無(wú)極繩絞車深度指示器應(yīng)用創(chuàng)新

王曉東，王潤(rùn)生，劉 鑫，謝樂(lè)樂(lè)

(汾西礦業(yè)集團(tuán)高陽(yáng)煤礦機(jī)電創(chuàng)新工作室，山西孝義032306)

1 創(chuàng)新背景

井下無(wú)極繩絞車擔(dān)負(fù)著全礦井的生產(chǎn)材料和大型設(shè)備提升等重要任務(wù)，在礦井生產(chǎn)中居于重要的地位。因此確保井下無(wú)極繩絞車運(yùn)行的安全高效尤為重要。否則，稍有不慎就有可能造成設(shè)備損失，甚至造成人員的傷亡。因此《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定無(wú)極繩絞車須安裝深度指示、過(guò)卷聲光報(bào)警等裝置。目前我礦井下部分無(wú)極繩絞車沒(méi)有絞車深度指示、過(guò)卷聲光報(bào)警等裝置。絞車工作時(shí)絞車司機(jī)不知道梭車具體位置，不能及時(shí)預(yù)知變坡點(diǎn)、岔口，絞車過(guò)卷不能提前預(yù)警等。為了解決以上存在問(wèn)題，機(jī)電區(qū)創(chuàng)新工作室對(duì)此進(jìn)行了技術(shù)創(chuàng)新，自主研發(fā)設(shè)計(jì)了井下無(wú)極繩絞車深度指示器，具有實(shí)時(shí)顯示梭車行走的位置、梭車過(guò)卷提前報(bào)警、過(guò)卷后自動(dòng)停車等功能。

2 創(chuàng)新過(guò)程

2.1 改進(jìn)思路

當(dāng)絞車開(kāi)車時(shí)，鋼絲繩的壓線輪處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，壓線輪的轉(zhuǎn)動(dòng)距離與鋼絲繩行走的距離相等，對(duì)壓線輪轉(zhuǎn)動(dòng)距離進(jìn)行檢測(cè)計(jì)算便可知道梭車所在位置距離。

2.2 工作原理

無(wú)極繩絞車深度指示器安裝在絞車房操控臺(tái)上，整個(gè)裝置由電源板、單片機(jī)控制板、顯示屏、霍爾傳感器、按鍵板等組成，其中單片機(jī)控制板為主要部件，主要功能都由單片機(jī)程序完成。

該裝置使用交流127 V 供電，交流127 電源接入該裝置的電源板上，經(jīng)降壓、整流、穩(wěn)壓后分別輸出三路獨(dú)立的直流電源，分別為 DC24 V、DC12 V、DC5 V，其中 DC24 V 供霍爾傳感器及其外圍電路使用，DC12 V 供繼電器、喇叭等電路使用，DC5 V 供單片機(jī)及其外圍電路使用。

霍爾傳感器安裝于無(wú)極繩絞車前方的鋼絲繩的壓線輪夾板上，磁鋼用丙烯酸膠粘劑黏貼于鋼絲繩的壓線輪上，磁鋼須等分均勻黏貼，確保霍爾傳感器能夠準(zhǔn)確檢測(cè)到磁鋼。在壓線輪上分別安裝10 個(gè)或8 個(gè)磁鋼，磁鋼安裝位置如圖1 所示。

霍爾傳感器檢測(cè)到磁鋼后信號(hào)經(jīng)隔離放大后傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)控制板，單片機(jī)程序?qū)魻杺鞲衅鞯拿}沖數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，準(zhǔn)確計(jì)算出梭車具體位置，并通過(guò)液晶顯示屏實(shí)時(shí)顯示出梭車具體位置。當(dāng)計(jì)算出梭車位置超過(guò)梭車設(shè)置位置時(shí)，單片機(jī)輸出信號(hào)啟動(dòng)報(bào)警電路并聲光提示。深度指示器功能原理圖如圖2 所示。

圖1 磁鋼安裝位置示意圖

圖2 深度指示器功能原理圖

絞車司機(jī)可通過(guò)按鍵設(shè)置無(wú)極繩絞車參數(shù)，例如全行程、磁鋼數(shù)等參數(shù)，從而使深度指示器可以使用在任何一部無(wú)極繩絞車上。絞車司機(jī)也可以輸入設(shè)定深度，當(dāng)單片機(jī)計(jì)算深度與設(shè)置值相同時(shí)輸出一個(gè)繼電器信號(hào)，若此繼電器串入絞車控制回路，可實(shí)現(xiàn)絞車定點(diǎn)停車功能。當(dāng)梭車行駛位置接近零點(diǎn)位置時(shí)，可聲光提示絞車司機(jī)注意行車。當(dāng)超過(guò)零點(diǎn)位置時(shí)，深度指示器除聲光顯示提示絞車外，還輸出一個(gè)繼電器信號(hào)。若把繼電器信號(hào)傳入絞車控制回路，可實(shí)現(xiàn)無(wú)極繩絞車強(qiáng)制停車，構(gòu)成電氣過(guò)卷保護(hù)。由于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，深度指示器深度指示與實(shí)際值會(huì)有一定誤差，可通過(guò)按鍵輸入實(shí)際值或通過(guò)絞車在零位時(shí)深度清零功能進(jìn)行誤差消除。以上功能都是通過(guò)軟件控制實(shí)現(xiàn)的。

深度指示器的安裝示意圖如圖3 所示。

圖3 絞車深度指示器安裝示意圖

3 實(shí)施效果

新一采下組煤是我礦主要生產(chǎn)采區(qū)，各種設(shè)備、材料運(yùn)輸量大，在下組煤軌道無(wú)極繩絞車未安裝深度指示器前，絞車司機(jī)通過(guò)打點(diǎn)來(lái)開(kāi)停絞車，通過(guò)絞車運(yùn)行時(shí)間來(lái)估算絞車運(yùn)行位置，不能準(zhǔn)確判斷停車地點(diǎn)、變坡點(diǎn)、岔道等路段，絞車過(guò)卷保護(hù)由機(jī)械裝置單獨(dú)構(gòu)成，造成多次礦車掉道、過(guò)卷、跑車等事故，給我礦安全生產(chǎn)帶來(lái)安全隱患。絞車深度指示器安裝后可最大限度避免此類事故的發(fā)生，使無(wú)極繩絞車運(yùn)行更加安全。

經(jīng)濟(jì)效益:自主研發(fā)深度指示器后不僅可減少購(gòu)置設(shè)備費(fèi)用3 萬(wàn)元(購(gòu)買(mǎi)每臺(tái)3 萬(wàn))，而且可減少事故造成的損失。

自主研發(fā)制作控制電路板(含程序)兩套，傳感器裝置兩套，共計(jì)5 000 元。

絞車深度指示器通過(guò)理論設(shè)計(jì)、實(shí)際制作，反復(fù)論證于2014 年6 月20 日安裝投入使用后，經(jīng)多次試驗(yàn)、調(diào)試，已達(dá)到安全、有效、可靠的運(yùn)行。自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)的絞車深度指示器不僅為我礦節(jié)約了購(gòu)置設(shè)備費(fèi)用，而且由于是自主研發(fā)設(shè)計(jì)也節(jié)省了后續(xù)的維護(hù)成本。此次技術(shù)革新也是為貫徹落實(shí)集團(tuán)公司全面預(yù)算內(nèi)部市場(chǎng)化的一次創(chuàng)新性工作。