一種礦用自動(dòng)常閉式擋車(chē)系統(tǒng)

鄭曉彬

（山西大同永定莊煤業(yè)公司，山西 大同 037000）

0 引言

在自動(dòng)常閉式擋車(chē)系統(tǒng)中，會(huì)通過(guò)擋車(chē)欄實(shí)現(xiàn)對(duì)礦車(chē)通過(guò)的控制，一般擋車(chē)欄需要設(shè)置在斜巷邊坡點(diǎn)下方一列車(chē)長(zhǎng)度的地方，在實(shí)際應(yīng)用中通過(guò)常閉式擋車(chē)欄可以有效預(yù)防礦車(chē)的失控風(fēng)險(xiǎn)。不過(guò)在實(shí)際的自動(dòng)常閉式擋車(chē)系統(tǒng)應(yīng)用中，還存在擋車(chē)欄狀態(tài)指示不明確、缺乏速度檢測(cè)功能和自動(dòng)化操作水平低的問(wèn)題，在一定程度制約了自動(dòng)常閉式擋車(chē)系統(tǒng)價(jià)值的發(fā)揮，因此有必要對(duì)礦用自動(dòng)常閉式擋車(chē)系統(tǒng)進(jìn)行分析，在提高對(duì)該系統(tǒng)的了解程度后，提高應(yīng)用價(jià)值。

1 礦用自動(dòng)常閉式擋車(chē)系統(tǒng)的原理

目前，自動(dòng)常閉式擋車(chē)系統(tǒng)在煤礦井下有著較高的應(yīng)用效果，其原理是擋車(chē)系統(tǒng)借助傳感器對(duì)礦車(chē)位置和速度進(jìn)行感應(yīng)并發(fā)出信號(hào)，在PLC 控制器接受傳感器信號(hào)并進(jìn)行處理分析后，對(duì)電磁氣控閥的開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)擋車(chē)欄的自動(dòng)升起、下落，實(shí)現(xiàn)礦車(chē)的通行、阻擋，該系統(tǒng)的運(yùn)行原理可以參考圖1。

圖1 礦用自動(dòng)常閉式擋車(chē)系統(tǒng)原理

在礦用自動(dòng)常閉式擋車(chē)系統(tǒng)中，還有氣手動(dòng)操作和電手動(dòng)操作，對(duì)于電手動(dòng)操作而言，可以在電自動(dòng)操作出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，通過(guò)切換按鈕轉(zhuǎn)換成電手動(dòng)操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制面板其他按鈕的控制。而出現(xiàn)停電事故時(shí)，在電自動(dòng)、手動(dòng)操作都無(wú)法有效使用下，可以將自動(dòng)操作切換成氣手動(dòng)操作，利用對(duì)操作臺(tái)按鈕的控制，避免停電對(duì)礦車(chē)上、下行產(chǎn)生影響[1]。

1.1 礦車(chē)下行

結(jié)合圖1 所示，當(dāng)?shù)V車(chē)下行到傳感器A、B 位置時(shí)，A 傳感器會(huì)接收礦車(chē)下行的指令并對(duì)礦車(chē)進(jìn)行檢測(cè)，B 傳感器會(huì)將礦車(chē)的速度、位置等信息發(fā)送給PLC 控制器，PLC 控制器會(huì)結(jié)合預(yù)先設(shè)計(jì)的礦車(chē)合理速度對(duì)當(dāng)前礦車(chē)的速度進(jìn)行判定，在速度正常的前提下PLC 控制器會(huì)發(fā)出電磁氣控閥動(dòng)作信號(hào)，升起擋車(chē)欄，具體在顯示器中指示燈為紅亮；在速度過(guò)高下，PLC 控制系統(tǒng)無(wú)電磁氣控閥動(dòng)作信號(hào)輸出，常閉擋車(chē)欄無(wú)動(dòng)作并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提示周?chē)嚓P(guān)人員。當(dāng)?shù)V車(chē)下行到傳感器C 位置時(shí)，代表礦車(chē)已經(jīng)安全通過(guò)擋車(chē)欄，C 傳感器會(huì)發(fā)出對(duì)應(yīng)的信號(hào)，PLC 控制器會(huì)將擋車(chē)欄下落的信號(hào)發(fā)送給電磁氣控閥，在擋車(chē)欄常閉后，顯示器指示燈為綠亮。

1.2 礦車(chē)上行

當(dāng)?shù)V車(chē)上行中，在到達(dá)C 傳感器時(shí)，傳感器重復(fù)上述操作，在進(jìn)行礦車(chē)上行指令接受礦車(chē)速度檢測(cè)和速度信號(hào)傳輸后，PLC 控制器在判定礦車(chē)速度安全后，發(fā)出電磁氣控閥動(dòng)作信號(hào)，在擋車(chē)欄升起時(shí)，顯示器指示燈為紅亮；反之PLC 控制器判定礦車(chē)超速時(shí)，常閉擋車(chē)欄無(wú)動(dòng)作且發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提示周?chē)藛T。當(dāng)?shù)V車(chē)上行到傳感器B 時(shí)，PLC 控制器會(huì)接受B 傳感器的信號(hào)，控制電磁氣控閥動(dòng)作，使擋車(chē)欄下落常閉，此時(shí)顯示器指示燈為綠亮。

2 礦用自動(dòng)常閉式擋車(chē)系統(tǒng)的部件組成

2.1 傳感器、PLC 主機(jī)

在傳感器選擇上，可以使用旋轉(zhuǎn)編碼器，當(dāng)旋轉(zhuǎn)編碼器安裝在深度指示器的傳動(dòng)軸上或者電機(jī)輸出軸上時(shí)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)礦車(chē)上、下行位置和方向的監(jiān)測(cè)，同時(shí)向PLC 主體發(fā)送脈沖信號(hào)。結(jié)合旋轉(zhuǎn)編碼器所具有的精密性特點(diǎn)，為了提高應(yīng)用效果要避免在安裝中粘上雜物，同時(shí)在緊固時(shí)要注意緊固力矩，一般控制在0.49 N·m 左右，并在電源關(guān)閉下進(jìn)行配線工作[2]。

在礦用自動(dòng)常閉式擋車(chē)系統(tǒng)中PLC 主機(jī)是該擋車(chē)系統(tǒng)中的核心組成部分，當(dāng)絞車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，PLC 會(huì)接收旋轉(zhuǎn)軸編碼器發(fā)出的脈沖信號(hào)，通過(guò)信號(hào)的分析處理，既可以確定絞車(chē)的旋轉(zhuǎn)方向和行程，也能了解礦車(chē)的位置和運(yùn)動(dòng)方向。當(dāng)PLC 確定礦車(chē)到達(dá)預(yù)設(shè)的位置點(diǎn)后，會(huì)向提升機(jī)發(fā)出控制信號(hào)，使其進(jìn)行擋車(chē)欄的上升和下落。需要提前將擋車(chē)欄的上升下落位置數(shù)據(jù)輸入到PLC 主機(jī)中，滿足礦車(chē)通行需要。

2.2 擋車(chē)欄、提升機(jī)

一般擋車(chē)欄所使用的鋼絲需要具有較強(qiáng)的韌性和強(qiáng)度，可以選擇6×37－Φ24 的鋼絲繩，要將鋼絲繩和Φ18 mm 的圓鐵用鐵絲綁扎。一般在擋車(chē)欄工作中，上升狀態(tài)下需要擋車(chē)欄最終離地距離不低于2.2 m；下落狀態(tài)中需要擋車(chē)欄最終懸離地0.4 m。需要注意的是，擋車(chē)欄跟吸能器的距離不能低于3.5 m，且用繩卡將擋車(chē)欄鋼絲繩和吸能器進(jìn)行連接。

提升機(jī)主要用于擋車(chē)欄的上升和下落，一般需要在擋車(chē)欄上方5～10 m 的位置安裝提升機(jī)，具體需要固定在巷道工字梁的中間一側(cè)或頂部，避免對(duì)礦車(chē)和員工造成通行影響。需要注意的是，提升機(jī)的高度需要控制在軌道面之上2.2 m，且注意滾輪和滑輪之間的鋼絲繩保持平行狀態(tài)。

2.3 語(yǔ)音報(bào)警箱、信號(hào)控制箱

語(yǔ)音報(bào)警箱可以發(fā)出1 kHz 的音頻報(bào)警信號(hào)，可以為礦車(chē)上下行周?chē)膯T工起到警示作用，同時(shí)也可以提醒司機(jī)，降低事故危險(xiǎn)性。信號(hào)控制箱是自動(dòng)常閉式擋車(chē)系統(tǒng)和核心部分，一般需要安裝在絞車(chē)房，避開(kāi)潮濕的地方進(jìn)行安裝。

2.4 吸能器

一般在吸能器的安裝中，會(huì)將6×37-Φ24 的鋼絲繩壓放在吸能器里，其中小圓柱端鋼絲繩會(huì)留有超過(guò)3 m 的余繩；大圓柱端鋼絲繩會(huì)留有超過(guò)1.5 m 的余繩，同時(shí)連接擋車(chē)欄。需要注意是，吸能器跟擋車(chē)欄的距離需要超過(guò)3.5 m，結(jié)合實(shí)際測(cè)試，吸能的最大沖擊動(dòng)能承受為168×106N·m，可同時(shí)支持四輛礦車(chē)的需求。

3 自動(dòng)常閉式擋車(chē)系統(tǒng)的運(yùn)行注意事項(xiàng)

1）當(dāng)進(jìn)行擋車(chē)欄的下放時(shí)或者提升時(shí)，需要關(guān)注報(bào)警顯示器上對(duì)應(yīng)的指示燈是否閃爍，一般擋車(chē)欄常閉時(shí)對(duì)應(yīng)指示燈綠亮。

2）主絞車(chē)的提升速度不可超過(guò)2 m/s。

3）需要做好擋車(chē)欄等結(jié)構(gòu)的定期檢查工作，確保系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

4）在出現(xiàn)停電事故時(shí)，為了確保系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，需要在送電時(shí)手動(dòng)提起擋車(chē)欄，并將礦車(chē)在副井口停車(chē)處進(jìn)行位置校正，再結(jié)合系統(tǒng)操作進(jìn)行，如果礦車(chē)在停電后不運(yùn)動(dòng)，可以直接按下手、自動(dòng)轉(zhuǎn)換按鈕，使系統(tǒng)處于自動(dòng)狀態(tài)。需要注意的是，在形成誤差超過(guò)3 m 時(shí)，要對(duì)礦車(chē)行程進(jìn)行校正。

5）為了提高該系統(tǒng)的使用安全性，需要提升串車(chē)長(zhǎng)度不超過(guò)10 m，且提升超長(zhǎng)物料和進(jìn)行快速運(yùn)行時(shí)，需要手動(dòng)提升擋車(chē)欄，不能切入自動(dòng)狀態(tài)。

6）在進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)時(shí)需要保證電機(jī)的相序不變。

7）需要對(duì)常見(jiàn)故障進(jìn)行檢測(cè)和處理，見(jiàn)表1。

表1 系統(tǒng)常見(jiàn)故障及誘發(fā)因素、處理措施

4 結(jié)語(yǔ)

隨著信息時(shí)代的不斷發(fā)展，常閉式軌道斜巷擋車(chē)系統(tǒng)也得到了不同程度的優(yōu)化，在技術(shù)不斷成熟下，促進(jìn)了該系統(tǒng)在斜巷防跑車(chē)工作中的價(jià)值，結(jié)合很多煤礦井下的常閉式擋車(chē)系統(tǒng)應(yīng)用情況看，還不能有效了解和使用該系統(tǒng)，因此需要對(duì)該系統(tǒng)的原理、設(shè)備組成和運(yùn)行注意事項(xiàng)進(jìn)行分析，確保該擋車(chē)系統(tǒng)可以更好的發(fā)揮出功能豐富、維修成本低的特點(diǎn)，滿足煤礦安全開(kāi)采需要。