Защита подъемных установок от напуска каната

Артур Ефимович Гольберт
УДК 622. 673.1

А. Е. Гольберт, инж.
(Объединение Октябрьуголь)

       ЗАЩИТА ПОДЪЕМНЫХ УСТАНОВОК ВЕРТИКАЛЬНЫХ
       СТВОЛОВ ОТ НАПУСКА КАНАТА *

       В течение последних лет ряд тяжелых аварий был вызван отсутствием защиты одноканатных подъемных установок вертикальных стволов от напуска каната (зависания сосуда в стволе) на глубинах, превышающих диапазон действия защиты от провисания струны каната. Кроме того, почти ежегодно по причине ложного срабатывания парашютных устройств с последующим напуском каната происходят аварии, связанные с деформациями подъемных канатов, их заменой и др. Ущерб исчисляется десятками, а то и сотнями тысяч рублей. Такая авария была на воздухоподающем клетевом стволе шахты «Бутовка – Донецкая» объединения Донецкуголь в 1989г.

       Предлагаемый нами подход к решению этой проблемы заключается в утверждении, что застревание подъемного сосуда, оснащенного парашютом, непременно должно вызвать его срабатывание. Если сказанное верно, то устройство фиксации срабатывания парашютов, выдающее соответствующий сигнал машинисту или вызывающее разрыв цепи контактора предохранительного тормоза, будет представлять собой (вместе с парашютом) средство защиты от напуска каната. И, наконец, надежность названной защиты непосредственно зависит от надежности парашютов и устройств фиксации их срабатывания.

       Недавно внедренные ВНИИГМ им. Федорова устройства фиксации срабатывания парашютов работают на базе рации СШР-1В, установленной на клети, и представляют собой герконовые датчики, реагирующие на действие механической системы парашюта. Данная рация не достаточно надежна и требует квалифицированного обслуживания. Условия большинства глубоких вертикальных стволов таковы, что переговорное устройство, аккумуляторная батарея, соединительные провода и арматура находятся под потоком шахтной воды, вызывающей коррозию, окисление, размокание и др. нежелательные явления. Не исключена возможность механического нарушения целостности антенны и проводов, например, куском породы или угля, выпавшим во время разгрузки верхней клети или вагонетки. Следовательно, недостаточная надежность базового аппарата делает предложенную схему защиты еще менее надежной. Необходимо при этом удовлетворять и требованию непрерывной работы.

       Очевидно, что вынесение аппаратов защиты из зоны указанных отрицательных воздействий (из ствола) в копер резко повысило бы их надежность. Использование серийной аппаратуры позволило бы быстрее переоснастить и широко внедрить средства защиты. Этими преимуществами и относительной простотой обладают предлагаемые рассмотрению средства защиты от застревания подъемного сосуда в стволе и от последствий ложного срабатывания парашютов. Единственным предварительным условием является наличие получивших наибольшее распространение парашютов с тормозными канатами типа ПТК и ПКЛ или др. Средствами защиты можно оснастить и скиповые подъемные установки при техническом решении вопроса использования на них указанных парашютов.
       
       Новизна технического решения по сравнению с аналогами заключается в изменении объекта и параметра опосредованного воздействия на аппарат защиты при срабатывании парашюта и зависании клети в стволе.** В методике, разработанной ВНИИГМ им. Федорова, объектом этого воздействия является механическая система парашюта, а параметром – один из линейных размеров, который изменяется при срабатывании захвата парашюта. В предлагаемом варианте объект – проводниковые канаты, а параметр – изменение веса, воздействующее на участки тормозных канатов, расположенные ниже их закрепления в копре. При зависании сосуда его вес будет некоторое время передаваться тормозным канатам посредством захвата парашюта. Очевидно, что значительная его часть может воздействовать на проводники. В случае использования канатных проводников при прохождении стволов, например, они также могут быть объектом опосредованного воздействия (вместо тормозных канатов), что еще эффективнее. При ложном срабатывании парашюта (в отличие от возможного наиболее неблагоприятного случая заклинивания сосуда в проводниках) возможность срабатывания такой защиты тем более не вызывает сомнений.
       
       Предлагаем оснастить подъемные установки, на которых применены парашюты серий ПТК, ПКЛ или канатные проводники (на проходке стволов шахт, например), устройствами ОНК (ограничитель натяжения канатов), разработанными ВНИИОМШСом и предназначенными для ограничения натяжения канатов и автоматического отключения проходческих лебедок при увеличении или уменьшении натяжения. Необходимо установить датчики (преобразователи) в копре на тормозных канатах ниже ручьевых амортизаторов, а пульты устройств ОНК расположить у пульта машиниста подъемной установки (см. рисунок). На шкалу пульта прибора вынесено оперативное значение силы тяжести каната. В случае срабатывания парашюта к весу тормозного каната прибавляется еще часть веса клети (с грузом или без него), головного и хвостового канатов. На превышение силы тяжести от настроенного значения и реагирует ОНК (погрешность срабатывания по паспорту 5%).
       При постепенном застревании в направляющих или при движении со сравнительно малой скоростью сосуд не способен передать проводникам свой вес мгновенно. Значит, существует момент, когда парашют уже включен, а вес клети еще не полностью передан проводникам и передается тормозным канатам, на которых установлены датчики (преобразователи ОНК). Учитывая инертность рычажного механизма ловителя парашюта, с ростом скорости движения сосуда, уменьшением времени его застревания и увеличением жесткости препятствия движению указанный эффект передачи веса сосуда тормозным канатам ослабевает. Однако ясно, что при столкновении подвешенного на канате сосуда с препятствием возникают его колебания со значительной амплитудой, во время которых и должно произойти защемление тормозных канатов клиньями ловителя и срабатывание защиты. Суммарный вес тормозного каната (каждого из канатов) и частично клети   должен превысить допустимую величину срабатывания, на которую должен быть настроен пульт ОНК.
       
       Представляют интерес сведения о некоторых аспектах решения этой проблемы за рубежом.
       Надежность подъемных канатов, гарантированная фирмами ФРГ, считается достаточно высокой, что позволяет отказываться от парашютов. Такой подход представляется не совсем верным, поскольку использование парашютов по первоначальному их назначению не полностью теряют свой смысл из-за возможности механических повреждений канатов вывалами породы, угля, элементами крепи и армировки стволов. Для реализации названной защиты, между канатами   (головным и хвостовым) и прицепным устройством часто устанавливают датчик, работающий по принципу потенциометра. С изменением натяжения канатов меняется и выходной сигнал по напряжению. Вдоль ствола при этом проложен специальный связанный индуктивно с датчиком кабель, посредством которого сигнал о ненормальном режиме поступает машинисту или оператору. Используется напряжение высокой частоты и сложная автоматическая электронная система. Предложенный нами способ защиты с использованием клетевых парашютов и ОНК, представляется более простым и дешевым.
       В 1991г. данный способ планируется применить на подъемной установке вертикального клетевого ствола шахты «Рассвет» объединения Октябрьуголь.
_______
* Впервые статья опубликована в журнале «Уголь Украины» №5 1991г. Печатается с сокращениями (в новой редакции).
Способ осуществления (реализации) защиты от напуска каната получил несколько неожиданное  развитие в последующих работах автора. См. УДК: 622.673.6.004   Гольберт  А. Е.  Способ инструментального контроля поверхности стальных канатов.  Горный журнал  №2, 2001г., с.46 – 48;  Патент РФ 2142902, B66B7/12, Гольберт А.Е. СПОСОБ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО ПОИСКА ДЕФЕКТОВ И ПОВРЕЖДЕНИЙ НА КАНАТЕ.
** На предложенное в работе устройство, автором получено Авторское свидетельство СССР – А. с. 1792907 СССР, МКИ B 66 B 5/12. Устройство для защиты шахтной подъемной установки от напуска каната/ А. Е. Гольберт - Опубл. 07.02.93. Бюл. N5.
Первоначально представлялось, что нужно заявлять способ, однако позднее было принято решение подавать заявку на устройство.
См. также статью автора на эту тему:
Гольберт А.Е. Новое устройство для защиты барабанных подъемных установок от провисания струны и напуска каната. "Горный журнал"  №11-12 за 1998г.
_ _____________________________
Письма...
          
ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО
ДОНЕЦКГОРМАШ
от 16.09.03.  № 3416 / 296 / 723
                Председателю
                Донецкого регионального отделения
                Академии технологических наук Украины
                Амитану В.Н.
                г.Донецк


     Нами рассмотрено предложение горного инженера  Гольберта  А. Е., касающееся защиты клетевой подъемной установки от напуска каната при ложных срабатываниях парашютов.
     Считаем предложение интересным и полезным, однако, использовать ваше предложение в выпускаемых нами изделиях не представляется возможным, так как наше предприятие не изготавливает подъемную установку в целом, а лишь отдельные ее составные части: подъемные машины, клети (скипы), подвесные устройства, парашюты.
Значительная часть комплекта подъемной установки, к  которой относятся и элементы защиты,  изготавливаются и комплектуются другими предприятиями по проектам институтов, проектирующих подъемные установки,  в частности:  Донецкий,  Харьковский,  Днепропетровский  ГИПРОШАХТы.
      В связи с  вышеизложенным, мы рекомендуем вам обратиться по вопросу внедрения предложения горного инженера Гольберта  А. Е.  в  названные институты.
      При положительном решении и включении данной конструкции системы защиты от напуска каната в проект подъемной установки, ОАО «Донецкгормаш» вернется к рассмотрению возможности изготовления устройства защиты после предоставления заинтересованной стороной нормативно-технической документации (чертежей, схем).


С уважением,
Главный конструктор       (подпись)      В. М. Стоян
               
 16.09.03.





                Генеральному директору завода ****
                г-ну ***
                Главному конструктору завода ****

        Многоуважаемый ***!
      
        Прошу Вас познакомиться с моим предложением.
       
       Завод ****  выпускает шахтные парашюты с тормозными канатами типа ПТКА (ГОСТ 15850-84) для клетей одноканатного подъема.
        В начале девяностых годов прошлого века мной было получено Авторское свидетельство СССР на «Устройство для защиты шахтной подъемной установки от напуска каната» – А. с. 1792907 СССР, МКИ B 66 B 5/12 // А. Е. Гольберт - Опубл. 07.02.93. Бюл. N5. Также вышла статья «ЗАЩИТА ПОДЪЕМНЫХ УСТАНОВОК ВЕРТИКАЛЬНЫХ СТВОЛОВ ОТ НАПУСКА КАНАТА» в журнале «Уголь Украины» №5 за 1991г. (см. во вложении).
  Предложенное тогда (20лет назад) техническое решение до сих пор остается актуальным… Мне представляется, что Вашему предприятию, выпускающему шахтные парашюты с тормозными канатами, следует их модернизировать.  В этом и заключается мое предложение.  Наряду с основной функцией, модернизированные такие устройства могли бы выполнять защиту от ложного срабатывания ловителя, т.е. иметь возможность самоконтроля своей работы. Более того, в подавляющем числе аварийных ситуаций новое изделие осуществляло бы защиту от напуска каната.
           О какой модернизации идет речь? Весьма простой. Все основные узлы устройства сохраняются (не изменяют конструкцию). Дополнительно на тормозные канаты устанавливаются датчики, которые соединяются с дополнительным электронным прибором. Таким образом, старое механическое устройство приобретает новые «интеллектуальные» опции – получает электронные «глаза», которыми контролирует свое механическое «тело». Словом, такой, модернизированный, парашют – это устройство нового поколения…
          Создание оригинальных датчиков и приборов для указанной цели, вероятно, потребует поиска предприятия соответствующего профиля в качестве партнера, но принципиальной сложности не представляет. Думаю, в РФ можно легко найти десяток подрядчиков, способных решать такие задачи.
         Конечно, некоторых трудностей в таком деле избежать невозможно. Существует определенная «бумажная» работа, требуются «усилия», направленные на «продавливание» нового изделия. Кроме того, это - контрольные образцы, испытания и т.д., и т.п. Уверен, все эти «процедуры» вашим специалистам знакомы.

           Я кратко изложил свое предложение. Буду искренне рад, если его продолжением станет наше сотрудничество.

          С пожеланием успехов, А. Е. Гольберт, горный инженер-электромеханик


           Это  письмо  автора,  датируемое 20.05.2012.,  пока  оставлено  без  ответа.

               



                Генерально­му директору   
                ЗАО "***"
                *******************
               

           Уважаемый  *******************!­
           Искренне рад   возможност­и писать Вам лично.

           Вначале представлю­сь.   Гольберт   Артур Ефимович, горный инженер-электромех­аник, изобретате­ль. Проживаю в   городе Донецке (Украина). В горной промышленн­ости отработал более двадцати лет. Последнее место работы в отрасли – главный механик   ОАО «Донецкшах­тострой». С 2004 по 2008 год работал главным инженером   Украинской­ сталелитей­ной компании, а в последнее время – главным энергетико­м производст­венно-энергетиче­ского объединени­я   «Ветроэнер­гопром». Автор (без соавторов)­ более шестидесят­и научных статей и изобретени­й (только патентов РФ на изобретени­я – 7).
       
             Теперь прошу Вас познакомит­ься с моим предложени­ем.
             Речь пойдет о шахтном парашюте   (предохран­ительное устройство­ на шахтных людских подъёмных установках­, предназнач­енное для улавливани­я падающей клети и обеспечени­я её плавной остановки в случае обрыва подъёмного­ каната).
                Вверенное Вам предприяти­е, ЗАО «РГНК» (бывший Ясногорски­й машиностро­ительный завод),   много лет выпускает шахтные парашюты с тормозными­ канатами. Ваш завод - первый и основной производит­ель шахтных парашютов на просторах СНГ.
             В начале девяностых­ годов мной было получено Авторское свидетельс­тво СССР на   «Устройств­о для защиты шахтной подъемной установки от напуска каната» – А. с. 1792907 СССР, МКИ B 66 B 5/12 // А. Е. Гольберт   - Опубл. 07.02.93. Бюл. №5. Также вышла статья «ЗАЩИТА ПОДЪЕМНЫХ УСТАНОВОК ВЕРТИКАЛЬН­ЫХ СТВОЛОВ ОТ НАПУСКА КАНАТА» в журнале «Уголь Украины» №5 за 1991г.   
             Предложенн­ое тогда (более 20 лет назад) техническо­е решение до сих пор остается актуальным­.   Мне представля­ется, что Вашему предприяти­ю, выпускающе­му шахтные парашюты с тормозными­ канатами, следует их модернизир­овать.   В этом и заключаетс­я мое предложени­е.
О какой модернизац­ии идет речь? Весьма простой. Все основные узлы устройства­ сохраняютс­я (не изменяют конструкци­ю). Дополнител­ьно в копре   на тормозные канаты устанавлив­аются датчики, которые соединяютс­я с   электронны­м прибором. Теперь наряду с основной функцией парашют способен   подавать сигнал машинисту подъемной машины о том, что сработал его ловитель и необходимо­ немедленно­ остановить­ся   или  же   он  может автоматиче­ски   разорвать   цепь  контактора  предохрани­тельного тормоза.   Другими словами, модернизир­ованные парашюты имеют   возможност­ь самоконтро­ля   и реализуют защиту от ложного срабатыван­ия ловителя.   Более того, в подавляюще­м числе аварийных ситуаций новое изделие осуществля­ло бы защиту от напуска каната.
Таким образом, старое механическ­ое устройство­ приобретае­т новые «интеллект­уальные» опции – получает электронны­е «глаза», которыми контролиру­ет свое механическ­ое «тело». Словом, такой, модернизир­ованный, парашют – это устройство­ нового поколения.               

              В коротком письме нет реальной возможност­и изложить все соображени­я, да и не всё представля­ется возможным написать…   Рассмотрит­е, пожалуйста­, в качестве априорной информации­ мои работы (во вложении к настоящему­ письму - описание к   А.с. СССР и журнальная­ статья).
Не буду скрывать, что весьма заинтересо­ван в сотрудниче­стве.   Как автор и как практик я   мог бы действител­ьно помочь предприяти­ю освоить новые изделия. О какой форме сотрудниче­ства может идти речь?   Трудно сказать, я недостаточ­но осведомлен­ в   этом вопросе. Может быть, это - работа по контракту.

               Прошу Вас,  *******************,­  дать ответ на моё письмо.

               С уважением и пожеланием­ успехов в работе,   Артур Ефимович   Гольберт
11/04/2013.