孫 健

(沈陽煤業(yè)(集團(tuán))安全設(shè)備檢測檢驗(yàn)有限公司，遼寧 沈陽 110030)

近年來，礦車墜入副井事故時(shí)有發(fā)生，造成重大的人身安全事故和巨大的經(jīng)濟(jì)損失，礦車墜井事故從側(cè)面反映了現(xiàn)有阻車裝置在可靠性、適應(yīng)性和安全性方面存在一定的缺陷。為了從根本上杜絕礦車墜井事故的再次發(fā)生，消除副井提升鎖車阻車方面的安全隱患，有必要研制一套新型罐內(nèi)任意位置阻車裝置。

目前國內(nèi)外專家和制造廠商對阻車器的研究方向主要集中在動(dòng)力源和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的優(yōu)化方面，改善阻車器的操控性，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，合理布局減小在罐內(nèi)占用的空間量，所研究的阻車器具有針對性，針對特有的礦車、特定的固定位置才能實(shí)現(xiàn)阻車穩(wěn)車的目的，通用性普遍較差。一方面，當(dāng)副井罐籠提運(yùn)特殊車輛時(shí)(如平板車，而非通用礦車)，傳統(tǒng)的阻車器裝置無法可靠固定車輛，容易造成車輛在罐內(nèi)的竄動(dòng)，存在提運(yùn)安全隱患；另一方面，傳統(tǒng)的阻車器結(jié)構(gòu)及布局模式，只能實(shí)現(xiàn)在有限的特定位置阻車，無法實(shí)現(xiàn)任意位置的可靠阻車，不能滿足多樣化的應(yīng)用要求。同時(shí)，現(xiàn)有的阻車器控制模式單一而且相對獨(dú)立，未能與操車系統(tǒng)甚至是絞車控制系統(tǒng)融為有機(jī)整體，自動(dòng)化和智能化水平較低，工作效率也有待提高。國內(nèi)外下一步的研究趨勢必將是研究具備通用性、多功能的阻車器裝置，既能滿足通用礦車的阻車穩(wěn)車要求，又能實(shí)現(xiàn)對特殊車輛的可靠固定，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)快捷操作，具備任意位置可靠固定的功能，并配套研究相應(yīng)的控制模式和監(jiān)控系統(tǒng)，對整套副井提升系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)化的整合研究，實(shí)現(xiàn)信號(hào)與操作融合統(tǒng)一，提高設(shè)備的工作效率和提升可靠性。

沈陽焦煤股份有限公司林盛煤礦為了解決現(xiàn)有礦用阻車器適應(yīng)性、通用性、可靠性差的問題，研究設(shè)計(jì)出一款能夠滿足各種軌距、各種型號(hào)礦車的使用要求，具備多級、多種方式的阻車功能，具備手動(dòng)、自動(dòng)、檢修等多種控制模式，滿足各種工況使用要求的新型通用型多功能自動(dòng)阻車器。

1 新型多功能自動(dòng)阻車器結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)

通用型多功能自動(dòng)阻車器旨在通過結(jié)構(gòu)創(chuàng)新克服現(xiàn)有阻車設(shè)備適應(yīng)性差，功能單一的缺點(diǎn)。方案設(shè)計(jì)的通用型多功能自動(dòng)阻車器要求能夠滿足各種軌距、各種型號(hào)礦車的使用要求，具備多級、多種方式的阻車功能，具備手動(dòng)、自動(dòng)、檢修等多種控制模式，滿足各種工況的使用要求，將阻車器的監(jiān)測與控制功能融入操車系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)之中，革新傳統(tǒng)的信號(hào)和操作分離模式，通過開創(chuàng)性集成化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)副井提升控制的集中自動(dòng)化操作，實(shí)現(xiàn)減人提效、無人則安目標(biāo)。

綜合考慮不同類型和結(jié)構(gòu)阻車器的優(yōu)缺點(diǎn)，充分利用現(xiàn)有資源和條件，以現(xiàn)有工況條件和設(shè)備為基礎(chǔ)，對阻車器進(jìn)行合理有效的改造。通過對多種方案的詳細(xì)對比，綜合分析礦井現(xiàn)有條件，提出了如圖1所示的新型通用型多功能自動(dòng)阻車器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

該自動(dòng)阻車器主要由軌道、阻車板、驅(qū)動(dòng)液壓缸、驅(qū)動(dòng)推桿、動(dòng)力彈簧、曲柄連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。該套方案中所研制的通用型多功能自動(dòng)阻車器占用空間小，設(shè)備布置較為寬松，安裝方便快捷，安裝周期短，該裝置采用集成式液壓控制技術(shù)、液壓同步整體緩沖技術(shù)、傳感器技術(shù)。當(dāng)罐籠到位后需要進(jìn)出礦車時(shí)，驅(qū)動(dòng)液壓缸推動(dòng)驅(qū)動(dòng)推桿向罐籠中心方向移動(dòng)，帶動(dòng)曲柄連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)壓縮動(dòng)力彈簧實(shí)現(xiàn)蓄能，固定在該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)末端的阻車板打開，礦車可以順利地沿著軌道運(yùn)行，當(dāng)?shù)V車到位后，控制驅(qū)動(dòng)液壓缸收縮，壓縮蓄能的動(dòng)力彈簧伸長回復(fù)自然狀態(tài)，彈簧壓力帶動(dòng)阻車板摩擦壓緊礦車車輪，依靠擠壓力和摩擦力實(shí)現(xiàn)對礦車的固鎖。

圖1 通用型多功能自動(dòng)阻車器結(jié)構(gòu)總圖

圖2 阻車器布置示意

圖3顯示的是提升罐籠抵達(dá)車場的初始狀態(tài)，此時(shí)提升罐籠已經(jīng)?？康轿唬瑩u臺(tái)到位安全門打開，驅(qū)動(dòng)液壓缸推動(dòng)驅(qū)動(dòng)推桿向罐籠中心方向移動(dòng)，帶動(dòng)曲柄連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)壓縮動(dòng)力彈簧實(shí)現(xiàn)蓄能，固定在該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)末端的阻車板打開，礦車可以順利地沿著軌道運(yùn)行。此時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)檢測各個(gè)設(shè)備的工作狀態(tài)，當(dāng)各設(shè)備的工作狀態(tài)滿足要求時(shí)，便可通過推車機(jī)將礦車推入提升罐籠內(nèi)。

圖4顯示的是推動(dòng)礦車進(jìn)入罐籠的中間運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)阻車板處于完全打開狀態(tài)，動(dòng)力彈簧被完全壓縮，驅(qū)動(dòng)液壓缸頂緊驅(qū)動(dòng)推桿，礦車可以無阻力沿著礦車軌道推入罐籠內(nèi)。

圖5顯示的是礦車沿軌道運(yùn)行至限位位置后，驅(qū)動(dòng)液壓缸反向收縮脫離與驅(qū)動(dòng)推桿的接觸，處于完全壓縮狀態(tài)的彈簧釋放彈性勢能，帶動(dòng)曲柄連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)反向運(yùn)動(dòng)，固定在該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)末端的阻車板轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)與礦車車輪充分的面接觸，依靠彈性勢能阻車板摩擦壓緊礦車車輪，通過擠壓力和摩擦力實(shí)現(xiàn)對礦車的固鎖。

圖3 工作步驟1(罐籠到位、推車進(jìn)罐前準(zhǔn)備工作)

圖4 工作步驟2(推車進(jìn)罐過程)

圖5 工作步驟3(礦車在罐內(nèi)被固鎖)

圖6表示罐籠到達(dá)卸載水平后，搖臺(tái)和安全門依次打開，驅(qū)動(dòng)液壓缸推動(dòng)驅(qū)動(dòng)推桿向罐籠中心方向移動(dòng)，帶動(dòng)曲柄連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，固定在該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)末端的阻車板打開，礦車可以順利地沿著軌道運(yùn)行，從罐籠內(nèi)推行至車場，從而完成該套自動(dòng)阻車器的一個(gè)工作循環(huán)。

圖6 工作步驟4(推車出罐過程)

該套新型通用型多功能自動(dòng)阻車器工作流程圖如圖7所示，需要監(jiān)測的參數(shù)有罐籠的到位信號(hào)、搖臺(tái)的開到位與關(guān)到位信號(hào)、安全門的開到位與關(guān)到位信號(hào)、礦車在罐內(nèi)的到位信號(hào)、驅(qū)動(dòng)液壓缸的位移信號(hào)等。所有設(shè)備的工作狀態(tài)都在主監(jiān)控界面顯示，便于實(shí)時(shí)觀察和核實(shí)設(shè)備的運(yùn)行情況，也便于控制設(shè)備的各個(gè)動(dòng)作。

圖7 新型多功能自動(dòng)阻車器工作流程圖

2 通用型多功能自動(dòng)阻車器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對各個(gè)部件，尤其是液壓元器件的監(jiān)測和控制。一方面實(shí)現(xiàn)了該套設(shè)備的集中自動(dòng)化控制，優(yōu)化了設(shè)備的操控性；另一方面，通過實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測和顯示各設(shè)備的運(yùn)行情況，可以隨時(shí)了解設(shè)備的工作狀態(tài)，提升設(shè)備的可靠性，防止發(fā)生誤操作。

該套控制系統(tǒng)融入操車控制系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)對驅(qū)動(dòng)液壓缸、阻車板、礦車位置的監(jiān)測與控制，能夠?qū)崿F(xiàn)的具體功能以下：

1) 阻車器控制系統(tǒng)與操車控制系統(tǒng)融為一體，即阻車器控制信號(hào)與搖臺(tái)動(dòng)作信號(hào)、安全門動(dòng)作信號(hào)、推車機(jī)動(dòng)作信號(hào)具備邏輯互鎖功能，避免誤操作發(fā)生；

2) 控制系統(tǒng)有自動(dòng)、手動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)三種操控方式；

3) 控制系統(tǒng)有電器互鎖功能；

4) 控制系統(tǒng)有工作現(xiàn)場的模擬顯示功能；

5) 控制系統(tǒng)有傳感器的自動(dòng)檢測功能；

6) 控制系統(tǒng)有按鈕的故障的檢測功能；

7) 控制系統(tǒng)有提升容器到位的顯示功能；

8) 控制系統(tǒng)有自動(dòng)、手動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)、濾油器堵塞、傳感器故障、按鈕故障、急停等具體狀態(tài)的顯示功能。

3 結(jié) 語

目前該新型通用型多功能自動(dòng)阻車器樣機(jī)已在林盛煤礦副井中應(yīng)用，礦井實(shí)際生產(chǎn)過程中，有600 mm、900 mm軌距的礦車，還有用于運(yùn)輸各種液壓支架的特制平板車，在實(shí)際應(yīng)用過程中，該新型通用型多功能自動(dòng)阻車器能夠滿足各種軌距、各種型號(hào)礦車的使用要求，具備多級、多種方式的阻車功能，具備手動(dòng)、自動(dòng)、檢修等多種控制模式，滿足各種工況的使用要求，系統(tǒng)的可靠性和安全性大幅提升，融入自動(dòng)化、智能化操作模式，將阻車器的監(jiān)測與控制功能融入操車系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)之中，革新傳統(tǒng)的信號(hào)和操作分離模式，通過開創(chuàng)性集成化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)副井提升控制的集中自動(dòng)化操作，實(shí)現(xiàn)減人提效、無人則安目標(biāo)，采用一套通用的使用維護(hù)策略和檢修機(jī)制，實(shí)現(xiàn)特種車輛在罐內(nèi)任意位置鎖車固定，提高安全效果。