常閉式斜巷跑車防護(hù)裝置的研究與應(yīng)用講解

1、鄭州煤炭工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司超化煤礦常閉式斜巷跑車防護(hù)裝置的研究與應(yīng)用二零一零年二月常閉式斜巷跑車防護(hù)裝置的研究與應(yīng)用第一章 前 言跑車防護(hù)裝置是斜井提升的一種重要的安全防護(hù)裝置.在提升過(guò)程中,一旦發(fā)生斷繩或連接裝置斷裂，將會(huì)造成跑車事故，致使礦井生產(chǎn)停頓，甚至造成嚴(yán)重的人員傷亡事故。 煤礦安全規(guī)程第三百七十條規(guī)定：“擋車裝置必須經(jīng)常關(guān)閉，放車時(shí)方準(zhǔn)打開(kāi)?！边@就需要在斜巷軌道運(yùn)輸中應(yīng)用一種具有精度高、可靠性強(qiáng)、控制方便的全自動(dòng)常閉式斜巷跑車防護(hù)裝置。而原有裝置存在以下問(wèn)題：跑車防護(hù)裝置在發(fā)生跑車時(shí)，動(dòng)作不靈敏，不可靠。（如擺桿式常開(kāi)保險(xiǎn)杠）；擋車裝置常開(kāi)式，不能實(shí)現(xiàn)常閉功能，不符合煤礦安全規(guī)程

2、之規(guī)定。（如雷達(dá)跑車防護(hù)裝置）；一旦發(fā)生跑車，以上問(wèn)題會(huì)造成斜巷軌道運(yùn)輸存在一定程度上的安全隱患，不能從根本上杜絕此類事故發(fā)生。我礦本著高標(biāo)準(zhǔn)、現(xiàn)代化要求建設(shè)，為滿足礦井綜合自動(dòng)化生產(chǎn)之需要，原有的斜巷跑車防護(hù)裝置已跟不上現(xiàn)代化礦井生產(chǎn)之需。隨著工作面向深部開(kāi)采，井下的軌道斜巷運(yùn)輸越來(lái)越多、運(yùn)輸距離越來(lái)越長(zhǎng)，這就對(duì)斜巷的安全運(yùn)輸提出了更高的要求。針對(duì)我礦原有的斜巷跑車防護(hù)裝置在使用過(guò)程中出現(xiàn)的一些不足，為滿足礦井綜合自動(dòng)化生產(chǎn)需要，借鑒我國(guó)在跑車防護(hù)領(lǐng)域中不斷更新的先進(jìn)技術(shù)，經(jīng)過(guò)多方考察論證、舉一反三。我礦對(duì)22采區(qū)、31采區(qū)斜巷運(yùn)輸應(yīng)用了一種新型的FJB-A型雙余度跑車防護(hù)裝置，采用航空領(lǐng)域

3、的雙余度設(shè)計(jì)理念，使該裝置具有精度高、安全可靠、響應(yīng)靈敏、維修量小等諸多優(yōu)點(diǎn)，具有較高的推廣價(jià)值。第二章 FJB-A型雙余度常閉式斜巷跑車防護(hù)裝置的組成與工作原理2.1結(jié)構(gòu)： 該裝置由五部分組成：FJB-A型雙余度常閉式斜巷跑車防護(hù)裝置傳感器、FJB-A-K型雙余度常閉式跑車防護(hù)裝置控制器、FJB-A-X型吸能器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、鋼絲繩等組成。安裝工程示意圖，見(jiàn)圖。（圖I）2.2工作原理FJB-A型雙余度常閉式斜井跑車防護(hù)裝置采用軌道雙傳感器型，即在軌道上安裝了2個(gè)傳感器，分別為“SA”和“SC”，電氣總體原理框圖，見(jiàn)圖所示。執(zhí)行電 機(jī)PLC控制器接口板PLC控制器電機(jī)控制主接觸器故障報(bào)警顯示器 裝

4、置上電后，PLC控制器將產(chǎn)生24V的直流電，通過(guò)PLC控制器接口板使四個(gè)傳感器處于等待工作狀態(tài) ，同時(shí)PLC將自動(dòng)判別擋車欄是否下放到位，如果沒(méi)有下放到位，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)將擋車欄自動(dòng)下放到位,故障報(bào)警顯示器紅燈點(diǎn)亮。當(dāng)有礦車下行通過(guò)傳感器SA時(shí)，傳感器SA將檢測(cè)到的礦車下行通過(guò)的信號(hào)傳遞給PLC控制器，PLC控制器將完成對(duì)礦車運(yùn)行速度是否正常的判定，若礦車運(yùn)行速度在正常的速度范圍內(nèi)，PLC控制器將控制電機(jī)正轉(zhuǎn)完成上提擋車欄操作，紅燈熄滅，黃燈點(diǎn)亮，擋車欄上提到上限位傳感器SE，SE將發(fā)出上提擋車攔到位信號(hào),停止上提擋車欄，故障報(bào)警顯示器綠燈點(diǎn)亮；當(dāng)?shù)V車下行通過(guò)軌道傳感器SC后，軌道傳感器SC將發(fā)

5、出礦車下行通過(guò)擋車欄信號(hào),PLC控制器將控制電機(jī)反轉(zhuǎn)進(jìn)行下放擋車欄，同時(shí)熄滅綠燈，點(diǎn)亮黃燈，下放到下限位傳感器SF后,控制器控制停止下放擋車欄，故障報(bào)警顯示器紅燈點(diǎn)亮；若礦車速度超出正常運(yùn)行速度時(shí)，PLC不動(dòng)作，擋車欄保持放下的位置即常閉狀態(tài)，對(duì)礦車進(jìn)行有效攔截，保障了巷道下部設(shè)備和人員的安全。當(dāng)?shù)V車上行經(jīng)過(guò)軌道傳感器SC時(shí)，軌道傳感器SC將發(fā)出礦車上行通過(guò)信號(hào)，PLC電控制器控制上提擋車欄，故障報(bào)警顯示器紅燈熄滅，點(diǎn)亮黃燈，擋車欄上提到上限位傳感器SE，SE將發(fā)出上提擋車攔到位信號(hào), 停止上提，故障報(bào)警顯示器熄滅黃燈，點(diǎn)亮綠燈；這時(shí)礦車?yán)^續(xù)上行經(jīng)過(guò)軌道傳感器SA，軌道傳感器SA將發(fā)出礦車上行

6、通過(guò)擋車欄信號(hào)，PLC控制器將控制電機(jī)反轉(zhuǎn)完成下放擋車欄，下放到下限位傳感器SF后，停止下放，故障報(bào)警顯示器紅燈點(diǎn)亮。由于某種原因，使該裝置供電系統(tǒng)停電，此時(shí)，如礦車處于井底車場(chǎng)，當(dāng)供電恢復(fù)后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)完成礦車是上行還是下行的判定，保證了整個(gè)裝置正常工作。如果由于某種原因，下放擋車欄或上提擋車欄在規(guī)定時(shí)間內(nèi)未檢測(cè)到限位信號(hào)，PLC將自動(dòng)使電機(jī)斷電停止工作，并發(fā)出報(bào)警，點(diǎn)亮七彩報(bào)警燈，使系統(tǒng)得到保護(hù)。該跑車防護(hù)裝置采用軌道雙傳感器采集信號(hào)，且可實(shí)現(xiàn)和絞車總電門(mén)互鎖聯(lián)動(dòng)，即絞車通電，該裝置就通電工作；絞車斷電，該裝置就斷電停止工作。絞車房安裝有該裝置的聲光故障報(bào)警顯示器，裝置有故障時(shí)監(jiān)控箱立即給

7、出報(bào)警信息，并且發(fā)出聲光報(bào)警，通知絞車操作人員采取必要的措施。人車功能的操作：將故障報(bào)警顯示器上的“人車”按鈕開(kāi)關(guān)，按下時(shí)，擋車欄若在下限位將自動(dòng)提升至上限位SE，處于開(kāi)啟狀態(tài)；若擋車欄本身處于上限位則擋車攔不動(dòng)，此時(shí)，傳感器信號(hào)被屏蔽，擋車攔保持開(kāi)啟狀態(tài)并鎖定，可安全行駛?cè)塑?。走完人車后，將“人車”按鈕按起，此時(shí)，擋車攔自動(dòng)下放到關(guān)閉狀態(tài)（示意圖如下）。第三章 主要技術(shù)特征及創(chuàng)新點(diǎn)3.1 主要技術(shù)特征3.1.1型號(hào)意義F J B - A 設(shè)計(jì)序號(hào) 常閉式 隔爆兼本安 防護(hù)裝置3.1.2主要技術(shù)參數(shù)控制器電源：AC660V/380V或AC127V(10%) 本安最高開(kāi)路電壓：DC21V 本安最

8、大短路電流：90mA傳感器供電電壓：DC24V 本安最高開(kāi)路電壓：DC22V 本安最大短路電流：20mA提升機(jī)電源電壓：380/660VAC(10%) 提升電機(jī)功率：1.52.2kw 最大提升重量：100300kg定時(shí)精度：1msFJP-B-A-X吸能器制動(dòng)距離：10m 吸能器阻力值：60kN 吸能量：2MJ3.2 創(chuàng)新點(diǎn)采用了多項(xiàng)抗干擾措施，并且將航空領(lǐng)域的雙余度技術(shù)應(yīng)用在本系統(tǒng)中，國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，使系統(tǒng)的壽命延長(zhǎng)，可靠性大幅提高；采用先進(jìn)的PLC控制和軌道傳感器測(cè)速，使時(shí)間得測(cè)量達(dá)到1ms、速度測(cè)量達(dá)到0.01m/s的精度，提高了系統(tǒng)控制的準(zhǔn)確度；具有故障報(bào)警、擋車欄狀態(tài)指示、人車和貨車分別控制

9、，功能強(qiáng)大，控制方便；艦載機(jī)著陸的柔性減速吸能器設(shè)計(jì)，技術(shù)領(lǐng)先，吸能量大，使礦車的損壞程度降到了最低；控制系統(tǒng)具有自檢功能，對(duì)各部件的工作情況進(jìn)行巡檢，特別是對(duì)擋車欄（車擋）的位置自檢，最大限度地避免了系統(tǒng)的誤動(dòng)作，對(duì)于跑車脫軌能進(jìn)行有效地?cái)r截。第四章 安裝調(diào)試4.1安裝位置的確定防護(hù)位置的確定L=(E-1/2mV2)/mg(sin-cos)式中：L斜坡長(zhǎng)度， 單位：m； m滿載串車質(zhì)量， 單位：kg； E串車動(dòng)能， 單位：J，取E=1.2MJ； 斜坡軌道的傾角； 串車運(yùn)行阻力系數(shù)， 取=0.0150.02； g重力加速度， 取g=9.8m/s2 ；V串車下放初速度5m/s。安裝時(shí)根據(jù)上表確定

10、防護(hù)距離，表中未列出的的巷道傾角及礦車質(zhì)量，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況按照公式進(jìn)行計(jì)算理論防護(hù)距離，安裝防護(hù)裝置時(shí)，對(duì)于長(zhǎng)距離的斜巷，應(yīng)采取多套防護(hù)裝置，分擋防護(hù)的方式。由于擋車欄存在開(kāi)啟提前量，將形成防護(hù)盲區(qū)，在盲區(qū)跑車時(shí)，會(huì)增加下一道防護(hù)裝置的沖擊能，因此在第二道防護(hù)裝置設(shè)計(jì)的防護(hù)距離中減去這個(gè)盲區(qū)為實(shí)際安裝距離，即下一套擋車欄安裝距離L1=L8V，；其中8為擋車欄開(kāi)啟時(shí)間（s），V為礦車運(yùn)行速度（m/s）。即確定斜巷內(nèi)所需裝置FJB-A型跑車防護(hù)裝置的數(shù)量。注意：擋車欄的安裝應(yīng)保證裝置正常工作及有效防護(hù)，并處于常閉狀態(tài)。傳感器（SA、SC）的位置確定： A段距離的確定取上變坡點(diǎn)下大于一列車長(zhǎng)度裝置“

11、SA”傳感器，考慮到擋車欄打開(kāi)提前量，傳感器安裝距擋車欄8V處（8為提升時(shí)間，V為礦車速度）；若有偏口或岔道一定要錯(cuò)開(kāi)偏口岔道不小于15米裝置，推薦取上變坡點(diǎn)下30米處裝置SA傳感器。 “SA”傳感器到吸能器的距離s（B段）因?yàn)椋篎JB-A型跑車防護(hù)裝置的提升機(jī)將擋車欄從下限位提升到2.2米的高度的時(shí)間約為67s.為了提高安全系數(shù)一般取9s。所以：s=TVmax，其中Vmax為絞車正常運(yùn)行時(shí)的最大速度，同理“SC”傳感器到擋車欄的距離（C段）的計(jì)算同“SA”。注： “SA”、“SC”傳感器確定裝置位置時(shí)一定要錯(cuò)開(kāi)偏口或岔道大于15米。 軌道的截取及鉆孔在確定好裝置“SA”、“SC”位置處（盡量

12、選擇不放在水溝的一側(cè)），軌道道筋板上確定傳感器安裝的水平位置，先量取礦車輪沿的高度，用礦車輪沿高度27.5mm+38mm作為軌道面向下安裝傳感器的水平的距離，然后從軌道面向下量此距離，即確定在軌道上水平安裝傳感器座的打孔位置，進(jìn)行打孔。用1820的鉆頭在水平方向，左右打兩個(gè)孔，使兩個(gè)孔之間中心距離為136mm，孔打好后，將傳感器安裝座用M1650的螺栓固定在軌道內(nèi)側(cè)，保證傳感器安裝座水平，調(diào)整傳感器頂面與礦車輪沿之間距離為38mm。4.2 吸能器的位置及裝置在巷道與軌道之間挖基礎(chǔ)，將吸能器放入基礎(chǔ)中，吸能器開(kāi)口方向及離軌道的距離尺寸根據(jù)巷道布置所定，澆注吸能器時(shí)吸能器中心應(yīng)垂直斜坡面地腳螺栓裝

13、置在吸能器固定孔，地腳螺栓頭部露出4-5扣，然后用混凝土（砼15）一次澆注完成，待基礎(chǔ)完全凝固后再上緊地腳螺栓上的螺母。然后先取26的鋼絲繩兩根（左右吸能器各一根）與吸能器繩輪用U型卡子緊固。繩輪上的繩頭不宜留的過(guò)長(zhǎng)（第一個(gè)U型卡子留出繩頭30mm左右），盤(pán)繩前需將鋼絲繩在巷道中拉直擺順，吸能器盤(pán)繩應(yīng)緊密，排列有序，不得有松弛，壓繩現(xiàn)象。吸能器盤(pán)繩留出繩長(zhǎng)約2m，應(yīng)等距，（做繩環(huán)用），誤差不得大于40cm，后取適量黃油涂于軸頭和鍵槽內(nèi)，將繩輪緊固。再將留出的繩在距吸能器繩輪護(hù)罩1m處對(duì)折，用26#繩卡將對(duì)折的鋼絲繩在緊貼護(hù)罩卡緊，再每隔250mm向?qū)φ厶幘鶆蚩ㄈ齻€(gè)繩卡并緊固，將折回多余的鋼絲繩

14、頭留在吸能器繩輪護(hù)罩外側(cè)或去掉。做好吸能器盤(pán)繩后，在行人側(cè)將另外三根繩穿過(guò)吸能器繩的繩環(huán)，折回1m，從打折處開(kāi)始每間隔250mm打一個(gè)繩卡。然后將三根繩的另外一端穿過(guò)另外一個(gè)吸能器的繩環(huán)，打折卡四個(gè)繩卡。應(yīng)注意攔車網(wǎng)繩與吸能器的調(diào)節(jié)，不宜過(guò)松、過(guò)緊。4.3 橫梁、收放絞車導(dǎo)向滑輪的裝置及連接在吸能器下方35米處做垂線定橫梁（25槽鋼）位置，橫梁的平面平行于水平面，但必須確保橫梁上面距巷道頂部尺寸大于450mm，以保證收放絞車的正常裝置與維護(hù)。定好位置量好距離尺寸,在地面上截好槽鋼，加工好槽鋼。在巷道兩側(cè)上方對(duì)應(yīng)的地方挖洞，將橫梁嵌入洞內(nèi)用混凝澆注待干后，用U型卡子將提升機(jī)構(gòu)固定在橫梁的上面，并

15、使收放絞車的減速繩輪中心與軌道中心在一條垂線上。4.4 攔車網(wǎng)的編制、吊掛、繩輪的連接 先用5的小鐵鏈2根（間距是1300mm，鐵鏈長(zhǎng)度視橫梁高度及擋車攔距軌面高度而定）提前分別在兩根小鐵鏈上均勻分布焊接5個(gè)18的螺母，然后將兩根鐵鏈的一頭用12鐵絲緊固在25槽鋼上，另一頭用繩卡卡在網(wǎng)架最上面一根鋼管的吊鏈上，使網(wǎng)架最下面的鋼管距軌道面垂直距離為300mm并讓網(wǎng)架吊掛保持平衡。用一根用8的鋼絲繩一頭穿到收放絞車?yán)K輪上一個(gè)導(dǎo)向槽中用繩卡卡牢，并將鋼絲繩在繩輪上順時(shí)針或逆時(shí)針緊密整齊的盤(pán)繞35圈后抽出繩頭將繩頭引至焊接在25#槽鋼上其一滑輪上穿過(guò)滑輪將鋼絲繩引至網(wǎng)架最下面一根鋼管上用繩卡卡牢。另用

16、一根8的鋼絲繩一頭穿到收放絞車?yán)K輪上另一個(gè)導(dǎo)向槽中用繩卡卡牢，并將鋼絲繩在繩輪上逆時(shí)針或順時(shí)針緊密整齊的盤(pán)繞35圈后抽出繩頭將繩頭引至焊接25#槽鋼上另一滑輪上穿過(guò)滑輪將鋼絲繩引至網(wǎng)架最下面一根鋼管的吊鏈上用繩卡卡牢靠.。然后托起26的鋼絲繩用鐵絲繞扎在網(wǎng)架每一根鋼管上，并將鐵絲接頭處理平滑。4.5電控箱、聲光監(jiān)控箱的裝置在收放絞車附近兩側(cè)的巷道壁選擇沒(méi)有滴水的地方做架子或打錨桿將電控箱固定牢靠即可。根據(jù)絞車房操作臺(tái)選擇裝置報(bào)警監(jiān)控箱的位置，盡量擺放在醒目易于司機(jī)觀察的地方。4.6電氣連接圖裝置各部分安裝好后，按照設(shè)計(jì)要求，正確連接裝置各部件，連接完成后，認(rèn)真核對(duì)，確保連接無(wú)誤情況下，加電調(diào)試

17、。4.7調(diào)試（1） 將以上部件準(zhǔn)確裝置完畢，方可進(jìn)行通電。（2） 試送電。手動(dòng)模擬正常行車，用金屬器具在SA傳感器工作面滑動(dòng)兩下，或在SC傳感器滑一下，此刻收放絞車提升時(shí)繩輪的旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)與預(yù)繞繩的方向相同，否則應(yīng)立即斷電，重新調(diào)整相序。（3） 根據(jù)繩輪提升、下放的方向在絲桿上定好上、下限位（即SE、SF）傳感器的位置。（4） 所有部件均調(diào)試正常后，送電，再次進(jìn)行一次人工模擬裝置試驗(yàn)，具體方法如下：上電5秒后，用金屬器具在SA傳感器工作面滑兩下，擋車欄將自動(dòng)打開(kāi)，當(dāng)擋車欄提升到接觸上限位傳感器SE時(shí)，擋車欄自動(dòng)停止向上提升，然后再用金屬器具在SC傳感器工作面滑動(dòng)兩下， 擋車欄又自動(dòng)下放，擋車欄下

18、放到接觸下限位傳感器（SF）時(shí)，自動(dòng)停止下放，即完成一個(gè)下行車過(guò)程。用金屬器具在SC傳感器工作面滑動(dòng)兩下，擋車欄自動(dòng)打開(kāi)，當(dāng)擋車欄提升到接觸上限位傳感器SE時(shí)，擋車欄自動(dòng)停止向上提升，然后再用金屬器具在SA傳感器工作面滑兩下，擋車欄又自動(dòng)下放，擋車欄接觸下限位傳感器SF時(shí)，自動(dòng)停止下放，即完成一個(gè)上行車過(guò)程。當(dāng)手動(dòng)模擬調(diào)試一個(gè)完整的下、上行車過(guò)程無(wú)誤時(shí)，即可進(jìn)行礦車實(shí)際提放試驗(yàn)。當(dāng)?shù)V車實(shí)際試驗(yàn)一切程序正常時(shí)，裝置可投入正常使用。若出現(xiàn)程序混亂，可斷電一次，重新送電，程序?qū)⒆詣?dòng)恢復(fù)正常，無(wú)須調(diào)相。第五章 調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及解決辦法現(xiàn) 象問(wèn) 題解決辦法系統(tǒng)不動(dòng)作660(380)VAC電源沒(méi)有，PLC沒(méi)得電接上電源交流接觸器觸點(diǎn)接觸不良換交流接觸器傳感器引線斷換傳感器或?qū)嚅_(kāi)處重接電控箱有故障返廠修理接線端接觸不良檢查接線端，重新接上電機(jī)與減速機(jī)連接不同軸重新對(duì)接控制程序錯(cuò)亂停電重新上電執(zhí)行機(jī)構(gòu)不工作AC660(380)V電源沒(méi)有接上電源電動(dòng)機(jī)線圈故障換線圈減速機(jī)齒輪摩損換減速機(jī)傳感器故障裝置不良調(diào)整位置引線斷換傳感器控制器故障電路板元器件損壞重新選購(gòu)第六章 結(jié) 語(yǔ)FJB-A型雙余度常閉式跑車防護(hù)裝置的應(yīng)用，將航空領(lǐng)域領(lǐng)域的雙余度技術(shù)應(yīng)用在本系統(tǒng)中，國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，首次采用先進(jìn)的PLC控制和軌道雙傳感器測(cè)速，結(jié)束了煤礦井下無(wú)全自動(dòng)常閉式跑車防護(hù)裝置的歷