閘間隙實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)在多繩摩擦式提升機(jī)中的應(yīng)用

章魯浩，王光德

（萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山東 濟(jì)南 271100）

隨著科技的進(jìn)步，人們對(duì)自動(dòng)化、智能化設(shè)備的需求越來(lái)越強(qiáng)。在礦山行業(yè)中，傳統(tǒng)的手動(dòng)操作提升機(jī)占有量正在逐步減少，取代它的是全自動(dòng)可靠運(yùn)行的現(xiàn)代化提升機(jī)，在這種現(xiàn)代化提升機(jī)中，必須有一套可靠性高、精度高的閘控系統(tǒng)，才能保證提升機(jī)跑得快、停地穩(wěn)，否則，全自動(dòng)運(yùn)行只能是人們的期望。為了保證制動(dòng)系統(tǒng)可靠，閘間隙的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)必不可少，所以，一臺(tái)全自動(dòng)運(yùn)行的提升機(jī)必須有一套高精度的閘間隙監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

1 閘間隙在煤礦安全規(guī)程中的要求

煤礦安全規(guī)程第427條對(duì)提升機(jī)的各項(xiàng)保險(xiǎn)裝置提出了強(qiáng)制要求，其中第六部分要求：提升裝置必須裝設(shè)下列保險(xiǎn)裝置，并符合下列要求：“閘間隙保護(hù)裝置：當(dāng)閘間隙超過(guò)規(guī)定值時(shí)，能自動(dòng)報(bào)警或自動(dòng)斷電。”

在規(guī)程的第431條中對(duì)閘瓦間隙做出了明確規(guī)定，要求：“盤(pán)式制動(dòng)閘的閘瓦與制動(dòng)盤(pán)之間的間隙應(yīng)不大于2mm。保險(xiǎn)閘施閘時(shí)，杠桿和閘瓦不得發(fā)生顯著的彈性擺動(dòng)?！?/p>

因此，精確的閘瓦間隙控制和監(jiān)測(cè)是非常有必要的，一方面，它是我們提升機(jī)安全運(yùn)行的必要保障；另一方面，它是法律法規(guī)的明確要求。

2 閘間隙實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在千米立井中的應(yīng)用

由于自動(dòng)化監(jiān)控手段、科學(xué)完善的顯示保護(hù)功能以及非接觸式檢測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展，全數(shù)字實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)閘間隙成為現(xiàn)代化提升機(jī)對(duì)盤(pán)型閘閘間隙監(jiān)控的重要手段。

龍堌煤礦為千萬(wàn)噸級(jí)礦井，產(chǎn)量高，同時(shí)，主副井均為千米立井，提升高度高，這兩點(diǎn)給提升裝置提出了較高的要求，所以提升機(jī)的運(yùn)行必須安全穩(wěn)定可靠，因此，在該礦的提升機(jī)上選擇了閘間隙全數(shù)字實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

3 閘間隙實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成

閘間隙實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括硬件部分和軟件部分。其中，硬件部分包括主控設(shè)備、信號(hào)輸入設(shè)備和輸出設(shè)備，主控設(shè)備主要完成信號(hào)的處理、系統(tǒng)應(yīng)用軟件的運(yùn)行以及人機(jī)交互等功能。

其中硬件組成部分的核心元器件就是高精度位移傳感器，它具有如下特點(diǎn)：

該傳感器無(wú)滑動(dòng)觸點(diǎn)，工作時(shí)不受灰塵等非金屬的影響，功耗低、壽命長(zhǎng)，能使用于各種惡劣環(huán)境。傳感器用限位螺釘固定在盤(pán)型閘一端，可以抵抗一定的震動(dòng)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

軟件包括PLC的模擬量輸入模塊、上位機(jī)監(jiān)控界面等。

3.1 閘間隙保護(hù)在程序中的實(shí)現(xiàn)

提升機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，高精度位移傳感器實(shí)時(shí)將不斷變化的閘間隙轉(zhuǎn)換成4-20mA的電流信號(hào)以后，將該電流信號(hào)傳遞給PLC模擬量輸入模塊。然后，PLC將該電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，并轉(zhuǎn)換成以毫米為單位的變量，方便人們的查閱和分析。

程序中以閘頭為單位設(shè)置多個(gè)程序塊，每個(gè)閘頭設(shè)置2個(gè)程序塊，這兩個(gè)程序塊分別實(shí)現(xiàn)閘間隙的實(shí)時(shí)測(cè)量和故障保護(hù)功能。圖1為A12BG1閘頭的程序塊。

圖1 閘間隙保護(hù)程序塊

通過(guò)程序不僅實(shí)現(xiàn)了閘間隙的實(shí)時(shí)測(cè)量與顯示，還實(shí)現(xiàn)了多種保護(hù)功能：第一，當(dāng)閘間隙緩慢增大到一定值時(shí)，系統(tǒng)認(rèn)定閘瓦磨損，會(huì)發(fā)出閘瓦磨損的報(bào)警；第二，當(dāng)閘間隙突然增大且超出設(shè)定值時(shí)，發(fā)出閘瓦間隙故障的警報(bào)，該故障輸出接入提升機(jī)安全回路，使提升機(jī)故障停車(chē)，等維修人員處理完畢后，方可對(duì)提升機(jī)復(fù)位；第三，系統(tǒng)還可以根據(jù)閘瓦間隙的動(dòng)態(tài)變化快慢，對(duì)閘頭碟簧的疲勞程度進(jìn)行分析，當(dāng)分析得出碟簧疲勞的結(jié)論時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出故障報(bào)警。

3.2 上位機(jī)監(jiān)控

監(jiān)控與管理系統(tǒng)是整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的軟件支柱，目前，這方面使用較多的軟件可分為兩種：一種是通用性組態(tài)軟件，如Wincc、組態(tài)王、MCGS等；另一種是用戶(hù)利用VB、VC、VC++等編程開(kāi)發(fā)工具自己編寫(xiě)的工業(yè)監(jiān)控軟件。

本項(xiàng)目基于VB系統(tǒng)完成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，具有開(kāi)發(fā)靈活、功能強(qiáng)大、人機(jī)交互友好等特點(diǎn)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了閘間隙數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、故障報(bào)警、歷史記錄查詢(xún)等功能。閘間隙監(jiān)控主畫(huà)面簡(jiǎn)潔，操作人員獲取數(shù)據(jù)直接方便，使用效果較好。圖2為閘間隙監(jiān)控的主畫(huà)面。

圖2 閘間隙監(jiān)控主畫(huà)面

4 閘間隙調(diào)整

閘間隙是當(dāng)閘松開(kāi)時(shí)，閘墊和閘盤(pán)之間的空間。當(dāng)進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，襯墊低于最小允許閘間隙值或超過(guò)允許閘間隙最大限值時(shí)，提升機(jī)會(huì)自動(dòng)緊急制動(dòng)。提升機(jī)司機(jī)匯報(bào)值班人員，由專(zhuān)職人員進(jìn)行閘間隙調(diào)整，將閘間隙值調(diào)整至允許范圍內(nèi)，制動(dòng)閘閘間隙允許范圍1.5～2.0mm。基本調(diào)閘步驟如下：

（1）將絞車(chē)提升至交勾位置后停車(chē)；

（2）斷開(kāi)安全回路并分?jǐn)嗾髯儔浩鏖_(kāi)關(guān)柜斷路器，并將斷路器搖出；

（3）在鎖繩平臺(tái)用鎖繩器將鋼絲繩鎖住；

（4）將制動(dòng)閘閥手動(dòng)調(diào)試盒與在用液壓站進(jìn)行連接，鎖死2、3、4支架上的制動(dòng)單元，啟動(dòng)液壓站，通過(guò)手動(dòng)調(diào)試盒使油壓松開(kāi)第1組制動(dòng)單元支架上的所有閘瓦，完全松開(kāi)閘瓦的壓力為14.5MPa；

（5）用塞尺進(jìn)行第1組制動(dòng)單元?dú)庀稒z驗(yàn)，檢查氣隙并通過(guò)旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺絲設(shè)定氣隙（1.5～2.0mm）；

（6）調(diào)整好氣隙后，測(cè)定制動(dòng)單元上的氣隙傳感器電流并通過(guò)調(diào)整傳感器使傳感器輸出值與實(shí)際氣隙相符（8～10mA）；

（7）調(diào)整完畢后，將第1組支架上的制動(dòng)單元全部鎖定，重復(fù)步驟4～7，分別調(diào)整2、3、4支架上的制動(dòng)單元?dú)庀叮?/p>

（8）調(diào)整完畢后，停止液壓站，拆除調(diào)試盒，打開(kāi)所有制動(dòng)單元油路，拆掉鎖繩平臺(tái)鎖繩器；

（9）將整流變壓器開(kāi)關(guān)柜斷路器搖進(jìn)，合斷路器，恢復(fù)絞車(chē)安全回路，以3m/s速度開(kāi)車(chē)，在完全敞閘狀態(tài)下對(duì)閘間隙進(jìn)行標(biāo)定；

（10）調(diào)閘完畢，進(jìn)行試車(chē)。

5 應(yīng)用效果

閘間隙大小、閘瓦磨損程度以及閘頭碟簧疲勞程度是關(guān)系到提升機(jī)制動(dòng)效果的三個(gè)重要參數(shù)。通過(guò)閘間隙實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用，很好地對(duì)這三個(gè)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并進(jìn)行故障報(bào)警，大大提高了提升機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行的可靠系數(shù)，同時(shí)，還節(jié)省了專(zhuān)門(mén)測(cè)量閘間隙的人工。