架空乘人裝置遠(yuǎn)程控制設(shè)計(jì)分析

鄭朝生

（山東東山古城煤礦有限公司，山東 濟(jì)寧 272100）

架空乘人裝置（也稱為猴車）主要應(yīng)用于煤礦開采行業(yè)，它具有結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，工作連續(xù)性強(qiáng)的特點(diǎn)，大大提高了煤礦開采的工作效率。隨著煤礦開采業(yè)的發(fā)展，必然要求相應(yīng)的生產(chǎn)工具進(jìn)行更新?lián)Q代，以滿足現(xiàn)代煤礦開采工作的需要。但是相對于煤礦開采行業(yè)的發(fā)展，井下輔助設(shè)備更新的速度卻是相對落后，傳統(tǒng)的架空乘人裝置逐漸難以滿足現(xiàn)代煤礦開采業(yè)的需要。因此為了滿足現(xiàn)代煤礦開采業(yè)的需要，提高煤礦開采的工作工作效率，就需要設(shè)計(jì)一款新型的架空乘人裝置。

1 架空乘人裝置遠(yuǎn)程控制的設(shè)計(jì)理念

安全生產(chǎn)是當(dāng)今企業(yè)發(fā)展中的重點(diǎn)，煤礦開采行業(yè)作為高危行業(yè)，對于企業(yè)員工的生命安全更應(yīng)該擺在首要位置。在煤礦開采技術(shù)日益機(jī)械科技化的今天，企業(yè)往往忽略對于煤礦開采輔助設(shè)備的更新升級(jí)，這在一定程度上阻礙了煤礦開采勞動(dòng)力的提高，同時(shí)也嚴(yán)重威脅到了煤礦開采工人的人身安全。在煤礦開采的諸多輔助生產(chǎn)設(shè)備中，架空乘人裝置是較為關(guān)鍵的設(shè)備，因?yàn)槊旱V開采的工作場所的特殊性，煤礦開采工人需要深入礦井之下，這就需要通過傳輸設(shè)備將企業(yè)工人輸送到井下，在這個(gè)過程中架空乘人裝置便是搭載企業(yè)工人的“生命之船”。傳統(tǒng)的煤礦架空乘人裝置過于簡單機(jī)械化，同時(shí)在安全性上也有很大的不足，這些不僅違背了以人為本的生產(chǎn)理念，更是嚴(yán)重影響到了企業(yè)工人的人身安全?；趥鹘y(tǒng)煤礦架空乘人裝置存在的弊端，設(shè)計(jì)出一款安全性更高，可遠(yuǎn)程監(jiān)控的架空乘人裝置對于保障企業(yè)工人的人身安全，提高煤礦開采現(xiàn)代化水平有著重要的意義。

2 煤礦架空乘人裝置的結(jié)構(gòu)及工作原理分析

架空乘人裝置主要包括動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，電控系統(tǒng)，裝置線路，乘人結(jié)構(gòu)，張緊裝置等部分。在煤礦架空乘人裝置中，動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作為動(dòng)力支撐，是整個(gè)裝置的主要部分。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由電動(dòng)機(jī)，減速機(jī)和摩擦輪組成。乘人部分有鋼絲牽引繩被架空在機(jī)頭與機(jī)尾之間，通過摩擦輪的運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)井上井下的運(yùn)輸工作。在摩擦輪上設(shè)置有液壓制動(dòng)閘，可以在乘人部分運(yùn)輸?shù)倪^程中通過無級(jí)變速的運(yùn)轉(zhuǎn)牽引帶動(dòng)鋼絲繩的運(yùn)轉(zhuǎn)。在鋼絲繩上安裝有耐磨性較強(qiáng)的襯墊托輪，從而支撐乘人部分。乘人部分是通過抱索器上襯墊與同鋼絲繩之間的摩擦而被抱緊的，從而實(shí)現(xiàn)乘人部分的上下運(yùn)輸。架空乘人裝置的運(yùn)行原理是：在礦道內(nèi)的首部設(shè)置有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和上下車站，在礦道的尾部設(shè)置有張緊裝置，上下車站以及尾輪，在運(yùn)輸巷道的沿途設(shè)置有托壓繩輪，通過一根鋼絲繩將這些繩輪傳引起來，從而形成一個(gè)完整的閉路運(yùn)行系統(tǒng)。

3 架空乘人裝置遠(yuǎn)程控制設(shè)計(jì)分析

架空乘人裝置的遠(yuǎn)程控制主要是通過設(shè)置在控制系統(tǒng)中的PLC傳感器實(shí)現(xiàn)的。在煤礦乘人裝置的結(jié)構(gòu)中，電控系統(tǒng)是整個(gè)裝置的控制部分，同時(shí)也是保證整個(gè)裝置安全有序運(yùn)行的重要部分。該系統(tǒng)主要由控制器，調(diào)速器以及信號(hào)保護(hù)組成，通過現(xiàn)進(jìn)的PLC控制，可以實(shí)現(xiàn)架空乘人裝置的短路保護(hù)，超載保護(hù)以及緊急剎車，保障裝置運(yùn)行中的安全。為了實(shí)現(xiàn)架空乘人裝置的遠(yuǎn)程控制，在原有控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上設(shè)置了PLC傳感器和監(jiān)控系統(tǒng)，同時(shí)在原有的控制系統(tǒng)中接入了網(wǎng)絡(luò)連接。

（1）遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的工作原理。通過在原控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)連接，地面控制室可以實(shí)時(shí)監(jiān)控到架空乘人裝置的工作狀態(tài)和數(shù)據(jù)信息。同時(shí)相關(guān)的信息數(shù)據(jù)可以在上車車站的部位進(jìn)行查閱，方便有關(guān)人員對于裝置故障的分析和檢修。在整個(gè)系統(tǒng)中配備有監(jiān)視儀器，這些儀器上接有光纖等線路，可以將相關(guān)的視頻信號(hào)傳送到地上控制室，從而實(shí)現(xiàn)控制室對系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。這些視頻信息傳送到地面控制室后會(huì)通過區(qū)域網(wǎng)進(jìn)行信息的分享與傳播，相關(guān)的人員可以在有關(guān)設(shè)備的客戶端來了解到架空乘人裝置的運(yùn)行信息。

（2）遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的自動(dòng)化原理。該款系統(tǒng)在PLC傳感器的選擇上采用的是西門子S7-200系列小型傳感器。該款產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)緊湊，價(jià)格實(shí)惠且具有豐富的指令集。同時(shí)這款傳感器的面積較小，數(shù)據(jù)處理速度快，適用于各種遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。該款系統(tǒng)在編程軟件上采用的是STEP7-micro/winSP8。該款編程軟件的功能強(qiáng)大，可以實(shí)現(xiàn)程序的開發(fā)以及運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)該款編程軟件的操作相對簡單，便于有關(guān)人員的學(xué)習(xí)掌握。在軟件的版本上，采用的是v4.ostep7-micro/winsp8版本。此版本所配備的是改進(jìn)過的軟件工具和數(shù)據(jù)塊，支持最新版的處理器強(qiáng)化軟件工具和診斷工具。在系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)上是按照模塊化的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)的。包括了主程序，初始化，數(shù)據(jù)計(jì)算，緊急剎車，報(bào)警等模塊。

4 煤礦架空乘人裝置的防護(hù)設(shè)計(jì)

雖然通過架空乘人裝置的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)可以減少煤礦開采工人的體能消耗，加強(qiáng)對裝置的監(jiān)控，在一定程度上保證了員工的人身安全。但是在煤礦開采的過程中，架空乘人裝置的掉道問題是較為普遍的問題，而且這一問題不僅影響了煤礦開采的工作效率，更是嚴(yán)重影響了煤礦開采員工的人身安全。因此在改進(jìn)的煤礦架空乘人裝置中，必須對掉道的問題進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。

（1）掉道問題分析。鋼絲繩掉道主要是指在架空乘人裝置在運(yùn)行的過程中，鋼絲繩脫離托壓繩輪，從而偏離運(yùn)行軌道的現(xiàn)象。導(dǎo)致鋼絲繩掉道的原因主要包括：①托繩輪高低水平不一致。煤礦架空乘人裝置需要在一定坡度的巷道內(nèi)安裝，在安裝的過程中，由于巷道建設(shè)的原因，可能就會(huì)導(dǎo)致拖輪繩不在一條水平線上。在運(yùn)行過程中，鋼絲繩運(yùn)行到低水平位置的拖輪繩處時(shí)，鋼絲繩無法接觸到拖輪繩，從而導(dǎo)致了脫輪和掉道的現(xiàn)象。②抱索器或者乘人裝置出現(xiàn)破損。在抱索器或者乘人裝置出現(xiàn)破損后或會(huì)出現(xiàn)重心偏移的現(xiàn)象，當(dāng)重心偏移嚴(yán)重時(shí)就會(huì)導(dǎo)致鋼絲繩的軌跡出現(xiàn)偏差，從而導(dǎo)致鋼絲繩的掉道。③拖輪繩的位置發(fā)生偏移。在架空乘人裝置的長時(shí)間運(yùn)行過程中，可能會(huì)出現(xiàn)個(gè)別托繩輪的安裝位置不正，出現(xiàn)偏移，當(dāng)鋼絲繩運(yùn)行到這些部位時(shí)就會(huì)出現(xiàn)掉道的現(xiàn)象。④拖輪繩的輪襯出現(xiàn)嚴(yán)重的磨損，超過使用壽命。拖輪繩的輪襯屬于消耗品，在長時(shí)間的運(yùn)行后會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的磨損，如果未能及時(shí)更換這些磨損嚴(yán)重的輪襯，在鋼絲繩的運(yùn)行過程中也會(huì)出現(xiàn)掉道的現(xiàn)象。

（2）優(yōu)化改進(jìn)措施。針對鋼絲繩的掉道現(xiàn)象，可以從以下幾點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。①增加雙向調(diào)控行程開關(guān)。在裝置機(jī)尾部位的張緊裝置上安裝雙向調(diào)控行程開關(guān)，可以保證鋼絲繩的不間斷的延伸性，從而完善了鋼絲繩松繩的機(jī)械保護(hù)，保證鋼絲繩運(yùn)行中的松緊適度可控。②增加機(jī)械保護(hù)裝置。為了保證鋼絲繩在單輪上的平穩(wěn)運(yùn)行，可以在單輪的上方加裝機(jī)械保護(hù)裝置，避免鋼絲繩在運(yùn)行中出現(xiàn)大幅度抖動(dòng)的現(xiàn)象。③增強(qiáng)檢修的頻率。架空乘人裝置作為工作連續(xù)性較強(qiáng)的設(shè)備，裝置的輪襯，單輪等部位都屬于高消耗的部位，因此為了保證裝置的平穩(wěn)運(yùn)行，相關(guān)的人員應(yīng)該加強(qiáng)對架空乘人裝置的檢修頻率，及時(shí)更換磨損嚴(yán)重的零部件。

5 架空乘人裝置的前景展望

架空乘人裝置作為煤礦開采行業(yè)必備的生產(chǎn)輔助設(shè)備，對于提高生產(chǎn)率，保障員工人身安全有著重要的意義。其自身的性能也應(yīng)該隨著行業(yè)的發(fā)展進(jìn)步而不斷地優(yōu)化完善。通過對架空乘人裝置的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，雖然可以在一定程度上優(yōu)化架空乘人裝置，但是隨著行業(yè)的發(fā)展，當(dāng)前的架空乘人裝置仍然有著許多可以改進(jìn)優(yōu)化的地方。

（1）節(jié)能環(huán)保是當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主題，因此架空乘人裝置的性能在今后的發(fā)展中還可以進(jìn)一步提升，通過各種清潔能源的使用降低能耗，提高功率等。

（2）在今后的行業(yè)發(fā)展過程中，煤礦架空乘人裝置安全保護(hù)裝置的性能還可以進(jìn)一步的提高。

（3）隨著各種新型科技的出現(xiàn)和應(yīng)用，架空乘人裝置的自動(dòng)化程度還有著較大的發(fā)展空間，例如更先進(jìn)的傳感器設(shè)備和監(jiān)控裝置等。

6 結(jié)語

通過在將傳統(tǒng)的架空乘人裝置進(jìn)行升級(jí)改造，實(shí)現(xiàn)架空乘人裝置的遠(yuǎn)程控制，提高架空乘人裝置的自動(dòng)化水平，可以有效地保證架空乘人裝置的安全有效運(yùn)行，提高勞動(dòng)效率。同時(shí)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，架空乘人裝置依然有著很大的優(yōu)化空間，有關(guān)的設(shè)計(jì)人員應(yīng)該根據(jù)時(shí)代的發(fā)展變化對架空乘人裝置進(jìn)行不斷的優(yōu)化升級(jí)。