唐軍　李勝華

摘要：摩擦式式提升機在工作過程中存在滑動事故的發(fā)生，由此會引起一系列的嚴重后果。為盡可能消除滑動現(xiàn)象以提高設備工作的可靠性，在對現(xiàn)場所用的摩擦提升機進行介紹的基礎上，提出了基于PLC的防滑裝置的結(jié)構(gòu)設計以及滑動實時監(jiān)測系統(tǒng)的實現(xiàn)。最后給出滑動現(xiàn)象發(fā)生后應該采取的制動措施，具有一定的實用價值。

關鍵詞：摩擦提升機；防滑；PLC

引言

提升機是井下礦山使用最為關鍵的機械設備之一，在多種礦山的立井、豎井提升系統(tǒng)中應用廣泛。其主要任務是完成人員、物料及設備的提升并協(xié)助工作人員完成升降作業(yè)。目前應用較為普遍的提升機主要有摩擦式及纏繞式兩類，由于多繩摩擦式提升機的安全系數(shù)高、所用鋼絲繩的直徑相對較細、設備的體積及質(zhì)量較小且成本較低，因而在礦井作業(yè)中的應用日益廣泛。隨著單井提升產(chǎn)量的增加，單機功率不斷增大，加上國內(nèi)摩擦式提升機的技術及維護水平的限制，導致制動失效、滑動多項嚴重事故的發(fā)生。對防滑裝置進行分析研究，并實現(xiàn)對滑動的實時監(jiān)測對于保證摩擦提升機工作的可靠性至關重要。

1.摩擦提升機的現(xiàn)場應用

摩擦式提升機工作時由電動機驅(qū)動一系列的機械設備，然后利用鋼絲繩和摩擦襯墊間相互作用而產(chǎn)生的摩擦力帶動容器在井筒中上下運動以達到提升、下放目的。武山銅礦新南副井系統(tǒng)承擔著我礦南礦帶人員、材料及廢石的提升任務。所用提升機型號為JKM-1.85X4（1）C型多繩摩擦式提升機，主電機型號為ZK3-400L，功率為250kw；減速器型號為TN647XP800Z-3，最大提升速度達6.6m/s，一側(cè)為平衡錘，另一側(cè)為單罐運行。罐籠為5#單層雙車罐籠，型號為YJGG-4-1，斷面為4000X1450mm的多繩罐籠，四根首繩，首繩直徑為22mm，首繩型號6V×24+7FC，φ22；尾繩二根，其直徑為31.5mm，尾繩型號18×7+SF，φ31，抗拉強度為1670N/mm2，表面ZS，繩長為550m，罐道為鋼質(zhì)罐道，井架為砼結(jié)構(gòu)。為避免由于該摩擦式提升機的滑動而帶來重大事故，需要對滑動參數(shù)進行實時的監(jiān)測并及時采取有效的保護措施。

2.防滑裝置整體設計

摩擦式提升機的防滑裝置主要由電控監(jiān)測系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、回油保護系統(tǒng)、及鋼絲繩制動系統(tǒng)組成，整體的結(jié)構(gòu)如圖1示。電控系統(tǒng)的構(gòu)成包括光電編碼器、PLC控制器、顯示器及不間斷電源，主要完成對其它部分的監(jiān)測與控制。光電編碼器用來采集摩擦輪、導向輪的滑動速度信息；PLC控制器用來接收并處理處理數(shù)據(jù)信息，并發(fā)出相應的控制指令；顯示器用于顯示監(jiān)測對象的控制參數(shù)以便于操作人員工作；不間斷電源可使控制系統(tǒng)在停電狀態(tài)下持續(xù)運行。液壓系統(tǒng)的動力源選用蓄能器以縮短響應時間，還需給蓄能器設置合理的工作壓力，使得蓄能器壓力處于該值以下時，由液壓泵給蓄能器供油。在達到設定值后，則停止供油。為增強防滑裝置工作的安全可靠性，將回油路堵塞保護裝置安裝到制動液壓系統(tǒng)中，其原理是在盤式制動裝置液壓系統(tǒng)回油堵塞時能夠通過旁路實現(xiàn)回油。鋼絲繩制動機構(gòu)用來消除發(fā)生因摩擦系數(shù)減小及超載而產(chǎn)生的滑動。在設計過程中考慮到要在發(fā)生鋼絲繩擺動的情況下，不觸碰制動機構(gòu)、盡量降低磨損、達到要求的繩間距離并且方便維修調(diào)試的因素，選定平面式制動機構(gòu)。采用液壓系統(tǒng)控制制動力大小，制動副選用相互嚙合的提醒齒結(jié)構(gòu)以及高性能耐磨制動材料以保證制動系統(tǒng)的可靠性。

3.滑動實時監(jiān)測系統(tǒng)的實現(xiàn)

監(jiān)測系統(tǒng)利用編碼器和各種傳感器進行信號采集并傳遞到現(xiàn)場PLC控制器，通過控制器的運算處理對危險滑動的趨勢進行判斷，然后控制鋼絲繩制動機構(gòu)的動作。在這個過程中，控制器對于發(fā)生滑動進行判斷的過程非常重要。在摩擦提升機工作時，利用編碼器所測得的摩擦輪速度 與導向輪速度 的絕對差值與所設定的滑動速度值比較判斷是否發(fā)生滑動。如果所得差值 大于設定值，則摩擦提升機發(fā)生滑動。經(jīng)一段時間 以后，測得速度差值 ，如果該值小于 ，則表明提升系統(tǒng)處于安全滑動，會由電控系統(tǒng)報警提示。否則，表明滑動呈加劇趨勢，為危險滑動。

4.防滑裝置的制動措施

在實時監(jiān)測系統(tǒng)得出提升機發(fā)生危險滑動的結(jié)論后，立刻使安全回路停電，然后利用盤式制動機構(gòu)達到可靠制動的效果。在執(zhí)行機構(gòu)產(chǎn)生危險滑動初始時刻，由相應的電液閥控制鋼絲繩制動系統(tǒng)，將制動力施加到滑動的鋼絲繩上。然后利用PLC模擬量閉環(huán)自動控制系統(tǒng)，由PLC處理編碼器采集的制動前后的速度數(shù)據(jù)，同時采用PID算法獲得兩次采集數(shù)據(jù)的誤差值。最后依據(jù)運算結(jié)果來判斷滑動狀態(tài)。若滑動速度降低，則利用PLC模擬量輸出控制電液比例閥與溢流閥動作調(diào)節(jié)對制動系統(tǒng)所施加的制動力大小。如滑動速度增加，則同樣利用PLC模擬量輸出控制電液比例閥與溢流閥動作使得對制動系統(tǒng)施加的制動力增大。利用PLC模擬量閉環(huán)自動控制系統(tǒng)以及PID算法能夠有效地阻止鋼絲繩制動系統(tǒng)在滑動速度降低時，由于所施加的制動力作用導致的鋼絲繩損傷。

5.結(jié)束語

結(jié)合摩擦式提升機在礦山生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)場的應用情況，上述設計可以有效地對滑動進行實時監(jiān)測，并能在產(chǎn)生滑動的狀態(tài)下利用顯示器將鋼絲繩的滑動速度顯示出來，同時給出滑動報警信號以提醒工作人員注意。此外，防滑裝置的制動措施能夠在產(chǎn)生滑動時有效制動。PLC模擬量閉環(huán)自動控制系統(tǒng)對鋼絲繩具有良好的保護作用，縮短了維修時間。

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