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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(shí)間：2020-01-03 12:37　文章來源：未知　文章作者：admin　點(diǎn)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(yùn)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(shí)間達(dá)不到訂貨約定要求，而被迫換繩（無計(jì)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(gè)新課題。筆者結(jié)合淮南礦區(qū)不同結(jié)構(gòu)、國(guó)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(yàn)，對(duì)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(zhǎng)鋼絲繩使用壽命。

淮南礦區(qū)煤業(yè)集團(tuán)目前有12對(duì)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(guó)產(chǎn)的和進(jìn)口的，進(jìn)口鋼絲繩主要為英國(guó)、德國(guó)、南非等國(guó)企業(yè)生產(chǎn)，國(guó)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(tái)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(gè)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(yùn)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(gè)月開始大量出油，個(gè)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(shí)大量繩油已出完。統(tǒng)計(jì)表明，新繩掛繩使用一年時(shí)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(shí)，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(shí)間短。從使用統(tǒng)計(jì)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(shí)，股與股產(chǎn)生了點(diǎn)接觸，因摩擦和應(yīng)力集中而斷絲。

（4）井簡(jiǎn)淋水水質(zhì)的腐蝕影響。通過對(duì)礦井井筒內(nèi)水質(zhì)提取、化驗(yàn)，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(shí)間延長(zhǎng)，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(jì)加速度為0.75m/s2，按等速段為12m/s計(jì)算，加速段長(zhǎng)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(shí)，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(shí)的換繩工藝基本都采用“舊繩帶新繩”，開動(dòng)提升機(jī)下放提升倉(cāng)，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(dòng)，所以緊固繩卡過程中由于鋼絲繩受到繩卡緊固擠壓對(duì)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(huì)出現(xiàn)相對(duì)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(gè)月內(nèi)，因受拉伸和扭轉(zhuǎn)力的作用會(huì)產(chǎn)生塑性伸長(zhǎng)，繩徑縮小，使用2-4個(gè)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(duì)新繩產(chǎn)生較大的擠壓應(yīng)力，造成鋼絲繩損傷的同時(shí)還會(huì)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(shí)沒有做到當(dāng)提升機(jī)運(yùn)行速度降低至零時(shí)（一般在0.2m/s），施閘單元才進(jìn)行抱閘動(dòng)作，造成對(duì)系統(tǒng)的沖擊，1臺(tái)主井提升機(jī)每天運(yùn)行循環(huán)次數(shù)在400-600次，因施閘時(shí)提升機(jī)運(yùn)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(duì)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(qiáng)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(shí)，股采用15+l2+

1形式國(guó)，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(gè)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(gè)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(zhǎng)期使用不易變形。成繩后抗擠壓，繩股之間不易滑動(dòng)。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(zhǎng)期使用不腐爛變形。而采用天然劍麻芯（NF）使用一年后會(huì)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(shí)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(shí)，應(yīng)采用隔股加強(qiáng)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(diǎn)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(duì)堿性井筒淋水的抗腐蝕性，在訂購(gòu)鋼絲繩時(shí)，要求鋼絲采取鍍鋅鋁合金皺層，采用ZBB級(jí)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(shí)放新繩，實(shí)現(xiàn)新舊繩同步對(duì)換。換繩車可實(shí)現(xiàn)對(duì)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(zhǎng)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(duì)鋼絲繩的損傷，同時(shí)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(shí)對(duì)滾簡(jiǎn)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(duì)滾簡(jiǎn)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(shí)確保滾筒上的4根繩槽圓周直徑誤差不大于0.5mm，通過對(duì)繩槽的車削有效避免了因繩槽槽徑偏小對(duì)新鋼絲繩擠壓帶來的損傷。同時(shí)因滾筒上各繩槽圓周長(zhǎng)誤差減小，在提升機(jī)運(yùn)行時(shí)，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(yùn)行時(shí)擺動(dòng)量大幅減小。

3.3日常維護(hù)管理

對(duì)井簡(jiǎn)堿性出水進(jìn)行治理。通過對(duì)井筒外圍進(jìn)行注漿，封堵水源，同時(shí)對(duì)少量出水通過引水槽，將水引至井下，降低堿性水質(zhì)對(duì)鋼絲繩的腐蝕。驗(yàn)繩時(shí)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(shí)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(shí)進(jìn)行涂油（增摩脂），減緩銹蝕速度。

及時(shí)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(shí)，可能是斷絲量多的鋼絲繩受力過大，可適當(dāng)對(duì)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(cè)到提升機(jī)達(dá)到停車位置，運(yùn)行速度為零時(shí)驅(qū)動(dòng)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(shí)提升機(jī)運(yùn)行速度不為零，而對(duì)鋼絲繩產(chǎn)生沖擊。

變化停車位置。當(dāng)提升機(jī)長(zhǎng)時(shí)間不運(yùn)行時(shí)，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(diǎn)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(duì)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(dòng)，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(duì)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(shí)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(gè)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(fèi)用約300萬元，取得較好經(jīng)濟(jì)效益。