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2018年11月02日    来源:黑龙江煤矿安监局网站
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煤矿机电运输系统及监察执法方式

——鹤滨监察分局曲宗超

 

尊敬的各位领导:

您好。我是鹤滨监察分局监察员曲宗超,本科所学专业为机械电子工程,硕士研究生所学专业为机械工程,首先感谢省局为我们监察人员提供了难得的这样一个面对面相互交流学习借鉴的机会。按照本次培训工作有关要求,下面,我就结合自己的专业知识及个人参加鹤滨分局组织的对煤矿机电运输方面开展监察执法工作体会做以下汇报。

煤矿机电运输系统的合理选型和可靠运行是保证矿井安全生产的必要条件,而机运系统涉猎的专业知识较为复杂,本次我仅以煤矿供电系统、提升运输系统两方面的一些基础知识及监察执法中的方式方法做以介绍。

一、煤矿供电系统

煤矿供电系统是矿井生产、安全的动力之源,各级变电所、各电压等级的配电线路及变配电设备共同构成了矿井供电系统。煤矿井下供电系统的三大保护分别为过流保护、接地保护、漏电保护。煤矿企业供电应满足供电安全、供电可靠、供电质量和供电经济四方面基本要求,下面我重点介绍一下供电安全性和供电可靠性能的基本要求和监察方式。

(一)供电安全性

供电安全包括人身安全、矿井安全、设备安全三个方面。在《煤矿安全规程》的第四百五十一条明确规定了高低压变配电设备、配电线路所需要具备的电气保护功能。下面,我以井下采区变电所、移动变电站或者配电点引出的馈电线上需装设的短路、过负荷和漏电保护为例做以说明。

短路保护又称瞬时速断保护,是指当线路出现瞬时极大电流时,迅速切断电源;与之对应的是过负荷保护,又称长时过载保护,是指被保护的变配电设备及供电线路超过规定负荷时的保护措施。我们对比来看这两种电气保护功能,前者为大电流下的瞬时保护动作,即当运行电流达到设定电流值时,保护装置无延时瞬间动作,保护动作时间一般设定为0s;而后者一般过流值未达到瞬时动作值,在其允许的运行时间内,可以有一个短时间的动作延时,如果在设定时间内及时恢复运行电流值至动作电流以下,则保护装置不动作,保护动作时间一般设定为1-10s。

煤矿井下供电电网发生漏电,不仅会引起人身触电,而且还可能导致瓦斯、煤尘爆炸,甚至使电雷管提前引爆,大量的漏电电流,还可能使绝缘材料发热着火,造成火灾及其它更为严重的事故。掌握人身触电电流的计算方法,采取切实可行的漏电保护措施,对于井下安全供电具有重要意义。三大保护中的接地保护是指将正常情况下不带电,而在绝缘材料损坏后或其他情况下可能带电的电气设备金属部分,用导线与接地体可靠连接起来的一种保护接线方式。漏电保护的侧重点是故障发生后的跳闸时间,一旦发生漏电或人身触电,应尽快切断电源,将故障存在的时间减少到最短。井下保护接地的侧重点,在于限制裸露漏电电流和人身触电电流的大小,最大限度地降低故障的严重程度.漏电保护与保护接地在井下电网中相辅相成,缺一不可,对井下电网的安全运行有重要作用。

在监察执法中,对电气设备保护装置使用情况的检查尤为关键,这其中涉及较多的供电专业知识,鹤滨监察分局在对井下供电三大保护进行监察时,主要采取以下几种方式。

一是查看电气保护试验记录。根据试验记录情况,考问电气作业人员实际操作方法,以便验证试验情况真实与否。

二是现场对个别变配电设备的电气保护装置进行试验。这里需要强调的是,由于我们每名监察人员并非专职电气操作人员,同时考虑矿井一级负荷的供电安全,建议在进行电气保护试验时,优先选择非重要负荷开关,由企业电气操作人员现场进行试验,验证保护装置的动作可靠性。确实需要对一级负荷配电设备电气保护进行试验时,应提前做好应急措施。

三是查看变配电设备的内部接线情况。此种监察方式适用于机电专业的监察人员进行。主要是对照变配电设备的接线图,查看是否存在保护功能短接、保护装置失效等情况。

四是查看保护装置整定情况。首先是查看如短路保护、过负荷保护等功能的数值设定是否与设备标志牌相符,其保护动作时间设定是否与开关说明书相同。当然如果了解整定数值计算方法的话,现场根据负荷情况,可粗略计算整定数值,对保护装置设定值进行验证,这样监察效果更佳。此外,还应查看各保护装置的投、退,查看是否存在甩保护情况。

五是查看开关运行参数采样装置的使用情况。配电设备内部的电流、电压互感器是为保护装置可靠收集实际运行参数提供依据的设施,其可靠准确运行,才能保证电气保护的灵敏动作,因此通过查看显示屏上实际运行电流、电压的数值,来判断互感器是否正常使用。

六是对漏电保护进行检查。主要采取现场试验、查看记录、现场考问等监察方式。如果条件允许,也可打开配电设备,查看是否存在漏电保护节点短接的甩保护情况。

七是对接地保护进行检查。从外观来看,就是查看现场是否按照《煤矿安全规程》第四百七十七条至四百七十九条的规定,接设有接地线及接地极。之后检查接地保护的电阻值测试是否按规进行,测定数值是否符合规定要求。根据欧姆定律我们可知,过大的接地电阻值,会减小接地极的分流作用,从而导致人身触及漏电导体时的触电电流增大,其危害极为严重。

八是查看煤矿供电设计。《煤矿安全规程》对矿井供电系统设计的要求没有明确说明,除了前面我们提到的三大保护装置需要按要求进行整定计算及制定使用规范外,矿井供电设计中还要利用最大三相短路电流值对开关的分段能力及动、热稳定性,电缆的热稳定性进行校验,同时为了保证开关的动作可靠性,应查看供电设计中是否利用最远端两相短路电流值校验的开关灵敏度系数。通过全面细致的监察执法活动,鹤滨分局有效提升了各煤矿企业供电设计标准,使供电参数计算、电气设备校验等更为科学合理。

规程规定的高压欠压释放保护、低压单相断线、漏电闭锁等保护功能的监察方式与前面类似,在此不做详细说明。

(二)供电可靠性

供电的可靠性是指不间断供电。根据负荷的重要程度,煤矿电力负荷分为三类,各类负荷对供电的可靠性要求不同,采取的供电方式也不同。目前正常生产的煤矿企业对地面高压双回路供电,基本能够满足要求,下面我就以煤矿井下各级变电所的供电可靠性为例,做以介绍。

《煤矿安全规程》第四百三十八条第一款规定,对井下各水平中央变电所和采区变电所、主排水泵房和下山开采的采区排水泵房供电线路不得少于两回路。当任一回路停止供电时,其余回路应当承担全部用电负荷。

规程中关于双回路的设置我们不难理解,关键在后一句。我用我的理解方式给各位做以解释。所谓其余回路能够承担全部负荷,就是要求各级变电所或其他重要负荷的配电地点,能够实现单母线分段运行并母线联络开关或单母线不分段运行双电源供电的运行方式,也只有这样才能保证矿井供电的连续性和可靠性。

鹤滨监察分局在日常监察中发现,地方煤矿井下供电系统的连续性、可靠性保障较弱,能够实现井下双回路、双电源切换的企业不多,煤矿企业受井下变电所空间限制,同时考虑电气操作人员业务水平较低的实际情况,多采用单母线分段运行无母联开关的供电方式。这就造成了当一路入井电源出现故障,该段母线下的负荷不能受电的情况。通过去年的煤矿安全“体检”及今年以来的监察执法,辖区地方煤矿企业正在逐步完善供电系统,全力提升矿井上、下供电系统的可靠性。

此外,监察中发现,地方煤矿企业多采用电源侧“T”接方式,串接井下各级变电所,每到一处煤矿,我们都会对煤矿企业负责人强调减少“T”接方式,鼓励采用中央变电所向下级辐射供电,并说明这样会减少故障停电的影响范围,增加供电线路的保护层级。通过监察执法推进改善,并彻底根除了曾经较为常见的国有煤矿变电所串接次数超过3次的违法违规行为,有效的简化了矿井供电系统,提高了供电可靠性。

二、煤矿提升运输系统

提升运输系统是煤矿井上下提运物料、人员、原煤的生产系统,它的合理选型,决定着矿井的实际生产能力,而其安全运行,除了能够保证有序生产外,更是直接关乎到井下作业人员的人身安全。

煤矿井下的提升运输系统包含了电机车运输、滚筒驱动带式输送机、钢丝绳牵引带式输送机、无极绳绞车运输、刮板输送机运输、缠绕式提升机、摩擦式提升机以及目前国内较为先进的单轨吊车、齿轨车等多种形式。我只以我省较为常见的滚筒驱动带式输送机、缠绕式提升机、摩擦式提升机为例,做以介绍。

(一)滚筒驱动带式输送机

首先要将这种输送机与钢丝绳牵引带式输送机做以区分,滚筒驱动带式输送机是目前煤矿企业连续化运输最为常见的设备,在此,带式输送机的基本原理我就不做详细介绍了。目前国内煤矿使用的滚筒驱动带式输送机结构大体相似,但在驱动部分,部分先进企业已经开始采用永磁同步电动机,代替传统的鼠笼式异步电动机,从而简化了设备的传动机构,大大提高了设备的运行寿命,减小了设备的维护周期。为了保证带式输送机的可靠运行,确保设备及人员的安全,《煤矿安全规程》第三百七十四条对滚筒驱动带式输送机的使用做出了明确的规定。

一是对输送带的材质、安全性做出规定。既包括输送带的阻燃和抗静电性能,也包括了输送带的安全系数。在监察执法时,我们通常会查看输送带的出厂技术资料,对比型号和生产厂家是否与实际相符,相应的性能试验证明材料是否齐全;查看输送带安全系数的计算报告,查看公式使用是否正确,系数数值是否合理。

二是对带式输送机沿线情况进行检查。对照规程要求,查看照明、行人过桥、警示牌板、防护设施等是否齐全。

三是对带式输送机各类保护装置进行检查。无论是电气保护还是机械式保护装置,我们监察的方式大同小异,首先还是要查看各类保护装置的试验记录,对照人员入井记录和人员轨迹,查处漏检、假检等违法违规行为。而后现场对各保护装置进行试验。带式输送机的打滑、跑偏、堆煤、撕裂等保护装置多采用触点式开关或霍尔元件进行动作,其试验方式基本相同,即是现场由维修人员手动操作动作开关,查看保护装置是否正常动作。我们在监察中发现一个案例需要引起我们注意,某煤矿企业虽然将各类保护装置均连接入保护控制器内,且保护动作时控制器正常报警,但控制器内的断电继电器并未接入开关装置的控制回路,这就使得在设备实际运行时,保护装置即使动作,也不能使得设备停止运行。因此,如果条件允许,建议可在设备运行状态下对各保护装置进行试验。烟雾保护装置一般采用模拟量监测探头,通过试验按钮即可对其进行试验,试验时,观察自动洒水装置的电磁阀门是否同步开启。

此外,在监察执法时,还要检查各类保护装置的装设位置是否合理,能否满足保护需要。

(二)缠绕式提升机及摩擦式提升机

两种提升设备的部分保护装置有相近之处,因此我们放在一起做以简单的介绍。

两者分别用于斜井提升系统及立井提升系统。其共有的闸间隙保护、过卷过放保护等,均采用触电开关或霍尔元件进行动作,检查时的试验方式即为手动对开关进行试验,查看试验时提升机控制安全回路是否正常断电。为了避免闸间隙保护突然动作对钢丝绳造成的重载冲击,规程中规定了闸间隙保护动作必须实现闭锁下次开车。而这种保护方式的检查较为不易,如果条件允许,建议由机电专业监察人员查看保护PLC的设定程序,而不建议大家在监察时让设备运行,来操作保护开关。当然,如果情况特殊,确实需要验证闸间隙保护动作能够闭锁下次开车,我认为非机电专业的监察人员可在提升机刚刚起步时,快速进行试验,确保运行速度不至过高,减小由于意外情况造成的重载冲击。

《煤矿安全规程》第四百二十三条对提升装置的各类保护做出了明确的规定,其装设位置也做了明确的说明,在此不再叙述。

超速保护和限速保护是提升设备运行安全的重要保证,在现场监察时,我们通常会根据企业提供的设备实际运行最大速度,来倒查参数设置是否合理。而查看参数设置的方式,通常有查看速度运行曲线及包络线、速度保护参数设定值等方式。为了保证煤矿企业能够真实的对超速、限速保护装置进行试验,鹤滨监察分局对企业提出了明确的要求,要求各提升设备需引出速度试验按钮,通过附加脉冲信号、放大速度倍数的方式,实现低速、安全、真实、可靠的超速及限速保护试验。

规程规定过卷保护、超速保护、限速保护和减速功能保护应设置为相互独立的双线型式。过卷保护实现双线型式较为容易,在此不做赘述,其他几种保护装置实现双线型式的原理也不做说明,只对我们监察方法做简要介绍。所谓相互独立的双线型式,就是要实现冗余的接线方式。提升机速度的取样一般采用编码器或速度传感器进行,而对取样数值进行判断,则是通过保护PLC或后备保护装置进行,我们在日常监察时,就是通过查看取样装置和保护装置是否为完全独立的两套正常工作的系统来判断其双线型式是否符合要求。

除了上面我们提到的提升机保护装置外,在平时的监察执法中,容易忽略对立井罐道的检查。规程对罐道的安装质量做出了明确的要求,而我们通常是在升入井乘坐提升容器时,集中注意观察容器运行情况、感受并细听容器运行平稳度,来判断是否存在罐道质量不佳的可疑位置。

由于时间的关系,不能对采掘机械设备、压缩空气机、排水设备、通风设备等的基本知识和监察方式做以介绍,众所周知,我国煤矿机电运输设备正向着“四化”方向发展升级。我曾经去调研过中煤新集公司,那里的自动化水平让我极为震惊,该公司早已实现井下采掘地点的无人或少人作业,可以通过地面集控中心实时监测并控制3000km外的新疆哈密某煤矿的井下采掘作业;为解决推进速度慢、自燃发火期短的问题,厚煤层综采放顶煤工艺已经淘汰,6米以上厚煤层一次采全高的采煤工艺早已普及;井上下变电所、主运输及提升系统的地面集中、无人化控制已经十分成熟,井下液压支架组装机器人使用良好;而采用的单轨吊车等先进运输设备进行综采工作面的安装,大大提升了搬家倒面的效率。而这些都是我省煤矿企业所不具备的,足见我省煤矿企业在“一优三减”及“四化”建设道路上任重道远。

以上就是我对煤矿机电运输系统及我分局监察执法方式方法的简单汇报,由于本人水平有限,欢迎各位领导和同事批评指正。

 

 


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