架空乘人裝置遠程控制設計分析

鄭朝生

（山東東山古城煤礦有限公司，山東 濟寧 272100）

架空乘人裝置（也稱為猴車）主要應用于煤礦開采行業，它具有結構簡單，安裝方便，工作連續性強的特點，大大提高了煤礦開采的工作效率。隨著煤礦開采業的發展，必然要求相應的生產工具進行更新換代，以滿足現代煤礦開采工作的需要。但是相對于煤礦開采行業的發展，井下輔助設備更新的速度卻是相對落后，傳統的架空乘人裝置逐漸難以滿足現代煤礦開采業的需要。因此為了滿足現代煤礦開采業的需要，提高煤礦開采的工作工作效率，就需要設計一款新型的架空乘人裝置。

1 架空乘人裝置遠程控制的設計理念

安全生產是當今企業發展中的重點，煤礦開采行業作為高危行業，對于企業員工的生命安全更應該擺在首要位置。在煤礦開采技術日益機械科技化的今天，企業往往忽略對于煤礦開采輔助設備的更新升級，這在一定程度上阻礙了煤礦開采勞動力的提高，同時也嚴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設備中，架空乘人裝置是較為關鍵的設備，因為煤礦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備將企業工人輸送到井下，在這個過程中架空乘人裝置便是搭載企業工人的“生命之船”。傳統的煤礦架空乘人裝置過于簡單機械化，同時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理念，更是嚴重影響到了企業工人的人身安全。基于傳統煤礦架空乘人裝置存在的弊端，設計出一款安全性更高，可遠程監控的架空乘人裝置對于保障企業工人的人身安全，提高煤礦開采現代化水平有著重要的意義。

2 煤礦架空乘人裝置的結構及工作原理分析

架空乘人裝置主要包括動力驅動系統，電控系統，裝置線路，乘人結構，張緊裝置等部分。在煤礦架空乘人裝置中，動力驅動系統作為動力支撐，是整個裝置的主要部分。驅動系統主要由電動機，減速機和摩擦輪組成。乘人部分有鋼絲牽引繩被架空在機頭與機尾之間，通過摩擦輪的運轉實現井上井下的運輸工作。在摩擦輪上設置有液壓制動閘，可以在乘人部分運輸的過程中通過無級變速的運轉牽引帶動鋼絲繩的運轉。在鋼絲繩上安裝有耐磨性較強的襯墊托輪，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，從而實現乘人部分的上下運輸。架空乘人裝置的運行原理是：在礦道內的首部設置有動力驅動系統和上下車站，在礦道的尾部設置有張緊裝置，上下車站以及尾輪，在運輸巷道的沿途設置有托壓繩輪，通過一根鋼絲繩將這些繩輪傳引起來，從而形成一個完整的閉路運行系統。

3 架空乘人裝置遠程控制設計分析

架空乘人裝置的遠程控制主要是通過設置在控制系統中的PLC傳感器實現的。在煤礦乘人裝置的結構中，電控系統是整個裝置的控制部分，同時也是保證整個裝置安全有序運行的重要部分。該系統主要由控制器，調速器以及信號保護組成，通過現進的PLC控制，可以實現架空乘人裝置的短路保護，超載保護以及緊急剎車，保障裝置運行中的安全。為了實現架空乘人裝置的遠程控制，在原有控制系統的基礎上設置了PLC傳感器和監控系統，同時在原有的控制系統中接入了網絡連接。

（1）遠程控制系統的工作原理。通過在原控制系統的網絡連接，地面控制室可以實時監控到架空乘人裝置的工作狀態和數據信息。同時相關的信息數據可以在上車車站的部位進行查閱，方便有關人員對于裝置故障的分析和檢修。在整個系統中配備有監視儀器，這些儀器上接有光纖等線路，可以將相關的視頻信號傳送到地上控制室，從而實現控制室對系統的實時監控。這些視頻信息傳送到地面控制室后會通過區域網進行信息的分享與傳播，相關的人員可以在有關設備的客戶端來了解到架空乘人裝置的運行信息。

（2）遠程控制系統的自動化原理。該款系統在PLC傳感器的選擇上采用的是西門子S7-200系列小型傳感器。該款產品的結構緊湊，價格實惠且具有豐富的指令集。同時這款傳感器的面積較小，數據處理速度快，適用于各種遠程控制系統。該款系統在編程軟件上采用的是STEP7-micro/winSP8。該款編程軟件的功能強大，可以實現程序的開發以及運行狀態的實時監控，同時該款編程軟件的操作相對簡單，便于有關人員的學習掌握。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過的軟件工具和數據塊，支持最新版的處理器強化軟件工具和診斷工具。在系統軟件的設計上是按照模塊化的方式進行設計的。包括了主程序，初始化，數據計算，緊急剎車，報警等模塊。

4 煤礦架空乘人裝置的防護設計

雖然通過架空乘人裝置的遠程控制系統可以減少煤礦開采工人的體能消耗，加強對裝置的監控，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，更是嚴重影響了煤礦開采員工的人身安全。因此在改進的煤礦架空乘人裝置中，必須對掉道的問題進行優化改進。

（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行的過程中，鋼絲繩脫離托壓繩輪，從而偏離運行軌道的現象。導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安裝，在安裝的過程中，由于巷道建設的原因，可能就會導致拖輪繩不在一條水平線上。在運行過程中，鋼絲繩運行到低水平位置的拖輪繩處時，鋼絲繩無法接觸到拖輪繩，從而導致了脫輪和掉道的現象。②抱索器或者乘人裝置出現破損。在抱索器或者乘人裝置出現破損后或會出現重心偏移的現象，當重心偏移嚴重時就會導致鋼絲繩的軌跡出現偏差，從而導致鋼絲繩的掉道。③拖輪繩的位置發生偏移。在架空乘人裝置的長時間運行過程中，可能會出現個別托繩輪的安裝位置不正，出現偏移，當鋼絲繩運行到這些部位時就會出現掉道的現象。④拖輪繩的輪襯出現嚴重的磨損，超過使用壽命。拖輪繩的輪襯屬于消耗品，在長時間的運行后會出現嚴重的磨損，如果未能及時更換這些磨損嚴重的輪襯，在鋼絲繩的運行過程中也會出現掉道的現象。

（2）優化改進措施。針對鋼絲繩的掉道現象，可以從以下幾點進行優化改進。①增加雙向調控行程開關。在裝置機尾部位的張緊裝置上安裝雙向調控行程開關，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械保護，保證鋼絲繩運行中的松緊適度可控。②增加機械保護裝置。為了保證鋼絲繩在單輪上的平穩運行，可以在單輪的上方加裝機械保護裝置，避免鋼絲繩在運行中出現大幅度抖動的現象。③增強檢修的頻率。架空乘人裝置作為工作連續性較強的設備，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運行，相關的人員應該加強對架空乘人裝置的檢修頻率，及時更換磨損嚴重的零部件。

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必備的生產輔助設備，對于提高生產率，保障員工人身安全有著重要的意義。其自身的性能也應該隨著行業的發展進步而不斷地優化完善。通過對架空乘人裝置的遠程控制系統，雖然可以在一定程度上優化架空乘人裝置，但是隨著行業的發展，當前的架空乘人裝置仍然有著許多可以改進優化的地方。

（1）節能環保是當前經濟發展的主題，因此架空乘人裝置的性能在今后的發展中還可以進一步提升，通過各種清潔能源的使用降低能耗，提高功率等。

（2）在今后的行業發展過程中，煤礦架空乘人裝置安全保護裝置的性能還可以進一步的提高。

（3）隨著各種新型科技的出現和應用，架空乘人裝置的自動化程度還有著較大的發展空間，例如更先進的傳感器設備和監控裝置等。

6 結語

通過在將傳統的架空乘人裝置進行升級改造，實現架空乘人裝置的遠程控制，提高架空乘人裝置的自動化水平，可以有效地保證架空乘人裝置的安全有效運行，提高勞動效率。同時，隨著科學技術的不斷發展，架空乘人裝置依然有著很大的優化空間，有關的設計人員應該根據時代的發展變化對架空乘人裝置進行不斷的優化升級。