雙速絞車保護裝置的改進設計

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關系。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，使對應的開關量輸出繼電器動作，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作為閘間隙檢測裝置，閘間開關監(jiān)視制動器閘襯的磨損量，磨損超限可使開關動作井報警或斷電由于行程開關自身結(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)整開關的大概位置，開關動作內(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保護裝置，但由于閘盤的偏擺，行程開關無法調(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，同時還設置有聲光報警功能。

在具體設計中，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：纏繞式提升機應當設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成接近開關來實現(xiàn)的，即在絞車滾筒下方設置傳導鋼絲繩，傳導鋼絲繩一端固定在基礎上，另一端固定一個行程開關。當提升鋼絲繩下垂時會下壓傳導鋼絲繩，傳導鋼絲繩拉動行程開關，行程開關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動作；同時，行程開關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，為密封防潮設計，顯示窗口為厚的有機玻璃隔擋且密封防水，上部設有吊掛用提手，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，再將感應元件固定在L形腳鐵上，感應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)進行了改造設計，試車時一次成功。該絞車一體化保護裝置的設置簡單、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。