礦用自動(dòng)常閉式擋車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用

劉思敏

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)永定莊煤業(yè)公司，山西 大同 037000）

0 引言

在煤礦井下開(kāi)采中，常閉式擋車(chē)欄的安裝，需要先確保滿(mǎn)足斜巷防跑車(chē)的規(guī)定，一般要求斜向變坡點(diǎn)的下方略大于1 列車(chē)長(zhǎng)度處裝設(shè)擋車(chē)裝置，在借助擋車(chē)系統(tǒng)后可以滿(mǎn)足巷道運(yùn)輸安全的需要。結(jié)合之前斜巷開(kāi)采所應(yīng)用的常開(kāi)式雷達(dá)捕車(chē)器而言，存在著較多問(wèn)題，既缺乏常閉功能，也受到雷達(dá)單點(diǎn)測(cè)速動(dòng)作不準(zhǔn)確的影響，易出現(xiàn)誤動(dòng)作，因此目前煤礦開(kāi)采多應(yīng)用自動(dòng)常閉式擋車(chē)系統(tǒng)，為了更好的做好斜巷防跑車(chē)工作，下面將對(duì)自動(dòng)常閉式擋車(chē)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用進(jìn)行分析。

1 設(shè)備結(jié)構(gòu)組成

礦用自動(dòng)常閉式擋車(chē)裝置具有重要價(jià)值，以BFP1-660/B 型自動(dòng)控制常閉式防跑車(chē)裝置為例，該裝置有著以下功能：第一，可以與絞車(chē)聯(lián)鎖常閉，絞車(chē)關(guān)閉狀態(tài)下?lián)踯?chē)欄常閉；第二，當(dāng)絞車(chē)完成礦車(chē)牽引任務(wù)后，能自動(dòng)關(guān)閉；第三，具有防跑車(chē)作用，在意外出現(xiàn)跑車(chē)后通過(guò)擋車(chē)欄可以將礦車(chē)攔截。其設(shè)備結(jié)構(gòu)組成主要由有試驗(yàn)盒、測(cè)速電路、主控箱、限位器、提升機(jī)、擋車(chē)欄等，同時(shí)也包括測(cè)力傳感器、測(cè)速傳感器、開(kāi)車(chē)傳感器和可以反應(yīng)傳感器情況的聲光顯示報(bào)警器，具體的結(jié)構(gòu)組成可以如圖1 所示[1]。

圖1 BFP1-660/B 型軌道斜巷防跑車(chē)設(shè)備組成

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

在進(jìn)行自動(dòng)常閉式擋車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，當(dāng)常閉式擋車(chē)在進(jìn)行正常運(yùn)行時(shí)，擋車(chē)欄便會(huì)處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)絞車(chē)運(yùn)行啟動(dòng)時(shí)，該系統(tǒng)會(huì)結(jié)合數(shù)據(jù)的采集對(duì)跑車(chē)的具體位置和方向進(jìn)行明確，且在礦車(chē)接近擋車(chē)欄時(shí)，對(duì)應(yīng)的設(shè)備還會(huì)發(fā)出擋車(chē)信號(hào)。一般在車(chē)速處于規(guī)定范圍內(nèi)且擋車(chē)欄開(kāi)啟時(shí)，礦車(chē)能正常通過(guò)擋車(chē)欄，不過(guò)在礦車(chē)速度不正常時(shí)，會(huì)在測(cè)速傳感器的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和傳輸后，PLC 控制器會(huì)發(fā)出有效指令實(shí)現(xiàn)跑車(chē)控制，避免跑車(chē)事故。需要注意的是，常閉式保護(hù)裝置有著較強(qiáng)的動(dòng)作靈敏性和較高的可靠性，既可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的擋車(chē)欄開(kāi)啟和關(guān)閉，也能在系統(tǒng)故障中具有電手動(dòng)操作或氣手動(dòng)操作，圖2 為擋車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理[2]。

圖2 擋車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

3 礦用自動(dòng)常閉式擋車(chē)系統(tǒng)的應(yīng)用分析

3.1 準(zhǔn)備開(kāi)車(chē)

在將主控箱隔離開(kāi)關(guān)和絞車(chē)供電電源開(kāi)關(guān)進(jìn)行合上后，主控箱的主電源與執(zhí)行電路、絞車(chē)可以得到電力支持進(jìn)行工作，結(jié)合主控電路此時(shí)處于未通電狀態(tài)，故不進(jìn)行工作。在接通顯示報(bào)警器的電源后，顯示報(bào)警器工作，具體的電源指示燈為紅亮[3]。

3.2 正常下行

當(dāng)啟動(dòng)絞車(chē)后，礦車(chē)開(kāi)始下行運(yùn)動(dòng)，一般常閉式擋車(chē)系統(tǒng)有著靜態(tài)、監(jiān)控、自動(dòng)復(fù)位和自動(dòng)斷電四個(gè)工作狀態(tài)。

1）在靜態(tài)工作狀態(tài)中。絞車(chē)的啟動(dòng)和礦車(chē)的下行，都會(huì)在滾筒旋轉(zhuǎn)下被開(kāi)車(chē)傳感器所感應(yīng)，開(kāi)車(chē)傳感器會(huì)發(fā)出KC 開(kāi)車(chē)信號(hào)，能在顯示報(bào)警器上觀(guān)察到開(kāi)車(chē)指示燈亮起，同時(shí)鋼絲繩在受力拉緊后，對(duì)應(yīng)的測(cè)力傳感器也能發(fā)出CL 測(cè)力信號(hào)，并亮起對(duì)應(yīng)的指示燈。在以上兩種信號(hào)燈同時(shí)亮起后，主控電路通電，此時(shí)擋車(chē)欄會(huì)下降，下落紅色指示燈LL 亮，系統(tǒng)由靜態(tài)工作轉(zhuǎn)為監(jiān)控狀態(tài)。

2）在監(jiān)控工作狀態(tài)中。第一個(gè)測(cè)速傳感器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)為“一傳”）會(huì)先檢測(cè)到礦車(chē)，一傳會(huì)在礦車(chē)經(jīng)過(guò)時(shí)發(fā)出高電平信號(hào)CS1，該信號(hào)既可以自鎖主控電源，也能啟動(dòng)主控電路中的定時(shí)器，一般在出現(xiàn)CS1信號(hào)后，顯示報(bào)警器上會(huì)亮起一傳指示燈，并發(fā)出斷續(xù)蜂鳴聲（頻率1 kHz）。當(dāng)?shù)V車(chē)經(jīng)過(guò)且被第二個(gè)測(cè)速傳感器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)為“二傳”）感應(yīng)時(shí)，二傳也能進(jìn)行CS2 信號(hào)的輸送并亮起二傳指示燈。此時(shí)主控電路會(huì)結(jié)合CS1 與CS2 中的定時(shí)時(shí)間、運(yùn)動(dòng)時(shí)間對(duì)礦車(chē)速度合規(guī)性進(jìn)行判定，當(dāng)?shù)V車(chē)速度處以預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，主控電路會(huì)借助升欄信號(hào)的發(fā)出控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)擋車(chē)欄的升起，確保礦車(chē)安全通過(guò)，反之，主控電路則無(wú)信號(hào)輸出，擋車(chē)欄仍處于常閉狀態(tài)，限制礦車(chē)通行。需要注意的是，結(jié)合升降限位器的運(yùn)行特點(diǎn)，在擋車(chē)欄逐漸升起時(shí)，顯示報(bào)警器上的下落指示燈LL 逐漸熄滅，在擋車(chē)欄完全升起后，上升狀態(tài)的指示燈LH 才逐漸全亮。當(dāng)?shù)V車(chē)到達(dá)第三個(gè)測(cè)速傳感器時(shí)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)為“三傳”），三傳在發(fā)出高電平信號(hào)CS3 后，顯示報(bào)警器上的三傳指示燈亮起，同時(shí)主控電路會(huì)借助降欄信號(hào)控制提升機(jī)反轉(zhuǎn)運(yùn)行，完成擋車(chē)欄下放，最終回到常閉狀態(tài)。在擋車(chē)欄下落完成后，顯示報(bào)警器上的上升LH 指示燈滅，下落LL 指示燈亮。結(jié)合下限位信號(hào)作用，CS1、2、3 工作指示燈滅。

3）在自動(dòng)復(fù)位工作狀態(tài)中。會(huì)借助三傳發(fā)出的降欄信號(hào)，通過(guò)自動(dòng)復(fù)位電路實(shí)現(xiàn)主控電源斷電，使主控電路的測(cè)速、計(jì)時(shí)部分恢復(fù)到初始狀態(tài)，同時(shí)主控電源會(huì)自動(dòng)解鎖，在CL、KC 信號(hào)正常提供下，持續(xù)進(jìn)行擋車(chē)工作。

4）在自動(dòng)斷電工作狀態(tài)中，當(dāng)?shù)V車(chē)順利通過(guò)一、二、三傳的測(cè)速區(qū)到達(dá)車(chē)場(chǎng)后，絞車(chē)會(huì)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，這時(shí)對(duì)應(yīng)的測(cè)力傳感器、開(kāi)車(chē)傳感器會(huì)停止工作，同時(shí)KC、CL 信號(hào)也會(huì)顯示，對(duì)應(yīng)在顯示報(bào)警器上，KC、CL工作指示燈熄滅。在測(cè)力、開(kāi)車(chē)信號(hào)消失后主控電路和測(cè)速傳感器也會(huì)暫停工作，自動(dòng)常閉式擋車(chē)系統(tǒng)回到準(zhǔn)備開(kāi)車(chē)狀態(tài)。

3.3 正常上行

在井下礦車(chē)正常上行中，絞車(chē)啟動(dòng)時(shí)主控電路會(huì)進(jìn)入準(zhǔn)備監(jiān)控的待機(jī)狀態(tài)，在礦車(chē)上行到三傳時(shí)，三傳會(huì)發(fā)出高電平信號(hào)觸發(fā)主控電路工作，升起擋車(chē)欄，礦車(chē)安全通過(guò)；在礦車(chē)上行到一傳時(shí)，一傳也會(huì)發(fā)出高電平信號(hào)，使擋車(chē)欄下放，同時(shí)電路自動(dòng)轉(zhuǎn)為工作靜態(tài)；在礦車(chē)上行到預(yù)停位置時(shí)，絞車(chē)和測(cè)力、開(kāi)車(chē)傳感器會(huì)停止工作，自控電路回到最初工作狀態(tài)。

3.4 報(bào)警顯示控制系統(tǒng)

報(bào)警顯示器由隔爆和兼本安型防爆箱組成，具體在防爆箱上部為隔爆箱，本安電源電路安裝在內(nèi)部；防爆箱下部為本安箱，兩邊4 個(gè)喇叭口能實(shí)現(xiàn)傳感器信號(hào)的接受，且內(nèi)部裝有防水型報(bào)警喇叭與顯示器控制電路。一般在井下斜巷出現(xiàn)跑車(chē)問(wèn)題時(shí)，跑車(chē)會(huì)先后進(jìn)過(guò)一傳、二傳，在時(shí)間上小于定時(shí)器設(shè)計(jì)值，在主控電路不工作下，擋車(chē)欄仍處于常閉狀態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)跑車(chē)的阻停，落實(shí)井下開(kāi)采的安全需要。需要注意的是，在對(duì)跑車(chē)進(jìn)行攔截后，對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路會(huì)動(dòng)作，既會(huì)通過(guò)顯示報(bào)警器的報(bào)警指示燈提醒周?chē)藛T，也能通過(guò)喇叭發(fā)出聲音（1 kHz），引起絞車(chē)操作司機(jī)的注意。

3.5 運(yùn)行人車(chē)

結(jié)合煤礦井下開(kāi)采規(guī)定，在運(yùn)行人車(chē)時(shí)需要關(guān)閉自動(dòng)常閉式擋車(chē)系統(tǒng)，同時(shí)通過(guò)手控盒的利用，確保主控箱內(nèi)電源停止供電和擋車(chē)欄有效升起。需要注意的是，在運(yùn)行人車(chē)時(shí)還要確保顯示器上的信息得到清除，一般要先松開(kāi)手控盒按鈕，再切斷顯示報(bào)警器電源實(shí)現(xiàn)信號(hào)消除，在接通電源后開(kāi)始運(yùn)行人車(chē)。

4 結(jié)語(yǔ)

自動(dòng)常閉式擋車(chē)系統(tǒng)在井下生產(chǎn)中有著重要價(jià)值，既通過(guò)自動(dòng)化的操作降低了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度提高運(yùn)輸效率，也能對(duì)擋車(chē)欄狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，在非正常工況下通過(guò)語(yǔ)言報(bào)警功能，還可有效地預(yù)防運(yùn)輸事故，因此自動(dòng)常閉式擋車(chē)系統(tǒng)具有重要價(jià)值，通過(guò)對(duì)準(zhǔn)備開(kāi)車(chē)、正常下行、正常上行、報(bào)警顯示控制系統(tǒng)和運(yùn)行人車(chē)等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)分析后，可以更好地幫助煤礦企業(yè)落實(shí)好常閉式擋車(chē)系統(tǒng)的應(yīng)用。經(jīng)過(guò)實(shí)踐應(yīng)用，該系統(tǒng)維護(hù)工作量較少，試驗(yàn)動(dòng)作靈敏可靠，能確保巷道的運(yùn)輸安全。