新型無極繩絞車防護(hù)裝置應(yīng)用研究

王晨達(dá)

（山西潞安礦業(yè)集團(tuán)慈林山煤業(yè)有限公司慈林山煤礦，山西 長治 046000）

無極繩絞車存在因鋼絲繩斷開、掉鉤、脫銷斷銷等情況引起的跑車事故[1-2]?；诖?，通過對無極繩絞車跑車原因以及防跑車機(jī)理進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)一套無極繩絞車的防跑車保護(hù)裝置并改良梭車。

1 跑車原因分析

無極繩絞車在運(yùn)輸過程中普遍采用自落式擋車裝置來防止跑車時(shí)造成嚴(yán)重后果，其原理是當(dāng)無極繩絞車出現(xiàn)跑車時(shí)，擋車裝置根據(jù)鋼絲繩的張緊力瞬間變化自動(dòng)下落，擋住失控礦車，達(dá)到制動(dòng)效果[3-4]。自落式擋車裝置的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，安裝以及維護(hù)較為容易，同時(shí)也存在可靠性不高、安全性能較差的缺點(diǎn)。當(dāng)無極繩絞車運(yùn)輸過程中，礦車行至巷道邊坡位置時(shí)，鋼絲繩張緊力會出現(xiàn)瞬間變化，自落式擋車裝置會出現(xiàn)誤判而造成下落，此外無極繩絞車的制動(dòng)性能以及梭車的制動(dòng)性能都存在一定的不足，有待提高。

2 防跑車保護(hù)裝置優(yōu)化方向

井下無極繩絞車防跑車保護(hù)裝置需要具備反應(yīng)靈敏且精確的車速測量能力，能夠直觀且詳細(xì)的顯示絞車在工作狀態(tài)下運(yùn)行速度的變化，可以預(yù)先設(shè)定車速上限，當(dāng)車速超過限定時(shí)自動(dòng)觸發(fā)保護(hù)裝置進(jìn)行緊急停車。改良一款具備自主制動(dòng)的安全梭車，在運(yùn)輸過程中，無極繩絞車牽引車輛出現(xiàn)鋼絲繩斷開、掉鉤、脫銷斷銷等情況而引發(fā)車速失控時(shí)，梭車需要具備相當(dāng)?shù)淖灾髦苿?dòng)功能，確保在出現(xiàn)跑車現(xiàn)象時(shí)能夠保證梭車具備安全停車的能力。為進(jìn)一步加強(qiáng)安全梭車自主制動(dòng)系統(tǒng)的可靠性和安全性，設(shè)計(jì)對其采用液壓制動(dòng)以及電控制動(dòng)兩種緊急制動(dòng)模式[5-6]。

3 防跑車保護(hù)裝置設(shè)計(jì)方案

3.1 梭車制動(dòng)設(shè)計(jì)

慈林山煤礦安全梭車設(shè)計(jì)采用蝶形彈簧鉗盤式制動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)自主制動(dòng)。安全梭車單輛安裝4 套制動(dòng)裝置，單套制動(dòng)裝置設(shè)計(jì)靜載制動(dòng)力不小于20 kN，蝶形彈簧不少于20 片。根據(jù)實(shí)際尺寸以及彈簧壓實(shí)體積確定彈簧數(shù)，鉗盤制動(dòng)開閘距離根據(jù)外形尺寸確定，要求鉗盤制動(dòng)裝置具備足夠的制動(dòng)力，制動(dòng)閘瓦選用材料選擇摩擦系數(shù)大、摩擦無火花、高耐磨度的無石棉制作，確保制動(dòng)裝置安全制動(dòng)。安全梭車制動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)如圖1。

3.2 液壓制動(dòng)系統(tǒng)

防跑車保護(hù)裝置液壓系統(tǒng)部分由人工加壓設(shè)備、速度監(jiān)測控制設(shè)備、鉗盤制動(dòng)設(shè)備組成，三個(gè)部分相互組合實(shí)現(xiàn)無極繩絞車的超速保護(hù)。人工加壓設(shè)備由液壓油濾芯、液壓油管路、雙級柱塞手動(dòng)液壓泵以及保安過濾器組成。通過人工操作加壓對液壓系統(tǒng)進(jìn)行啟動(dòng)，人工控制設(shè)備包括人工換向閥、溢流閥、調(diào)速閥、壓力表、順序閥、單向閥、截止閥，由工作人員操作手動(dòng)換向閥，液壓油從主回路將單向閥打開，隨后鉗盤制動(dòng)設(shè)備啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)液壓制動(dòng)保護(hù)。液壓制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2。

圖2 液壓制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.3 電子控制系統(tǒng)

電子控制系統(tǒng)部分包括防爆型鋰電池、控制主機(jī)、顯示屏、測速器。安全梭車在行駛過程中，由安裝在車輪上的測速器實(shí)時(shí)監(jiān)測其行駛速度并將相關(guān)數(shù)據(jù)上傳至系統(tǒng)主機(jī)。系統(tǒng)主機(jī)由防爆型鋰電池供電維持?jǐn)?shù)據(jù)分析工作，同時(shí)將分析完成的相關(guān)數(shù)據(jù)直觀地顯示在顯示屏上，當(dāng)梭車速度超限時(shí)，主機(jī)下達(dá)指令控制液壓制動(dòng)系統(tǒng)完成停車保護(hù)。

防跑車保護(hù)裝置采用PLC 控制器作為控制主機(jī)的控制核心，配備彩色顯示屏，能夠?qū)崟r(shí)顯示無極繩絞車的運(yùn)行速度等相關(guān)信息；采用霍爾感應(yīng)速度傳感器，反應(yīng)靈敏，將其安裝到無極繩絞車鋼絲繩出口位置，能夠快速精確采集絞車運(yùn)行速度數(shù)據(jù)，并將其傳送至控制主機(jī)；配備了鋼絲繩防過卷開關(guān)，在無極繩絞車兩端分別安裝，達(dá)到防止鋼絲繩過卷的效果；應(yīng)用煤礦防爆型燈光語音警報(bào)器，沿絞車運(yùn)行路線間隔100 m 布設(shè)燈光語音警報(bào)器，在無極繩絞車啟動(dòng)時(shí)發(fā)出廣播，提醒巷道內(nèi)行人注意避讓，具備語音通話以及緊急關(guān)閉絞車的功能；工作人員配備防爆手持電臺，絞車操作員以及跟車員必須每人配備1 部，其他視情況可增加配備，能夠使人員實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)溝通；當(dāng)無極繩絞車運(yùn)行路線過長，達(dá)到1200 m 以上時(shí)，需沿線間隔500 m 安裝1 臺無線電頻信號放大器，增強(qiáng)無極繩絞車沿線信號傳輸，保證系統(tǒng)可靠性。

4 現(xiàn)場應(yīng)用效果分析

4.1 運(yùn)行數(shù)據(jù)

無極繩絞車防跑車保護(hù)裝置設(shè)計(jì)完成后，在慈林山煤礦井下15 煤北翼軌道巷進(jìn)行安裝試運(yùn)行，在絞車空載及滿載狀態(tài)下分別進(jìn)行多次測試，采集該保護(hù)裝置的各項(xiàng)性能數(shù)據(jù)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。

4.2 存在不足及改進(jìn)

通過對保護(hù)裝置在井下試運(yùn)行狀況及試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)該保護(hù)裝置主要存在以下不足，并分別提出改進(jìn)方案。

（1）工人在操作安全梭車手動(dòng)液壓泵時(shí)，較為吃力，難以加壓。分析為手動(dòng)液壓泵操作桿過短，不利于導(dǎo)力，將操作桿加長，以增加力臂長度。

（2）安全梭車與無極繩絞車無法進(jìn)行主機(jī)通訊，在安全梭車緊急制動(dòng)時(shí)，無極繩絞車不能做到同步停車?？赏ㄟ^在安全梭車液壓控制系統(tǒng)上安裝廠家定制手持機(jī)，當(dāng)安全梭車出現(xiàn)緊急制動(dòng)，自動(dòng)向絞車傳達(dá)停車指令，從而實(shí)現(xiàn)同步停車。

（3）在安全梭車行駛過程中，過巷道轉(zhuǎn)彎或狹窄處時(shí)，兩側(cè)護(hù)板較寬，有碰觸危險(xiǎn)。通過氣割手段對安全梭車兩側(cè)護(hù)板進(jìn)行調(diào)整，避免出現(xiàn)碰撞危險(xiǎn)。

表1 保護(hù)裝置性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)

5 結(jié)論

無極繩絞車防護(hù)裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用解決無極繩絞車在運(yùn)輸過程中導(dǎo)致跑車事故的掉鉤、脫銷、斷銷等問題，保證無極繩絞車在發(fā)生跑車后，梭車及絞車兩部分都能夠有效地進(jìn)行安全停車，有效降低礦車掉道的頻率。安全梭車在出現(xiàn)緊急制動(dòng)時(shí)，可以通過手持機(jī)對絞車進(jìn)行控制。同時(shí)，無極繩絞車防護(hù)裝置極大地提高了絞車運(yùn)輸系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了人工投入。