“防呆法”在礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)中的應(yīng)用

張澤園

摘要：認(rèn)識“防呆法”的意義，及應(yīng)用“防呆法”的原理于礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)，針對現(xiàn)實中遇到的問題，加以必要的改善，以避免工作錯誤的發(fā)生，進(jìn)而達(dá)到“第一次就把工作做對”之境界。生產(chǎn)過程隱藏著大量的出錯機(jī)會。人們常常因疏忽大意而出現(xiàn)錯誤。本文將通過一些案例的分析說明隱患的防范和糾正方法，這些都是工作中的重要內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：“防呆法”；礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)；應(yīng)用

工業(yè)工程（Industrial Engineering，IE）是一門應(yīng)用科學(xué)，它兼有管理及工程技術(shù)的知識領(lǐng)域，它將傳統(tǒng)的工程技術(shù)融合于現(xiàn)代的科學(xué)管理技巧之中，隨著IE的導(dǎo)入，可彌補(bǔ)原有管理及工程技術(shù)之脫節(jié)?！胺来舴ā弊鳛镮E的一種重要手法，在實際工作中得到廣泛應(yīng)用。礦井提升機(jī)是聯(lián)系地面和井下的“咽喉”，是礦井生產(chǎn)系統(tǒng)中重要的機(jī)電設(shè)備之一，其運(yùn)轉(zhuǎn)的安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性不僅影響整個礦山的生產(chǎn)，而且還涉及人員的生命安全?！胺来舴ā痹诘V井提升機(jī)電控系統(tǒng)中應(yīng)用，以確保提升設(shè)備高效、安全、可靠地運(yùn)行。其根本目的是操作人員想犯錯都犯不了，確保提升機(jī)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

一、防呆法介紹（Fool-Proof）

（一）、“防呆法”含義：

“防呆法”，其義即是防止呆笨的人做錯事。亦即，連愚笨的人也不會做錯事的設(shè)計方法。狹義：如何設(shè)計一個東西，使錯誤絕不會發(fā)生。廣義：如何設(shè)計一個東西，而使錯誤發(fā)生的機(jī)會減至最低的程度。因此，更具體的說“防呆法”是：1、具有即使有人為疏忽也不會發(fā)生錯誤的構(gòu)造──不需要注意力。2、具有外行人來做也不會錯的構(gòu)造──不需要經(jīng)驗與直覺。3、具有不管是誰或在何時工作都不會出差錯的構(gòu)造──不需要專門知識與高度的技能。

（二）、功用：

積極：使任何的錯誤，絕不會發(fā)生。消極：使錯誤發(fā)生的機(jī)會減至最低程度。

（三）、基本原則：

在進(jìn)行“防呆法”時，有以下4原則可供參考：1、使作業(yè)的動作輕松。2、使作業(yè)不要技能與直覺。3、使作業(yè)不會有危險。4、使作業(yè)不依賴感官。

（四）、應(yīng)用原理：

1、斷根原理：將會造成錯誤的原因從根本上排除掉，使絕不發(fā)生錯誤。2、保險原理：藉用二個以上的動作必需共同或依序執(zhí)行才能完成工作。3、自動原理：以各種光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)、機(jī)構(gòu)學(xué)、化學(xué)等原理來限制某些動作的執(zhí)行或不執(zhí)行，以避免錯誤之發(fā)生。4、相符原理：藉用檢核是否相符合的動作，來防止錯誤的發(fā)生。5、順序原理：避免工作之順序或流程前后倒置，可依編號順序排列，可以減少或避免錯誤的發(fā)生。6、隔離原理：藉分隔不同區(qū)域的方式，來達(dá)到保獲某些地區(qū)，使其不能造成危險或錯誤的現(xiàn)象發(fā)生。7、警告原理：如有不正常的現(xiàn)象發(fā)生，能以聲光或其它方式顯示出各種“警告”的訊號，以避免錯誤的發(fā)生。

二、渦北礦主井直流提升機(jī)電控系統(tǒng)介紹

提升機(jī)型號：JKMD3.5×4（III） 落地式多繩摩擦提升機(jī)，提升高度663m，最大提升速度9.163m/s，天輪直徑3.5 m，主電機(jī)ZKTD-250/50，功率1400kW。主回路采用原裝西門子公司生產(chǎn)的6RA70成套全數(shù)字直流調(diào)速裝置，并聯(lián)12脈動，邏輯無環(huán)流方式。礦井提升機(jī)控制系統(tǒng)采用河南焦作華飛電子電器工業(yè)有限公司設(shè)計的ZTDK-ZN-01SP電控系統(tǒng)。電控系統(tǒng)的核心設(shè)備采用日本三菱可編程控制器。

三、渦北礦主井提升機(jī)電控系統(tǒng)“防呆法”的應(yīng)用。

渦北礦主井提升機(jī)電控系統(tǒng)自2006年底投入運(yùn)行，針對在實際生產(chǎn)運(yùn)行出現(xiàn)的一些問題，我們技術(shù)人員精心思考，采用防呆法應(yīng)用原理，經(jīng)過調(diào)試試驗，對原系統(tǒng)作出了一些改善，取得了良好的效果。

（一）、井筒內(nèi)磁控開關(guān)更換為無源型。

礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)在井筒井架上安裝減速、到位、過卷等磁控開關(guān)，焦作華飛電子電器公司生產(chǎn)的交直流電控系統(tǒng)在井筒井架上安裝的磁控開關(guān)均為有源型。由于有源型磁控開關(guān)需要外部提供（24VDC）電源才可工作，井筒中一旦淋水量較大時，電源可能發(fā)生短路，造成可編程控制器（PLC）停止運(yùn)行造成緊急停車，影響正常提升。且我礦現(xiàn)用的焦作華飛公司生產(chǎn)的有源型磁控開關(guān)防爆外殼體積大，在主井井筒內(nèi)減速點處易被掉落的小塊矸石砸壞。生產(chǎn)兩年來已發(fā)生3次短路故障，矸石砸壞磁控開關(guān)5個。

改造后，使用無電源型磁控開關(guān)后，有效的防止了淋水、矸石砸壞等短路故障。并且磁控開關(guān)動作更加靈敏可靠，故障率明顯減少，并且節(jié)省了材料成本。

此處改善是“防呆法”斷根原理的一種典型應(yīng)用，從根本上杜絕了在井筒內(nèi)淋水墜物惡劣環(huán)境下因減速開關(guān)損壞造成可編程控制器DC24V電源短路的安全隱患。

（二）加設(shè)負(fù)荷測量。

主井提升機(jī)承擔(dān)著提升原煤的生產(chǎn)任務(wù)，由于原煤含水量較大，正式生產(chǎn)以來，出現(xiàn)箕斗提升至上井口后卸載不掉或卸載不完全的情況，箕斗再次裝載，造成裝重罐，超載，若超載量過大，造成無法提升，提升機(jī)司機(jī)僅能通過觀察主控臺上電樞電流表的偏擺幅度來判斷負(fù)載的大小與變化，若提升機(jī)司機(jī)發(fā)現(xiàn)不及時，導(dǎo)致重罐下放。即使及時發(fā)現(xiàn)，也需要調(diào)集人員從箕斗中往外攉煤，由于箕斗內(nèi)空間狹小，只能一人作業(yè)，正常情況下需要1.5小時以上才能正常提升，影響生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行。此種情況不能達(dá)到有效的“防呆”，存在安全隱患。

根據(jù)提升機(jī)電流與負(fù)載成線性關(guān)系的特征，觀察提升機(jī)在不同運(yùn)行階段（初加速、加速、等速、減速、爬行）顯示的電流值，當(dāng)電流異常時，相應(yīng)的反映負(fù)載的變化。采用DSCL電流變換模塊，取樣于電樞回路0～±75mV的電壓，處理為0～±10V的標(biāo)準(zhǔn)信號電壓，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換模塊FX2N-4AD轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，作為電樞電流信號量，供PLC機(jī)使用。再通過修改電控系統(tǒng)的可編程控制器（PLC）內(nèi)部的程序，加設(shè)聲光報警和驅(qū)動中間繼電器，達(dá)到報警和安全閉鎖的目的。在煤未卸盡時，兩箕斗平衡重量后，電流減小到一定值，“欠負(fù)荷”保護(hù)報警。裝載量在13噸以上時，加速段電流增大一定比例以上時，“超載”保護(hù)報警。

此處改善是“防呆法”自動原理、層別原理、警告原理、緩和原理的一種綜合應(yīng)用，以解決主井箕斗中原煤卸載不完全可能引起裝重罐造成過放事故而影響生產(chǎn)連續(xù)進(jìn)行的安全隱患。

（三）其它改善

1、增加極限開關(guān)：為防止發(fā)生過卷事故，在井架過卷開關(guān)上方1米處加機(jī)械式開關(guān)，定義為極限過卷開關(guān)，串入制動泵控制回路。相當(dāng)于又增加了一種安全保護(hù)，以避免過卷事故的發(fā)生，確保提升機(jī)的安全運(yùn)行。渦北礦主井提升機(jī)過卷保護(hù)現(xiàn)有主控機(jī)內(nèi)數(shù)據(jù)過卷保護(hù)、監(jiān)控機(jī)內(nèi)數(shù)據(jù)過卷保護(hù)、后備綜保過卷保護(hù)、外部磁控開關(guān)過卷保護(hù)、外部機(jī)械式極限過卷保護(hù)。此處改善應(yīng)用了“防呆法”自動原理和隔離原理。

2、增加2米速度保護(hù)：井筒內(nèi)增加主控機(jī)、監(jiān)控機(jī)2m/s保護(hù)，即到該位置后速度必須降至2m/s以下，從根本上防止減速功能失效，確保提升機(jī)安全。

3、增加不同電壓控制電源隔離繼電器：主控臺主要有220V、24V兩種電壓等級的控制電路。曾經(jīng)出現(xiàn)220V串入24V電路系統(tǒng)，導(dǎo)致燒壞24V繼電器板。為了減少這種情況，在220V與24V之間增加一個中間繼電器進(jìn)行隔離，有效的防止了這種情況的發(fā)生。

4、增加“切除程序保護(hù)”聲音報警：司機(jī)操作臺上“切除程序保護(hù)”按鈕是一把雙刃劍，在故障態(tài)下為了應(yīng)急提升，短暫的將故障點切除應(yīng)急提升，能確保人員的安全。增加蜂鳴器提示，按下該按鈕后會提醒操作人員此時處于不安全狀態(tài)運(yùn)行。若按鈕損壞，蜂鳴器用以提醒現(xiàn)場人員存在故障，及時予以排除。此處改善應(yīng)用了“防呆法”警告原理。

以上改造方案適用于立井直流摩擦式提升機(jī)，對交流提升機(jī)亦有借鑒價值。

參考文獻(xiàn)：

[1]國家煤礦安全監(jiān)察局，煤礦安全規(guī)程，煤炭工業(yè)出版社，2016年。

[2]王家興，防呆法的活用/世界優(yōu)質(zhì)管理書系，廣東經(jīng)濟(jì)出版社，2008