婁萍 張茜

鐵法煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司 遼寧鐵嶺 112700

1 增設(shè)防重載下放保護(hù)的意義

重載下放就是提升機(jī)在卸載過程中箕斗未卸或未卸空，如果此時(shí)另一個箕斗未裝就下放該箕斗，那么到達(dá)減速點(diǎn)電機(jī)斷電后，箕斗在重力加速度的作用下，下放速度過快超過提升機(jī)的給定速度，易發(fā)生重載下放事故[1]。

2 發(fā)現(xiàn)重載下放情況的原因分析

2.1 裝載過程中產(chǎn)生重載下放

大明煤礦立井井下箕斗裝載的一般過程：給煤機(jī)從井下煤倉取煤，經(jīng)過溜煤槽將煤運(yùn)到裝載溜煤槽，再通過扇形門裝入箕斗中。因此，裝載系統(tǒng)對裝入箕斗中的煤質(zhì)要求相對較高。

但是由于原煤中常?；烊霛衩海ㄕ承源螅?、矸石或其它異物等，易造成裝入箕斗中的煤不符合設(shè)計(jì)要求，這樣容易造成使箕斗內(nèi)的煤無法完全卸載，留有余煤。倘若箕斗卸載不完全，留有的余煤重量較大，絞車司機(jī)不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，造成箕斗帶貨下放，而發(fā)生重載下放的嚴(yán)重事故。

2.2 卸載過程中產(chǎn)生重載下放

大明煤礦立井主井提升的卸載方式是曲軌卸載，即利用提升機(jī)牽引鋼絲繩的動力，箕斗到位時(shí)箕斗曲軌輪作用在卸載位置上的曲軌產(chǎn)生側(cè)向力，來打開箕斗上的扇形門，進(jìn)行卸載。

大明煤礦現(xiàn)有狀態(tài)下對曲軌卸載方式的監(jiān)測不夠完善?，F(xiàn)階段是通過監(jiān)測箕斗到位信號再估計(jì)卸煤時(shí)間，卸煤時(shí)間到即認(rèn)為卸載完成，并沒有檢測到箕斗內(nèi)的煤是否真正卸載干凈。如果箕斗內(nèi)的煤并未卸載或者沒有完全卸載干凈，那么，絞車?yán)^續(xù)提升，將會導(dǎo)致重載下放事故的發(fā)生。而大明煤礦主井絞車采用的是PLC編碼的工作方式，嚴(yán)禁帶重載下放。

3 增設(shè)防重載下放保護(hù)的實(shí)現(xiàn)方案

針對以上問題，本文研究思路是：通過加設(shè)一個稱重傳感器，實(shí)現(xiàn)防重載下放及松繩保護(hù)兩種功能。

3.1 保護(hù)原理

在提升機(jī)運(yùn)行過程中，在不考慮尾繩的情況下，稱重傳感器所承受到的的重力[2]

G=（M+m）（g+a）（提升時(shí)）

G=（M+m）（g-a）（下放時(shí)）

式中：G——重力傳感器所受到的重力（kN）；

M——提升容器自重（kg）；

m——提升容器載重（kg）；

g——重力加速度（9.8m/s2）；

a——提升或下放時(shí)的加速度（m/s2）；

根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，立井井筒中罐籠升降人員的加速度和減速度不得大于0.75m/s2。大明煤礦主井箕斗自重4t，可載6t貨物，因此

Gmax=（M+m）（g+0.75）

Gmax=10.55（M+m）＝105.5kN

Gmin=9.05（M+m）＝36.2kN（此時(shí)m＝0）

當(dāng)提升機(jī)發(fā)生重載下放故障或松繩故障被卡住時(shí)，連接在箕斗與鋼絲繩之間的稱重傳感器通過計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出箕斗內(nèi)貨物超重或者超輕的信號，以此來斷定罐籠是否有重載下放或者松繩現(xiàn)象的發(fā)生。

3.2 松繩保護(hù)檢測方案

當(dāng)罐籠被卡住，發(fā)生松繩現(xiàn)象時(shí)，此時(shí)傳感器受到的重力G和Gmin做比較，應(yīng)該遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于Gmin。

罐籠上安裝的單片機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測鋼絲繩的重力信號。當(dāng)絞車運(yùn)行時(shí)，有Gmin＜G（鋼絲繩重力）＜Gmax。當(dāng)鋼絲繩重力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于Gmin時(shí)，監(jiān)測系統(tǒng)就會診斷是否產(chǎn)生了松繩現(xiàn)象。如果產(chǎn)生了松繩現(xiàn)象，監(jiān)測系統(tǒng)就會通過無線電發(fā)收系統(tǒng)將信號送到司機(jī)操作室，發(fā)送停車指令，使提升機(jī)停車。

3.3 防重載下放保護(hù)檢測方案

當(dāng)提升容器發(fā)生重載下放現(xiàn)象時(shí)，傳感器所受到的重力G與Gmin做比較，會遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Gmin。

鋼絲繩重力信號通過安裝在提升容器上的單片機(jī)系統(tǒng)來進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。當(dāng)罐籠正常提升時(shí)，有Gmin＜G（鋼絲繩受力）＜Gmax。當(dāng)鋼絲繩重力G遠(yuǎn)大于Gmin時(shí)，設(shè)定這個值為50kN（箕斗自身重力為39.2kN，允許箕斗上粘掛浮貨受的力為10.8kN），單片機(jī)系統(tǒng)將判斷出此時(shí)是否發(fā)生重載下放。如果是重載下放，系統(tǒng)就會通過無線電發(fā)收裝置將信號傳送至司機(jī)操作室。經(jīng)過系統(tǒng)的邏輯判斷之后，使絞車執(zhí)行停車指令，避免重載下放事故發(fā)生。

3.4 硬件的組成

此套保護(hù)裝置由稱重傳感器、發(fā)射裝置和接收裝置三個部分構(gòu)成。稱重傳感器采用廠家生產(chǎn)的高精度稱重傳感器，安裝在了鋼絲繩和罐籠之間。

稱重傳感器輸出的電壓信號由模擬量數(shù)字量轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，經(jīng)過處理后，輸出到數(shù)字調(diào)頻放大器，再經(jīng)過功放模塊放大發(fā)射。

發(fā)射裝置的組成是由運(yùn)算放大器、模擬量數(shù)字量轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)（集成電路芯片）系統(tǒng)，數(shù)字調(diào)頻放大器、功率放大器五部分構(gòu)成。

接收裝置的組成是由調(diào)頻接收、放大、解調(diào)和單片機(jī)系統(tǒng)四部分構(gòu)成。調(diào)頻接收系統(tǒng)把調(diào)頻信號調(diào)制解調(diào)為數(shù)據(jù)信號，經(jīng)過放大整形后，由單片機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理。

輸出部分的接口電路采用了光耦合器，能夠切斷計(jì)算機(jī)與提升機(jī)控制系統(tǒng)電源部分的聯(lián)系，可以防止干擾信號的串入。

3.5 軟件的組成

軟件系統(tǒng)包括兩個部分，分別是發(fā)射機(jī)和接收機(jī)軟件，采用的是模式塊結(jié)構(gòu)。發(fā)射裝置軟件的作用是進(jìn)行模擬量參數(shù)的采集（包括模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號）、系統(tǒng)自診斷，延時(shí)及傳輸傳感器所受張力值。

接收軟件通過接收傳感器所受的重力值和鋼絲繩的平均重力，當(dāng)平均重力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于G min 時(shí)，發(fā)出松繩報(bào)警信號，斷開提升機(jī)安全回路、；當(dāng)鋼絲繩重力G遠(yuǎn)大于G min 時(shí)，驅(qū)動重載下放報(bào)警器，切斷提升機(jī)電源，避免重載下放事故發(fā)生。

4 結(jié)語

此套保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)簡單明了，原理清晰，而且不需要對原有的電控系統(tǒng)進(jìn)行大規(guī)模改動，同進(jìn)也不用拆除原有保護(hù)系統(tǒng)，僅安設(shè)傳感器就可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)防重載下放及松繩保護(hù)兩種保護(hù)功能，很值得推廣應(yīng)用。