陳 強

（西山煤電屯蘭礦， 山西 古交 030200）

1 工程概況

煤礦井下絞車是提升煤炭和矸石、下放材料、升降人員的重要運輸設(shè)備，必須有深度指示器失效保護、盤形閘間隙保護、松繩保護等保護裝置，同時要求保護裝置具有高可靠性。以井下JYB-50×1.40S雙速運輸絞車為研究對象，在該絞車原有保護裝置不動的情況下，另外將深度指示器失效保護、盤形閘間隙保護、松繩保護集成在一套單獨系統(tǒng)中，由一個控制單元對這三種保護進行集中控制，并根據(jù)實用性高、安全可靠、成本低的原則，對該絞車保護一體化裝置的安全性、實用性和現(xiàn)場試驗進行分析。

2 設(shè)計方案及工作原理

2.1 深度指示失效保護

當絞車深度指示器的傳動系統(tǒng)發(fā)生斷軸、脫銷等故障時，深度指示器失效保護裝置能夠?qū)崿F(xiàn)自動斷電、停車抱閘，避免事故的發(fā)生。從經(jīng)濟實用的角度出發(fā)，在對礦用絞車傳統(tǒng)的機械式深度監(jiān)控器結(jié)構(gòu)不做改動的情況下，采用單片機和光電開關(guān)構(gòu)成深度指示器失效保護是最理想的一種方法。

深度指示器的運行和絞車滾筒有嚴格的對應(yīng)關(guān)系。把裝在深度指示器傳動鏈條的霍爾元件的脈沖信號與提升機發(fā)出的速度脈沖信號做比較，脈沖發(fā)生差異時表明兩者不同步，即出現(xiàn)了深度指示器失效。而實際改造工作中，是將霍爾元件的脈沖信號與提升機的變頻器發(fā)出的速度信號兩者進行比較，當兩者信號差大于規(guī)定值時，使對應(yīng)的開關(guān)量輸出繼電器動作，切斷絞車電控安全回路，從而起到了深度指示失效保護的作用。整個比較周期每秒一次，為防止保護誤動作，將程序設(shè)置為連續(xù)兩次出現(xiàn)不同步時，輸出繼電器動作，使保護動作更為可靠[1-2]。

2.2 閘間隙保護

煤礦絞車提升裝置的盤形閘間隙保護裝置總體設(shè)計目標是為了測量盤形閘襯與制動盤之間的動態(tài)工作間隙，當閘襯磨損后間隙超過差值時實現(xiàn)報警或斷電，現(xiàn)在絞車普遍采用行程開關(guān)作為閘間隙檢測裝置，閘間開關(guān)監(jiān)視制動器閘襯的磨損量，磨損超限可使開關(guān)動作井報警或斷電由于行程開關(guān)自身結(jié)構(gòu)、精確度不高，彈簧長期處于壓緊狀態(tài)，易產(chǎn)生疲勞斷裂，當板張開時或板磨損到一定數(shù)值時，只能調(diào)整開關(guān)的大概位置，開關(guān)動作內(nèi)部行程無法測得，造成與實際位置用襯磨損程度和閘間隙大小不符。在煤礦現(xiàn)場，由于設(shè)備精度的限制，原有絞車的閘盤精度低，端面跳動大，致使現(xiàn)有的行程開關(guān)無法調(diào)整，誤動作頻繁，影響絞車的正常運行，目前屯蘭莊礦原有的閘間隙保護均使用這種行程開關(guān)保護裝置，但由于閘盤的偏擺，行程開關(guān)無法調(diào)整，在較車運行中，個別地方的間隙有可能大于2 mm[3]，為此，新設(shè)計的間隙保護采用位移傳感器，同時將測量閘盤兩面的間隙總和作為判據(jù)，這樣就把閘盤的偏擺誤差考慮進去，便于調(diào)整，同時還設(shè)置有聲光報警功能。

在具體設(shè)計中，由4對測點來測量間隙，每個測點都由一個電感式位移傳感器來測量工作問隙，然后，由傳感器輸出0～5 V的電壓信號，經(jīng)過系統(tǒng)對該信號的處理來確定間隙的大小再將其信號轉(zhuǎn)化為0～5 mm的距離顯示到顯示屏上[4]，8路測點的任何一路的工作間隙超過2 mm都要產(chǎn)生報警，每一路測點還要對應(yīng)一個調(diào)零按鍵，按下此鍵可以將此時測量的工作間隙的數(shù)值寫到掉電保護存儲區(qū)中作為間隙參考值，下次讀取的數(shù)據(jù)將與該值進行比較，把比較的差值顯示到顯示屏上，8測點組成4對，采用總間隙不超4 mm來確定報警值。

2.3 松繩保護

《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：纏繞式提升機應(yīng)當設(shè)置松繩保護裝置并接入安全回路和報警回路。在斜并提升中，絞車出現(xiàn)松繩現(xiàn)象的原因是：在升降物料進入變坡點時，礦車在并巷內(nèi)掉道或被卡平巷松車時曲繩過長、過放等。

在斜井提升中，可能出現(xiàn)松繩現(xiàn)象，主要是在上提、下放物料進入變坡點時，或礦車在礦井內(nèi)掉道或被卡等原因造成鋼絲繩速度與較車速度不匹配而出現(xiàn)鋼絲繩在滾筒上松弛、下落現(xiàn)象且礦車載荷速度加快，往往由于繩松而造成沖擊致使鋼絲繩損壞現(xiàn)有的絞車松繩保護一般采用的是行程開關(guān)成接近開關(guān)來實現(xiàn)的，即在絞車滾筒下方設(shè)置傳導(dǎo)鋼絲繩，傳導(dǎo)鋼絲繩一端固定在基礎(chǔ)上，另一端固定一個行程開關(guān)。當提升鋼絲繩下垂時會下壓傳導(dǎo)鋼絲繩，傳導(dǎo)鋼絲繩拉動行程開關(guān)，行程開關(guān)常閉觸點斷開安全回路，使提升機進行安全制動，采用行程開關(guān)實現(xiàn)松繩保護的方式存在缺陷，主要是表現(xiàn)在：鋼絲繩與行程開關(guān)的距離不好調(diào)整，如果間距過小會引起頻繁停車，間距過大時，即使松繩也很難使行程開關(guān)動作；同時，行程開關(guān)在長期使用下會有接點接觸不良的現(xiàn)象，造成絞車的誤動作而出現(xiàn)停車，本裝置采用雙光束紅外對射探測器，其結(jié)構(gòu)是收發(fā)成對組成，其原理是：探測器的發(fā)射器發(fā)出長波段紅外LED，接收機收到紅外光束后轉(zhuǎn)為電信號輸出至“保護一體機”，利用光束被阻斷后接收機接收不到光信號而使保護動作開啟，探測器探測方式為雙光束同時遮斷檢驗式，有效避免松繩保護的誤動作。

3 一體化保護裝置的結(jié)構(gòu)和安裝

該綜合保護裝置主機為1.5 mm厚的不銹鋼板折壓焊接而成，為密封防潮設(shè)計，顯示窗口為厚的有機玻璃隔擋且密封防水，上部設(shè)有吊掛用提手，左、右、下側(cè)共有16個接線喇叭口，要求所接電纜外徑為48～12 mm，現(xiàn)場安裝時可吊掛或固定在墻壁上，避免有淋水，且遠離高壓電纜、大型電機等有強磁場干擾的地方。閘間隙位移感應(yīng)元件是通過一只L形腳鐵固定在盤形閘體上，首先將L形腳鐵焊接在盤形閘體上，并與閘瓦平行且保持5～7 cm的距離，再將感應(yīng)元件固定在L形腳鐵上，感應(yīng)元件與絞車距離不大于4 mm。

4 結(jié)論

根據(jù)以上方案對井下JYB-50×1.40S雙速運輸絞車的電控系統(tǒng)進行了改造設(shè)計，試車時一次成功。該絞車一體化保護裝置的設(shè)置簡單、調(diào)試方便。正常的試驗簡單易行，原有的保護裝置可以繼續(xù)保留，新的一體化保護裝置作為后備保護使用。從2018年5月以來，保護裝置改進后的絞車在這一年多的運行時間內(nèi)未發(fā)生任何故障，提高了絞車運行的安全性能。該裝置的改進與應(yīng)用也提高了煤礦檢測儀器的智能化水平，這對保證提升機的安全運行起到十分重要的作用。