礦用猴車安全保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)分析

馬常勝

（大同煤礦集團(tuán)大同地方煤炭有限責(zé)任公司， 山西 大同 037000）

引言

為了實(shí)現(xiàn)礦井生產(chǎn)高效、安全運(yùn)行，需要設(shè)計(jì)一套安全且高效的煤礦井下輔助運(yùn)輸系統(tǒng)，而猴車作為井下運(yùn)輸裝置，由于其便捷性、安全性的特點(diǎn)，現(xiàn)已逐漸被廣泛應(yīng)用。

猴車保護(hù)體系（電控）主要有操作臺(tái)（井下輔助）、電纜線路、電控設(shè)備、信號(hào)設(shè)備等。為了使得整套保護(hù)體系運(yùn)轉(zhuǎn)更為順暢、安全、穩(wěn)定，本研究旨在實(shí)現(xiàn)猴車保護(hù)系統(tǒng)保護(hù)裝置的自動(dòng)化，達(dá)到系統(tǒng)精簡(jiǎn)操作的最終目的。

1 PLC 控制技術(shù)的應(yīng)用

猴車現(xiàn)有電控安全保護(hù)系統(tǒng)雖然已經(jīng)較為完善，但仍存在一些問(wèn)題。基于PLC 控制技術(shù)，對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)過(guò)程應(yīng)將不同賦存條件下系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的需求予以考慮。所選擇的控制器應(yīng)滿足兼容性高的要求，此外應(yīng)充分考慮系統(tǒng)運(yùn)行設(shè)計(jì)、控制設(shè)計(jì)等功能，在選型前基本確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中各個(gè)部件的基調(diào)。綜上，選擇了PLC 控制器（FX2N-24MT型號(hào)），并輔之外部拓展單元（FX2N-16 型號(hào)）。為了便于實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸以及數(shù)據(jù)執(zhí)行，全套系統(tǒng)選擇總線型結(jié)構(gòu)。控制箱、輸入/輸出裝置、變頻設(shè)備等構(gòu)成了PLC 控制系統(tǒng)，控制箱選用PLC 控制裝置（FX2N-24MT），在輸入/輸出過(guò)程中采用拓展單元（FX2N-16） 進(jìn) 行[1]。 變 頻 裝 置 選 取 的 是FR-F740-CHT 型，該套裝置能夠在同種工頻狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)自由切換和調(diào)整，其采用的通信接口是RS485型號(hào)，并能夠在多泵共同運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)完成循環(huán)運(yùn)行。為確保系統(tǒng)運(yùn)行的高效性，該系統(tǒng)運(yùn)行采取模擬信息的方式完成數(shù)據(jù)的收集、運(yùn)行以及處理工作；此外該套系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)指示或代碼采取多種形式共同參與的方式，包括功能語(yǔ)句、梯形圖等形式。

2 猴車安全保護(hù)裝置組成與安裝位置

2.1 速度保護(hù)傳感裝置

支架、傳感裝置共同組成了速度保護(hù)系統(tǒng)，猴車速度如若超過(guò)設(shè)定的安全閾值，便會(huì)被速度保護(hù)系統(tǒng)檢測(cè)到，做出立即停車的行為；同時(shí)做出預(yù)警指令，及時(shí)提示施工人員注意安全。此外，速度保護(hù)系統(tǒng)界面上還會(huì)顯示“欠速保護(hù)”“超速保護(hù)”等指示信號(hào)，以充分保障乘車人員的安全，同時(shí)也對(duì)施工作業(yè)人員的安全負(fù)責(zé)。在系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，為了平均布置在傳感裝置托輪上，速度保護(hù)傳感裝置的N 極指向外部，磁鋼極性需要保證一致。圖1 為速度保護(hù)傳感裝置安裝示意圖[2]。

圖1 速度保護(hù)傳感裝置安裝示意圖

2.2 重錘下限保護(hù)裝置

跑偏開關(guān)以及吊架共同組成了重錘下限保護(hù)裝置，施工作業(yè)過(guò)程中如若重錘發(fā)生降落行為（降低至距離底板高度不足200 mm 處），猴車安全保護(hù)設(shè)備便會(huì)接收到重錘下限保護(hù)裝置發(fā)出的指令和警示信號(hào)，猴車將會(huì)被電控安全保護(hù)系統(tǒng)終止運(yùn)行，并及時(shí)提示施工人員注意安全，發(fā)出“危險(xiǎn)”的信號(hào)。此外，為避免重錘落地后的一系列安全隱患，重錘下限警告也會(huì)及時(shí)顯現(xiàn)在電控安全保護(hù)系統(tǒng)顯示屏的位置，以避免猴車牽引繩力度不夠產(chǎn)生的打滑現(xiàn)象。在安裝重錘下限保護(hù)裝置時(shí)，應(yīng)將擋板布置在設(shè)備滑輪架中，擋板之上另外布置重錘下限保護(hù)開關(guān)；同時(shí)配套使用鋼絲繩（3 mm 直徑），鋼絲繩的長(zhǎng)度應(yīng)滿足以下條件：重錘與底板的最小間隔200 mm，其長(zhǎng)度應(yīng)與該間距相同。重錘下限保護(hù)裝置設(shè)置了重錘下落的安全閾值，如若重錘發(fā)生緊急下落，一旦下落距離超過(guò)安全閾值時(shí)，鋼絲繩則會(huì)接觸到重錘下限保護(hù)裝置，使得重錘下限保護(hù)裝置采取相應(yīng)的預(yù)警措施，做出一系列的安全保護(hù)行為。圖2 展示了重錘下限保護(hù)裝置開關(guān)安裝過(guò)程[3]。

圖2 重錘下限保護(hù)裝置開關(guān)安裝示意圖

2.3 吊繩保護(hù)裝置

猴車運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，吊繩保護(hù)裝置的作用是針對(duì)吊繩（輸送鋼絲）掉落問(wèn)題，即時(shí)采取相應(yīng)的措施，由監(jiān)控系統(tǒng)做出停機(jī)信號(hào)，使得猴車免于安全事故，及時(shí)終止運(yùn)轉(zhuǎn)。圖3 為吊繩保護(hù)裝置，該裝置被安裝在猴車支架上，與輸送吊繩牢固接觸。

2.4 急停保護(hù)裝置

鋼絲繩、吊架、跑偏開關(guān)等配件構(gòu)成了急停保護(hù)裝置。鋼絲繩的安裝位置較高，應(yīng)在距離地面1 200 mm 的高度上安裝，鋼絲繩的安裝位置應(yīng)滿足每隔100 m 的位置加固一個(gè)啟停開關(guān)，以使足夠的啟停開關(guān)可以控制鋼絲繩，鋼絲繩（3 mm）應(yīng)與啟停開關(guān)相連接。在猴車工作過(guò)程中，施工人員控制啟停開關(guān)時(shí)可通過(guò)某一位置拉動(dòng)鋼絲繩實(shí)現(xiàn)。整個(gè)系統(tǒng)能夠根據(jù)啟停開關(guān)降落情況來(lái)判斷是否需要向控制系統(tǒng)發(fā)出停機(jī)信號(hào)，該信號(hào)被控制系統(tǒng)接收后，能夠向猴車做出停車指示，并播報(bào)信號(hào)預(yù)警，同時(shí)在顯示屏上予以提示，顯示“急停故障”的信號(hào)。啟停開關(guān)在操控工人松開開關(guān)之后，便會(huì)及時(shí)恢復(fù)正常工作。

圖3 吊繩保護(hù)裝置

3 猴車安全保護(hù)裝置設(shè)備選型

設(shè)備選擇應(yīng)首先滿足礦井作業(yè)的安全需求，這不僅是任何施工作業(yè)必須堅(jiān)守的原則，更是由于猴車運(yùn)行環(huán)境決定的，這是因?yàn)楹镘嚢踩Ｗo(hù)設(shè)備長(zhǎng)期在井下運(yùn)行，且所處的礦井環(huán)境多變復(fù)雜，因此，設(shè)備安全性能的提升顯得十分必要。表1 所示即為設(shè)備選型統(tǒng)計(jì)表。

表1 設(shè)備選型情況統(tǒng)計(jì)表