魏海文

（山西晉城煤業(yè)集團(tuán) 成莊礦，山西 晉城 048021）

0 引言

拉線開(kāi)關(guān)閉鎖裝置在煤礦井下皮帶機(jī)和架空乘人裝置上取得了廣泛應(yīng)用，也是八大保護(hù)系統(tǒng)中的重要一項(xiàng)，能夠起到設(shè)備急停、停車(chē)閉鎖的功能，是檢修人員、設(shè)備巡檢人員和事故處理人員控制設(shè)備開(kāi)停的鑰匙和人身安全的保障。

井下使用的拉線開(kāi)關(guān)閉鎖裝置在使用過(guò)程中如果出現(xiàn)故障，會(huì)造成部分或全部拉線閉鎖裝置不起作用，從而造成膠帶撕裂、膠帶磨損或傷及人員的重大安全事故。因此，本文提出了一種采用低電壓監(jiān)測(cè)拉線開(kāi)關(guān)故障和對(duì)拉線閉鎖裝置改進(jìn)的方案，保證了設(shè)備的安全運(yùn)行。

1 拉線開(kāi)關(guān)閉鎖裝置基本原理及現(xiàn)狀

拉線閉鎖開(kāi)關(guān)裝置電源為本安DC24V，前級(jí)閉鎖起作用的同時(shí)會(huì)切斷后級(jí)閉鎖的電源，這樣可以保證拉線閉鎖裝置編碼不會(huì)混亂。任何一個(gè)拉線閉鎖裝置起作用后會(huì)通過(guò)二極管將信號(hào)傳輸?shù)綑C(jī)頭控制箱的PLC 輸入模塊上，其工作原理如圖1所示。

根據(jù)該原理圖，如果DC24V 線路在任何一個(gè)位置出現(xiàn)斷線、電源線或數(shù)據(jù)線同0V 線路短路、拉線閉鎖裝置內(nèi)部開(kāi)關(guān)故障的情況出現(xiàn)，都會(huì)造成全部或者部分拉線閉鎖裝置不起作用，甚至使事故擴(kuò)大。

圖1 拉線閉鎖裝置系統(tǒng)原理圖

2 解決方法

成莊礦拉線開(kāi)關(guān)閉鎖裝置的改造是在保證原來(lái)功能的基礎(chǔ)上加入拉線閉鎖裝置故障和拉線線路的斷路、接地、電源故障的監(jiān)測(cè)功能，防止發(fā)生設(shè)備和傷及人員的惡性事故。

2.1 拉線開(kāi)關(guān)閉鎖裝置技術(shù)改進(jìn)

在實(shí)際使用過(guò)程中，拉線開(kāi)關(guān)閉鎖裝置的主要的故障如下：①內(nèi)部電路板故障造成拉線編碼錯(cuò)誤，致使該裝置不起作用；②內(nèi)部電路板因長(zhǎng)時(shí)間使用，部分線路或焊接點(diǎn)斷線，造成裝置不起作用；③檢修后安裝不正確，造成編碼復(fù)位、清零，拉閉鎖后開(kāi)關(guān)不起作用。總之，編碼為0 和檢修后安裝差錯(cuò)均會(huì)造成裝置不起作用。

圖2 改造后的電源接線原理圖

針對(duì)上述問(wèn)題，將拉線開(kāi)關(guān)輸出側(cè)的電源接到其中一個(gè)信號(hào)線上，當(dāng)閉鎖裝置起作用后DC 24V 電源會(huì)直接輸出到其中一個(gè)信號(hào)線上，不受內(nèi)部電路板和編碼錯(cuò)誤的影響，可以有效地防止編碼為0 和內(nèi)部斷線的故障。

為防止安裝不到位造成裝置不起作用，檢修完畢須對(duì)該裝置進(jìn)行試驗(yàn)，確認(rèn)正確無(wú)誤后方可運(yùn)行，改造后的接線原理如圖2所示。

2.2 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)途徑及方法

在井下皮帶機(jī)上應(yīng)用的拉線閉鎖裝置主要由機(jī)頭控制箱的PLC實(shí)現(xiàn)，它也是其他保護(hù)功能實(shí)現(xiàn)的器件，輸入模塊采用IC 693MDL645，該模塊的具體參數(shù)如表1所示。

該模塊斷態(tài)電壓為0～+5VDC 和斷態(tài)電流最大1.1mA，在最后一個(gè)拉線閉鎖裝置內(nèi)安裝一個(gè)低電壓發(fā)送裝置（向所有信號(hào)線內(nèi)發(fā)送一個(gè)低于DC 5V的電壓）， 然后在機(jī)頭控制箱內(nèi)按裝一個(gè)電壓比較器對(duì)線路信號(hào)進(jìn)行比較，判斷拉線開(kāi)關(guān)閉鎖裝置系統(tǒng)中是否出現(xiàn)電源和線路故障。

在正常情況下，所有信號(hào)線路電壓為DC 5V 以下的低電壓，當(dāng)拉線開(kāi)關(guān)閉鎖系統(tǒng)電源出現(xiàn)故障、斷路時(shí)，所有信號(hào)線電壓將會(huì)變?yōu)?V，因?yàn)榈碗妷簩?duì)PLC 輸入模塊無(wú)影響，所以不影響設(shè)備正常運(yùn)行；當(dāng)某根信號(hào)線路出現(xiàn)斷路、接地時(shí)，故障線路將會(huì)變?yōu)?V；當(dāng)某個(gè)拉線閉鎖裝置起作用后，信號(hào)線電壓升至24V，通過(guò)電壓比較器保證設(shè)備的安全運(yùn)行。其工作原理如圖3所示。

表1 IC693 MDL645輸入模塊參數(shù)

圖3 低電壓監(jiān)測(cè)原理

圖4 電路原理圖

通過(guò)電壓比較實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)，其工作原理如圖4所示。

當(dāng)所有信號(hào)線路內(nèi)電壓高于參考電壓時(shí)，電壓比較器輸出高電位，此時(shí)J9 角輸出高電位。當(dāng)任何一個(gè)信號(hào)線路內(nèi)電壓低于參考電壓時(shí)，相應(yīng)的電壓比較器輸出低電位，此時(shí)對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管亮，同時(shí)J9 角輸出低電位。其中R9 和R10 用于取得電壓比較器的參考電壓，選擇R9=180KΩ，R10=20KΩ，電壓比較器參考電壓為DC 2.4V。

其中R1～R6為發(fā)光二極管的限流電阻，正常電流為5mA，阻值24/0.005=4800Ω，選擇4.7KΩ標(biāo)準(zhǔn)電阻；R7 和R8 起到低電位和輸出時(shí)限流電阻的功能，選擇兩個(gè)4.7K 標(biāo)準(zhǔn)電阻并聯(lián)后阻值為2.35KΩ。當(dāng)J9 角輸出高電位時(shí)，輸出的電流為4.248mA，輸出電壓14.02V，完全符合IC 693MDL645 模塊通態(tài)電壓為11.5～30V 和通態(tài)電流最小3.2mA的要求；電壓比較器在選擇常用的LM339；二極管和發(fā)光二極選擇1N4007 和3mm 紅色發(fā)光二極管。

3 應(yīng)用效果及結(jié)論

通過(guò)對(duì)拉線開(kāi)關(guān)閉鎖裝置改造，有效地提高了閉鎖裝置的安全可靠性，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)能夠做到閉鎖、提醒的功能，并且動(dòng)作靈敏、故障判斷準(zhǔn)確，成本低，保證了設(shè)備的安全運(yùn)行，因此，該拉線開(kāi)關(guān)閉鎖裝置監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的改進(jìn)勢(shì)必將得到廣泛的應(yīng)用。