定电压值，通过控制电压来调节电动机的输出扭矩，实现软启、软停、轻载节能、平滑启动电机的控制设备。电机的扭矩与电压的二次方有关，但是非线性关系，所以也会对减速机负荷侧造成一定的载荷冲击，连接件使用寿命短，电机也受到不同程度的载荷冲击，而且其电气和机械设备较多，需专职的电工伺机维护，人力投入成本高，但其电气控制部分为PLC，可以连接多种保护闭锁装置，安全运行系数较上一种有所提高。1.3变频器控制直流启动的集中运输2个或3个直流电机、减速器、连接装置、滤波器、载波器、PLC控制机。此种组合仅将普通隔爆防爆型开关作为停送电开·184·

2018年第11期李文军：矿井皮带集中运输动力系统弊端与风险的优化管理2018年11月

关，将PLC控制机作为智能控制机，电力由变压器、滤波器、载波器、变频器机提供，直流电机提供动力，减速机减速，连接装置起连接作用。由于变频器提供特定线性的变频直流电，直流电机根据特定线性的变频直流电提供动力，输入力矩符合启动负载的要求，负载对电机、减速机、连接装置冲击较小；机械设备冲击载荷较小，机械设备使用寿命较长，维修成本低。但是其电力动力源由滤波器、载波器提供，变频控制提供直流电，滤波器、载波器需要设置专用变电所，要求与井下交流电有一定的距离，否则直流电与井下交流相互影响导致电气设备事故频发，维修难度大，电气设备使用寿命会缩短。经济方面，初期投资大（专用机电硐室的开拓，系统设备复杂、昂贵）、电气维修成本高、机械维修费用相对较低，但总的运行成本较高；安全运行方面，机械事故率较低、电气事故处理难度大。综合所有因素，此套系统安全运行系数适中。1.4CST系统控制的智能集中运输交流电机、CST减速软启一体机、连接装置、高性能组合开关、冷却系统、油压系统。此种组合启动系统由电机、可控减速机、油压系统、冷却系统和电气部分组成，其中，电气部分控制4个启动电机（1个备用）、4个冷却电机（1个与备用启动电机在一起）、4个油压电机（1个与备用启动电机在一起）。1个组合型隔爆开关控制以上在用的3个冷却电机和3个油压电机、1个PLC控制机、4个CST控制器（控制器与启动电机串联，其中，3个在用，1个与备用电机连接）。该系统的工作原理是：电机全速空载启动，把动力传递给可控减速机，减速机将油压系统传来的油压作用于内部连接结构，使输出按照油压的变化输出直至油压恒定，即输出功率等于电机输出功率。机械性能：由于电机全速空载启动，油压缓慢作用于负载，负载对于电机的冲击几乎为零，内部连接装置又根据行星轮原理和油压变化共同作用，使得内连接载荷冲击也非常小。综合以上所有，载荷冲击均较小，机械使用寿命较长。安全系数：电气控制采用PLC智能控制，可连接多种保护闭锁装置，系统本身又带有备用启动电机，在发生故障时可迅速切换工作，安全运行系数较高。电气性能：由于电气设备较多，且需要严密配合工作，造成电气系统规模庞大而复杂，需要专门的设备硐室，元件的总体故障数较多，维修复杂，成本高。经济性价比：设备多，电气系统、油压系统复杂而精密，造成初期成本较高，后期维修成本也较高；但由于电机满载启动和运行，设备选型较小，能耗减少，而且因其油压控制传动，空载时可降低空载转速，能耗较小。综合以上因素，经济上较为合理，适用于大型矿井。2现有集中运输系统弊端与风险的分析

弊端与风险分析及评价与其识别过程紧密相关，分析之前首先应进行风险识别。弊端与风险识别是指在其设计、采购、施工、安装、验收运行和维护保养全过程收集系统相关信息，定性确定弊端与风险因素。分析、评价是在识别的基础上，运用一定的分析方法，分析弊端引起的风险及风险因素发生的概率、影响的范围、可能造成的损失大小等，根据行业风险特点，结合专家建议建立量化指标，按序排列弊端与风险，合理划分风险等级。分析、评价的目的在于管控，针对定级划分的风险，重点管控主要风险因素，按规定处理一般风险，有利于煤矿主要负责人及管理人员采取有针对性的对策和措施，降低风险对煤矿集中运输皮带系统正常运行、合理经济目标完成的不利影响。这一对弊端与风险的不确定性进行量化，评价其潜在影响的过程就是分析，其可分为定性分析和定量分析。2.1定性分析风险定性分析[4]是评估已识别风险的影响和可能性的过程，根据风险影响的大小及其发生的概率高低对风险因素进行排序。定性分析的主要依据有风险管理计划、已识别的风险、概率范围与后果、假定的条件、数据来源的可靠程度等。定性分析的方法有随机决策树分析法和层次分析法。在进行分析时，尤其要注意那些对目标控制影响较大的风险因素，对这些因素要进行再次细化分析和管理控制。2.2定量分析弊端与风险定量分析一般是与风险定性分析同时进行的，在定量分析中要善于采集相关方面和专家的意见，按照乐观、悲观和最可能分类列表。通过定量分析可以明确建设及运行成本、质量和时间目标的概率。2.3集中运输系统弊端风险具体形式a)设计时设备选型不当，没有充分考虑井下环境恶劣、地质条件复杂、采动影响大等因素；b)采购把关不严，设备供应商选择不当，设备监造把关不严，设备总体制造精度不高等；c)施工安装质量不高，测量放线不准，基础施工不合格，设备装配质量不高等；d)验收运行不合格，验收把关不严或者未验收合格即投入运行，低标准验收等；e)运行管理不到位，设备管理制度未建立或建立后未执行，设备未按照使用说明维护保养、设备现场维护不当，造成设备运行条件复杂以及管理、操作人员培训不到位等。本文将从设备动力系统选型、运行管理方面提出一些具体优化管理措施。3弊端与风险的控制及管理优化具体方式

风险控制就是采用一定的技术管理方法避免风险事件的发生或在风险事件发生后减少损失。采取这些措施时不可避免地要产生一定的费用，但与承担的风·185·

2018年第11期险相比，这些费用要远远少于风险事件发生后造成的损失。目前，煤矿皮带运输因动力系统故障停产事故时有发生，成本急剧增加，其原因主要在于动力系统选型不合理、管理上有缺陷，没有重视现有系统的弊端与风险。优化管理的目的就是尽可能地减少损失，降低煤矿企业皮带集中运输系统运行的成本。皮带集中运输系统弊端与风险控制的具体方式主要有增设备用设备、采用成熟软启系统、加设合理的安全防护设施、选择技术先进且经济合理的系统、运用科学合理的管理方法。3.1增设备用动力设备保证皮带设备正常运行通过增设备用动力设备，及时替换短时间无法修复运行的动力设备。设备运行一段时间后，总会出现损坏现象，当损坏达到一定程度时就造成工作停止。在非检修时间段，设备无法短时间修复，采用备用设备及时替换，可极大地缩短机电事故影响时间，减少煤矿企业因机电事故而造成的损失。具体增设时有以下两种方式：a)双电机驱动。除增设双电机驱动外再加一个备用驱动设备，平时备用设备不工作，但电气连接方式与另外两台相同，去除与负载间机械连接的装置，使用时加上机械连接装置，通电即可使用；b)三电机驱动。除增设三电机驱动外再加一个备用驱动设备，平时备用设备不工作，但电气连接方式与另外三台相同，只是启动顺序不同，去除与负载间机械连接的装置，使用时加上机械连接的装置，通过PLC控制机切换备用动力设备为工作设备。3.2采用成熟软启系统降低冲击采用成熟的软系统可降低负载对机械设备的冲击，降低瞬间峰值对电气设备的冲击，延长电气设备和机械设备的使用寿命，降低运行成本。软启系统具体有以下几种方式：a)晶闸管原理软启的电气系统。可按照晶闸管的电学特性，输出一定曲线特性的电压、电流，启动电机带动负载；b)变频器控制的直流软启系统。通过改变电的频率，输入电频率按照预先设定的线性变换，使电机按照线性提供动力，实现软启；c)CST可控启动器软启系统。通过将预先设定的油压作用在满载的电机连接装置上，使满载电机的功率按照油压线性作用在负荷上，实现软启[4]。3.3加设安全防护设施减少人身伤害事故通过加设合理的安全防护设施，可有效减少人身伤害及伤亡事故。具体做法为：a)在关键部位和技术节点上加设安全保护装置，实现设备的自我监控，一旦保护装置动作，设备即可停止运转，消除故障后方可恢复可启动模式，实现设备的自我检测与自我保护；b)在运转部位加设合理的安全防护设施，可以有效地防止机械误动作、人员误操作造成的人身伤害事·186·

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件，增强安全性[5]。3.4选择技术先进经济合理的系统目前，成熟、先进的系统有两种，一种是变频器控制的直流软启系统，另一种是CST可控启动器软启系统。两种系统较以往皮带集中运输动力系统均有较明显的优点，但自身又有缺点，煤矿企业可根据所处地理环境、水文地质、人员技术水平、管理经验、运行成本和安全指标等因素综合考虑应用以上两种系统。3.5运用科学合理的管理方法运用科学合理的管理方法，不仅能延长设备的使用寿命，降低运行成本，减少设备运行事故，还能降低安全生产事故发生率。具体的管理方法有：a)严格落实岗位责任制，明确责任范围，执行交接班制度；b)严格落实责任制度，实行承包责任制；c)明确标准内容，制订考核制度，执行考核；d)执行“责任、标准、制度、监查”四大体系；e)运用PDAC循环法不断发现缺陷、隐患，持续改进弊端[6]。4结语

优化管理的目的并不是彻底消除现阶段矿井运输的弊端，而是运用科学、合理的管理方法减少能耗损失，降低维修费用，减少安全生产事故发生次数，使矿井运输设备在技术、经济上更为合理。现代化矿井运输系统大多具有规模大、服务周期长、能耗大、维修费用高，可服务周期短、生产安全事故易发多发的特点，可以说，在运行过程中危机四伏，使得矿井运行在技术、经济上存在诸多不合理之处。因此，煤矿经营管理者必须进行优化管理，提高自身对运输设备的风险管理能力，即在集中运输系统的日常生产运营中，摸清存在的弊端因素与潜在的风险因素，有针对性地采用管控方法与防范措施，最大限度地减少风险带来的损失，保证生产设备持续运行，提高盈利能力和资本效率。良好的优化管理能获得巨大的经济效益，同时也有助于企业竞争力的提高，素质和管理水平的提升。只能这样，煤矿企业才能在未来竞争日趋激烈的能源市场中保持长久持续的发展。参考文献：1］《中国煤炭工业百科全书》编委会机电卷编委会.中国煤炭工

业百科全书：机电卷［M］.北京：煤炭工业出版社，1997.2］刘铁民.安全生产管理知识［M］.北京：中国大百科全书出版

社，2008.3］国家安全生产监督管理总局.煤矿安全规程［M］.北京：煤炭工业出版社，2011.

4］郝贵.煤矿安全风险预控管理体系［M］.北京：煤炭工业出版

社，2012.

5］全国一级建造师执业资格考试用书编写委员会.机电工程管

理与实务［M］.北京：中国建筑工业出版社，2011.6］中国煤炭工业劳动保护科学技术学会.煤矿工人安全技术操作规程指南［M］.北京：煤炭工业出版社，2007.

（责任编辑：刘晓芳）

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