架空乘人裝置的工作原理及制動性能檢測

張鐸

(太原市宏宇煤炭技術咨詢有限公司， 山西 太原 030000)

架空乘人裝置在礦業(yè)開采產業(yè)中的運用程度非常高，裝置的主要作用是運輸物資和作業(yè)人員，設備自身的安全性會直接關乎到作業(yè)人員的人身安全，而架空乘人裝置的整體性能也會對設備的安全性造成顯著的影響。

1 h8729型架空乘人裝置工作原理及優(yōu)點

1.1 工作原理

近年來，我國煤礦行業(yè)頻頻爆發(fā)安全事件，促使礦井作業(yè)環(huán)境下的斜井人車被列入了重大安全隱患范圍以內[1]。因此，架空乘人裝置應運而生。這種設備單次輸送規(guī)模較大，整體性能比較穩(wěn)定，安全性也較高。且架空乘人裝置的生產成本非常低，操作性不強，后期維護非常的便捷。乘人裝置的驅動系統(tǒng)結構簡單，主要是由液壓制動器、冷卻系統(tǒng)、電動機、控制閥、儀表盤、油箱、控制系統(tǒng)等組件所共同構成。驅動系統(tǒng)中的油泵屬于是一種雙向柱塞泵，當該裝置的油泵處于未運行的狀態(tài)下，斜盤就應該位于中間位置；當電動機處于運行狀態(tài)時，但電磁閥卻未通電，馬達則會因為油泵缺少輸出而停止轉動，相應的鋼絲繩則不會進行工作，屬于空載作業(yè)。當電磁閥其中一邊的端口通電時，斜盤則會呈現(xiàn)出傾斜的現(xiàn)象，此時，油泵會輸出壓力促使馬達進行工作。馬達的轉速可以通過改變油泵中液壓油的流量來控制。其中馬達的轉速特征與電壓的波動特點之間存在緊密的關聯(lián)性。假若電磁閥的另一個端口通電時，斜盤會傾向于另一個方向移動，那么油泵輸油的方向會發(fā)生變化，馬達轉動的方向也會發(fā)生相應的變化?？紤]到馬達與油泵存在泄露問題，應該及時給這兩個組件補充液壓油，保證設備能夠穩(wěn)定地運行。

自動化控制系統(tǒng)主要是展現(xiàn)出以下幾方面的保護功能：速度保護、急停保護、限位保護、過位保護等。以急停保護中的全程急停而言，該控制系統(tǒng)以48 m為一個間隔，在設備中裝置急停開關。當通道中出現(xiàn)緊急情況以后，在通道內的任何一個節(jié)點都可以自動實現(xiàn)停止運行，同時系統(tǒng)還會發(fā)出警報。自動化控制系統(tǒng)中的任意一個保護功能促發(fā)都會在顯示屏中顯示出相應的故障信息，且發(fā)出故障警報，同時系統(tǒng)也會立刻停止運行，只有在故障解決、系統(tǒng)復位以后，整個系統(tǒng)才能再次進行運轉。

1.2 優(yōu)點

h8729型架空乘人裝置是一種先進的礦山移動設備，具有以下優(yōu)點：單次輸送規(guī)模較大，整體性能比較穩(wěn)定，且設備的安全性也顯著提升，生產成本低，操作性強，后期維護便捷。

借助液壓驅動設備可以高效地實現(xiàn)無極變速[2]、多向轉動的功能，對檢測鋼絲繩的安全性能有巨大的促進作用；電動機能夠空載啟動，促使電動機及其他組件的使用周期得到適當?shù)难娱L；車速控制功能可以有效地提高設備乘坐的舒適感；液壓系統(tǒng)的重量較輕，便于后期維護；設備抗污染能力比較強，能夠在惡劣環(huán)境下作業(yè)。

與傳統(tǒng)型設備相對比，h8729型架空乘人裝置的整體性能更穩(wěn)定，出現(xiàn)故障的頻率非常低，不但經(jīng)濟且設備的壽命周期還比較長，最重要的是h8729型架空乘人裝置中的通訊組件與電氣組件之間不會產生相互影響。傳統(tǒng)型的移動設備主要不足有：（1）無法有效地實現(xiàn)空載運行，促使設備的使用壽命降低，對各種組件的磨損較大；（2）設備自身的性能不穩(wěn)定，各種元器件出現(xiàn)故障的頻率較高；（3）生產成本比較高；（4）電氣組件與通訊組件的影響性非常大。

2 制動性能檢測

2.1 制動系統(tǒng)介紹

h8729型架空乘人裝置細分為3種不同的類型：（1）氣動制動款式；（2）電液制動器制動款式；（3）液壓站制動款式?，F(xiàn)階段，實際作業(yè)過程中使用頻率較高的主要是后兩種。該設備的制動系統(tǒng)結構簡單，主要是安全輪制動器與工作制動器。其中，工作制動器是裝置在聯(lián)軸器上，而安全輪制動器則是裝置在制動盤中。由于安全輪制動器是直接對驅動力輸出動力，因此其安全性較高，能夠有效地避免因突發(fā)狀況而引發(fā)的安全事故。

2.2 性能檢測工具及系統(tǒng)配置

2.2.1 性能檢測工具

通常情況下，架空乘人裝置的監(jiān)測儀器主要是由手動葫蘆、U狀環(huán)、抓手、繩套等組成[3]。當開挖深刻超過1 m的情況下，橫梁應該使用貫通式安裝，這種安裝方式的施工量比較大，但是安裝后非常結實，不會出現(xiàn)松動現(xiàn)象；使用組合梁方式施工量大幅度減少，但是組合梁的整體外觀不美觀；使用錨桿安裝方式，施工的難度比較小，焊接比較地方便。

2.2.2 系統(tǒng)配置

（1）以實踐情況來看，大部分場景下都是使用四象變頻方式進行控制，設備的運動速度一般保持在 0～2.5 m。

（2）托繩一般都是使用工字鋼進行緊固，鋼絲繩的間距應該控制在1200 m。

（3）在設備的頭端與末端都分別設有站點，且在通道結點中還設有站點，以便于上下站。在每一個站點都分別設有相應的限位設備，為確保人員安全，在托架上安裝有吊椅避免設備擺動。

（4）在通道沿線每隔 50 m 設置1個緊急開關，用于緊急停車使用。

（5）在設備微端設置有限位保護裝置，能夠有效地起到保護作用。

2.3 制動性能檢測

2.3.1 制動性能檢測方法

方法一：沿著鋼絲繩運動的方向，選擇長5 m的鋼絲繩套子，套子的一端與鋼絲繩爪子、鋼絲繩連接，另一端則與驅動輪、U型環(huán)進行連接。而監(jiān)測設備則應該與葫蘆進行連接，連接點應該確定在固定點，監(jiān)測裝置與檢測儀進行連接，將鋼絲繩緊固，直至制動器打滑位置，而后讀取監(jiān)測設備中的讀數(shù)，如圖1所示。

圖1 方法一原理

方法二：沿著鋼絲繩移動的方向，選擇一個長度為5 m的鋼絲繩套[4]。繩套的一端與牽引繩子連接，另一端與U型環(huán)進行連接。而監(jiān)測設備則與葫蘆進行連接，連接點確定在固定點，監(jiān)測裝置與檢測儀連接，將鋼絲繩緊固，直至制動器打滑位置，再讀取監(jiān)測設備中的讀數(shù)，如圖2所示。

圖2 方法二原理

對比以上兩種監(jiān)測方法，前一種方法在實操方面的難度相對較大，但是最終監(jiān)測的結果更為精準，而后一種方法操作性強，但是最終監(jiān)測的結果不是很精準。

2.3.2 平均減速度的檢測與計算

將存儲記錄儀與監(jiān)測設備連接，將電動機的輪子與鋼絲繩連接，當乘人裝置負重下行或是空車上行時，利用鋼絲繩來牽引電動機運行，促使電動機能夠形成一個信號。此時，記錄儀所記錄的數(shù)據(jù)曲線應該呈現(xiàn)出一條平直的線條。同時，利用轉速表獲取到鋼絲繩移動的速度，當鋼絲繩的移動速度與電壓曲線處于穩(wěn)定狀態(tài)時，應該立即啟動制動器，直至乘人設備停止運行。此時，所采集到的電壓應該為零，電壓下降的時間間隔就是設備的制動時間。

3 架空乘人裝置的應用

電控系統(tǒng)由電源箱、信號檢測組件、控制線路、PLC提升信號設備以及控制組件組成。乘人裝置的控制系統(tǒng)大致可以細分為3種情況：（1）連續(xù)性控制；（2）斷續(xù)性控制；（3）檢修性控制[5]。詳細介紹如下：

選擇使用連續(xù)性控制，控制系統(tǒng)會全天持續(xù)性運轉，一般使用在礦場人流量比較大的場景中。假若使用無人值守模式，當控制系統(tǒng)檢測到乘人設備中有人或是物資以后，檢測系統(tǒng)會借助傳感器來啟動控制信號。此時，系統(tǒng)就根據(jù)正常狀態(tài)下的模式來控制乘人裝置，實現(xiàn)無人值守開車模式。

斷續(xù)性運行模式相對而言更為節(jié)能，能夠有效地避免電力資源浪費。通過設置合理的間隔事件，促使乘人裝置定時運行，實現(xiàn)將乘坐人員從起點運輸至終點，當乘人裝置達到終點以后會自動延時十秒鐘停機。當開啟控制系統(tǒng)中的計時器以后，傳感器在檢測到人員進入到乘人裝置后的信號后，計時器會歸零重新進行計時，當剩余時間顯示為零以后，控制系統(tǒng)將會自動停機且不會再次運行。

4 結語

在研究過程中，必須要嚴格按照《架空乘人裝置安全檢驗規(guī)范》中所提到的各種規(guī)范要求。本文對系統(tǒng)的最大制動力、制動減速問題著重地進行了分析，結合乘人裝置的結構差異，設計出了不同的檢測儀器的安裝方法，對乘人裝置的制動力以及減速內容進行了分析。雖然現(xiàn)階段架空乘人裝置并未得到廣泛的應用，但是結合國內部分煤礦作業(yè)的實踐情況來看，該裝置在技術層面已經(jīng)發(fā)展成熟，可用于煤礦環(huán)境下作業(yè)。煤礦開采工人在經(jīng)過一天的疲憊作業(yè)后，乘坐架空裝置能夠有效地降低他們的疲勞度。目前，架空乘人裝置得到了業(yè)內人士的高度好評，隨著科學技術不斷的發(fā)展，架空乘人裝置將會有廣泛的應用價值。