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.在提升過程中,一旦發(fā)生斷繩或連接裝置斷裂，將會造成跑車事故，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，放車時方準(zhǔn)打開?！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)、控制方便的全自動常閉式斜巷跑車防護(hù)裝置。而原有裝置存在以下問題：跑車防護(hù)裝置在發(fā)生跑車時，動作不靈敏，不可靠。（如擺桿式常開保險杠）；擋車裝置常開式，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，以上問題會造成斜巷軌道運(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采，井下的軌道斜巷運(yùn)輸越來越多、運(yùn)輸距離越來越長，這就對斜巷的安全運(yùn)輸提出了更高的要求。針對我礦原有的斜巷跑車防護(hù)裝置在使用過程中出現(xiàn)的一些不足，為滿足礦井綜合自動化生產(chǎn)需要，借鑒我國在跑車防護(hù)領(lǐng)域中不斷更新的先進(jìn)技術(shù)，經(jīng)過多方考察論證、舉一反三。我礦對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個傳感器，分別為“SA”和“SC”，電氣總體原理框圖，見圖所示。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PLC控制器接口板使四個傳感器處于等待工作狀態(tài) ，同時PLC將自動判別擋車欄是否下放到位，如果沒有下放到位，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)將擋車欄自動下放到位,故障報警顯示器紅燈點(diǎn)亮。當(dāng)有礦車下行通過傳感器SA時，傳感器SA將檢測到的礦車下行通過的信號傳遞給PLC控制器，PLC控制器將完成對礦車運(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,停止上提擋車欄，故障報警顯示器綠燈點(diǎn)亮；當(dāng)?shù)V車下行通過軌道傳感器SC后，軌道傳感器SC將發(fā)

5、出礦車下行通過擋車欄信號,PLC控制器將控制電機(jī)反轉(zhuǎn)進(jìn)行下放擋車欄，同時熄滅綠燈，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，故障報警顯示器紅燈點(diǎn)亮；若礦車速度超出正常運(yùn)行速度時，PLC不動作，擋車欄保持放下的位置即常閉狀態(tài)，對礦車進(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)過軌道傳感器SC時，軌道傳感器SC將發(fā)出礦車上行通過信號，PLC電控制器控制上提擋車欄，故障報警顯示器紅燈熄滅，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, 停止上提，故障報警顯示器熄滅黃燈，點(diǎn)亮綠燈；這時礦車?yán)^續(xù)上行經(jīng)過軌道傳感器SA，軌道傳感器SA將發(fā)出礦車上行

6、通過擋車欄信號，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，如礦車處于井底車場，當(dāng)供電恢復(fù)后，系統(tǒng)會自動完成礦車是上行還是下行的判定，保證了整個裝置正常工作。如果由于某種原因，下放擋車欄或上提擋車欄在規(guī)定時間內(nèi)未檢測到限位信號，PLC將自動使電機(jī)斷電停止工作，并發(fā)出報警，點(diǎn)亮七彩報警燈，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，且可實(shí)現(xiàn)和絞車總電門互鎖聯(lián)動，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警顯示器，裝置有故障時監(jiān)控箱立即給

7、出報警信息，并且發(fā)出聲光報警，通知絞車操作人員采取必要的措施。人車功能的操作：將故障報警顯示器上的“人車”按鈕開關(guān)，按下時，擋車欄若在下限位將自動提升至上限位SE，處于開啟狀態(tài)；若擋車欄本身處于上限位則擋車攔不動，此時，傳感器信號被屏蔽，擋車攔保持開啟狀態(tài)并鎖定，可安全行駛?cè)塑嚒Ｗ咄耆塑嚭?，將“人車”按鈕按起，此時，擋車攔自動下放到關(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型號意義F J B - A 設(shè)計序號 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定時精度：1msFJP-B-A-X吸能器制動距離：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，國內(nèi)首創(chuàng)，使系統(tǒng)的壽命延長，可靠性大幅提高；采用先進(jìn)的PLC控制和軌道傳感器測速，使時間得測量達(dá)到1ms、速度測量達(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，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，對各部件的工作情況進(jìn)行巡檢，特別是對擋車欄（車擋）的位置自檢，最大限度地避免了系統(tǒng)的誤動作，對于跑車脫軌能進(jìn)行有效地攔截。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斜坡長度， 單位：m； m滿載串車質(zhì)量， 單位：kg； E串車動能， 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)行計算理論防護(hù)距離，安裝防護(hù)裝置時，對于長距離的斜巷，應(yīng)采取多套防護(hù)裝置，分擋防護(hù)的方式。由于擋車欄存在開啟提前量，將形成防護(hù)盲區(qū)，在盲區(qū)跑車時，會增加下一道防護(hù)裝置的沖擊能，因此在第二道防護(hù)裝置設(shè)計的防護(hù)距離中減去這個盲區(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為擋車欄開啟時間（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)下大于一列車長度裝置“

11、SA”傳感器，考慮到擋車欄打開提前量，傳感器安裝距擋車欄8V處（8為提升時間，V為礦車速度）；若有偏口或岔道一定要錯開偏口岔道不小于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)行時的最大速度，同理“SC”傳感器到擋車欄的距離（C段）的計算同“SA”。注： “SA”、“SC”傳感器確定裝置位置時一定要錯開偏口或岔道大于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，左右打兩個孔，使兩個孔之間中心距離為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長（第一個U型卡子留出繩頭30mm左右），盤繩前需將鋼絲繩在巷道中拉直擺順，吸能器盤繩應(yīng)緊密，排列有序，不得有松弛，壓繩現(xiàn)象。吸能器盤繩留出繩長約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處對折，用26#繩卡將對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€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。做好吸能器盤繩后，在行人側(cè)將另外三根繩穿過吸能器繩的繩環(huán)，折回1m，從打折處開始每間隔250mm打一個繩卡。然后將三根繩的另外一端穿過另外一個吸能器的繩環(huán)，打折卡四個繩卡。應(yīng)注意攔車網(wǎng)繩與吸能器的調(diào)節(jié)，不宜過松、過緊。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輪上一個導(dǎo)向槽中用繩卡卡牢，并將鋼絲繩在繩輪上順時針或逆時針緊密整齊的盤繞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輪上另一個導(dǎo)向槽中用繩卡卡牢，并將鋼絲繩在繩輪上逆時針或順時針緊密整齊的盤繞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)絞車房操作臺選擇裝置報警監(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)計要求，正確連接裝置各部件，連接完成后，認(rèn)真核對，確保連接無誤情況下，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。手動模擬正常行車，用金屬器具在SA傳感器工作面滑動兩下，或在SC傳感器滑一下，此刻收放絞車提升時繩輪的旋轉(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，擋車欄將自動打開，當(dāng)擋車欄提升到接觸上限位傳感器SE時，擋車欄自動停止向上提升，然后再用金屬器具在SC傳感器工作面滑動兩下， 擋車欄又自動下放，擋車欄下

18、放到接觸下限位傳感器（SF）時，自動停止下放，即完成一個下行車過程。用金屬器具在SC傳感器工作面滑動兩下，擋車欄自動打開，當(dāng)擋車欄提升到接觸上限位傳感器SE時，擋車欄自動停止向上提升，然后再用金屬器具在SA傳感器工作面滑兩下，擋車欄又自動下放，擋車欄接觸下限位傳感器SF時，自動停止下放，即完成一個上行車過程。當(dāng)手動模擬調(diào)試一個完整的下、上行車過程無誤時，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，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詣踊謴?fù)正常，無須調(diào)相。第五章 調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)問題及解決辦法現(xiàn) 象問 題解決辦法系統(tǒng)不動作660(380)VAC電源沒有，PLC沒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_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)連接不同軸重新對接控制程序錯亂停電重新上電執(zhí)行機(jī)構(gòu)不工作AC660(380)V電源沒有接上電源電動機(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第六章 結(jié) 語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，國內(nèi)首創(chuàng)，首次采用先進(jìn)的PLC控制和軌道雙傳感器測速，結(jié)束了煤礦井下無全自動常閉式跑車防護(hù)裝置的歷