山東黃金礦業(yè)（萊州）有限公司焦家金礦 徐小糲 尹春偉 董金波 張明杰

智能化電磁安全速控裝置在焦家金礦的設(shè)計(jì)應(yīng)用

山東黃金礦業(yè)（萊州）有限公司焦家金礦 徐小糲 尹春偉 董金波 張明杰

在礦山安全發(fā)展備受關(guān)注的今天，穩(wěn)定、可靠的安全防護(hù)技術(shù)尤為重要，智能化電磁安全速控裝置的設(shè)計(jì)研發(fā)充分考慮了礦山企業(yè)井下礦石運(yùn)輸卡車的設(shè)計(jì)弊端和井下生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境，發(fā)揮了“智能化”作業(yè)的優(yōu)勢(shì)，完全杜絕了運(yùn)輸卡車料斗位置異常而造成刮蹭頂幫，破壞管路、線路，甚至井下高壓纜等事故。目前該裝置在焦家金礦應(yīng)用效果良好，值得在礦山企業(yè)推廣。

智能化；限位開關(guān)；傳感器；速控

引言

金屬礦山企業(yè)作為國家重要的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)，一直以來都受到廣泛關(guān)注，礦山安全則是采礦工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分，礦山安全工作的好壞，將直接影響到該地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及社會(huì)穩(wěn)定性的保持。關(guān)注礦山安全，做好礦山安全防護(hù)，是礦山企業(yè)長(zhǎng)久發(fā)展的基礎(chǔ)。智能化電磁安全速控裝置有效遏制了安全事故的發(fā)生，為礦山的安全生產(chǎn)提供了保障。

一、設(shè)計(jì)背景

1.礦山井下構(gòu)造的自身局限性

金屬礦山井下由一條條縱橫交錯(cuò)的巷道構(gòu)成，由于獨(dú)有的巖石條件的限制和施工需求，每條巷道的橫斷面都不會(huì)很高，用于車輛運(yùn)輸?shù)闹鞲尚逼碌栏叨纫矁H夠卡車單向通行。加之作業(yè)需要的風(fēng)水管路、線纜等設(shè)施的架設(shè)，使得礦石運(yùn)輸用的卡車在行駛過程中自由度大大受限。時(shí)常會(huì)出現(xiàn)運(yùn)輸車輛刮蹭頂幫，破壞管路、線路、甚至井下高壓纜的事故。

2.車輛設(shè)計(jì)的局限性

焦家金礦寺莊分礦井下礦石運(yùn)輸車輛主要為MT2010型號(hào)卡車，其翻斗依靠液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)放礦。使用過程中，由于機(jī)械及人的不小心極易造成車輛翻斗放礦完畢之后，在其未能及時(shí)歸位的情況下駕駛車輛行駛前進(jìn)。當(dāng)發(fā)生此種情況之時(shí)，非常容易造成車輛刮蹭事故，給井下管路、線路帶來了非常大的破壞性，存在較大的安全隱患。

3.人為因素造成的安全隱患

礦用卡車從井下運(yùn)輸?shù)V石到地表時(shí)，井下采場(chǎng)的運(yùn)輸?shù)缆?，隨著采掘工作面不斷向前推進(jìn)，道路的修建基本就地取材，簡(jiǎn)單的推平，來不及進(jìn)行有效完善。這樣的道路狀況差，卡車顛簸嚴(yán)重。加之偶爾單調(diào)、繁復(fù)的工作狀況，更容易使駕駛員疲勞、注意力下降，這就更加大了安全事故出現(xiàn)的概率。

二、裝置的設(shè)計(jì)

1.工作原理

圖1 智能化電磁安全速控裝置原理圖

智能化電磁安全速控裝置采用磁感應(yīng)傳感器檢測(cè)翻斗的位置，當(dāng)傳感器檢測(cè)到翻斗未在正常位置時(shí)（圖2），將給卡車自帶的控制系統(tǒng)一個(gè)數(shù)字信號(hào)，控制系統(tǒng)隨即給變速箱控制系統(tǒng)電磁閥動(dòng)作實(shí)施車輛減速至1檔，并隨后實(shí)施停車制動(dòng)，同時(shí)語音報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出“料斗升起，禁止開車”的提示音，提醒司機(jī)翻斗未在正常范圍內(nèi)。待司機(jī)處理翻斗在正常位置時(shí)，卡車恢復(fù)正常運(yùn)行，報(bào)警系統(tǒng)解除。另外有時(shí)卡車在卸料的時(shí)候，翻斗抬起的同時(shí)卡車運(yùn)行，為了避免卡車駐車制動(dòng)器動(dòng)作，司機(jī)可控制智能化電磁安全速控裝置的強(qiáng)制運(yùn)行旋轉(zhuǎn)按鈕控制卡車緩慢運(yùn)行，待卸料完畢，只有當(dāng)司機(jī)使翻斗恢復(fù)到正常位置時(shí)，卡車才能恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)。

圖2

2.主要構(gòu)成系統(tǒng)

檢測(cè)系統(tǒng)：電磁感應(yīng)限位開關(guān)。

本裝置在翻斗下固定一塊磁鋼，在車架上安裝礦用永磁式限位開關(guān)，利用限位開關(guān)的通斷來判斷翻斗的位置。磁感應(yīng)限位開關(guān)不與翻斗硬接觸，能夠很好地避免傳感的機(jī)械式撞擊，同時(shí)具有可靠的防水性、耐臟、耐油，非常適合井下生產(chǎn)環(huán)境下的使用。

TCU控制模塊：

傳感器將實(shí)時(shí)檢測(cè)到的信號(hào)傳送給卡車TCU控制模塊，TCU控制模塊接收到信號(hào)后，給執(zhí)行機(jī)構(gòu)下達(dá)相應(yīng)的控制指令。

執(zhí)行系統(tǒng)：變數(shù)箱檔位電磁閥、駐車制動(dòng)器。

TCU控制模塊下達(dá)的控制指令由變速箱檔位電磁閥和駐車制動(dòng)器配來完成相應(yīng)的控制指令?？刂葡到y(tǒng)實(shí)施車輛減速至1檔，并隨后實(shí)施停車制動(dòng)。

報(bào)警系統(tǒng)：磁控開關(guān)報(bào)警器。

翻斗未完全歸位時(shí)，傳感器會(huì)立即觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警，提醒周圍作業(yè)人員和車輛進(jìn)行注意。駕駛室內(nèi)的語音報(bào)警系統(tǒng)也會(huì)立即發(fā)送語音報(bào)警，提醒駕駛員將翻斗歸位并注意安全駕駛。

三、設(shè)計(jì)特色

1.智能化

“智能化電磁安全速控裝置”完全依照智能化全自動(dòng)設(shè)計(jì)思路進(jìn)行研發(fā)設(shè)計(jì)，當(dāng)車輛放礦完畢后，如若翻斗沒有按照預(yù)設(shè)的高度進(jìn)行歸位，設(shè)置在翻斗處的傳感器會(huì)立即發(fā)送信號(hào)給報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警，提示周圍行人車輛注意，并且在駕駛室內(nèi)安裝的報(bào)警器也會(huì)立即提醒駕駛員注意異常情況。與此同時(shí)，傳感器發(fā)送型號(hào)給ECU，ECU控制發(fā)動(dòng)機(jī)，并同步完成駐車制動(dòng)。

2.電磁處理技術(shù)

在翻斗限位處安裝有電磁傳感器，在翻斗下方安裝有磁鋼，二者通過軟接觸進(jìn)行觸發(fā)，這樣既有效防止了機(jī)械碰撞帶來的損傷，又利用了磁體優(yōu)秀的穿透性能，即便在井下較為惡劣的作業(yè)環(huán)境也能保證裝置的有效運(yùn)作。

3.速度可控技術(shù)

當(dāng)車輛在行駛過程中傳感器感受到翻斗為歸位時(shí)，傳感器會(huì)立即向TCU控制模塊發(fā)送信號(hào)，TCU進(jìn)而控制變速箱切換檔位至1檔，使車速降低，過2秒后，傳感器再發(fā)送信號(hào)至ECU，ECU進(jìn)而控制車輛完成駐車制動(dòng)，直至駕駛員將翻斗歸位才釋放控制。

4.自動(dòng)報(bào)警技術(shù)

翻斗未完全歸位時(shí)，傳感器會(huì)立即觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警，提醒周圍作業(yè)人員和車輛進(jìn)行注意。駕駛室內(nèi)的語音報(bào)警系統(tǒng)也會(huì)立即發(fā)送語音報(bào)警，提醒駕駛員將翻斗歸位并注意安全駕駛。提示性能優(yōu)良且周全，為駕駛員安全駕駛提供保障。

5.高效安全

通過對(duì)MT2010卡車的技術(shù)改進(jìn)，可以大大的提高設(shè)備的安全性能。當(dāng)駕駛員操作卡車進(jìn)行放礦作業(yè)后，如若翻斗沒有按照預(yù)設(shè)的高度放下翻斗，相關(guān)的報(bào)警系統(tǒng)會(huì)提示駕駛員注意操作安全，相關(guān)的控制系統(tǒng)會(huì)控制車輛的行進(jìn)速度進(jìn)而及時(shí)制動(dòng)，直到翻斗按照要求完全歸位后車輛才可以繼續(xù)行駛。這極大的保證了行車安全，更保護(hù)了井下風(fēng)水管路和各種線纜的安全。

四、結(jié)束語

該裝置完全杜絕了運(yùn)輸車輛料斗位置異常而造成的刮蹭頂幫，破壞管路、線路、甚至井下高壓纜等事故，消除了安全隱患，充分考慮了礦山企業(yè)井下礦石運(yùn)輸卡車的設(shè)計(jì)弊端和井下生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境，發(fā)揮了“智能化”作業(yè)的優(yōu)勢(shì)，為礦山的安全生產(chǎn)提供有力保障，在同類礦山中具有廣泛的推廣應(yīng)用前景。

徐小糲（1985-），女，電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)，從事礦山電氣維護(hù)、數(shù)字化的建設(shè)及維護(hù)工作。

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