乘人猴车安全节能技术研究及应用

王丛金

（河南煤业化工集团永煤公司 陈四楼煤矿，河南 永城 476600）

1 前言

陈四楼煤矿原乘人猴车主要结构由电控箱、三项异步电动机、平面二次包络环面蜗杆减速器、机头固定装置、驱动轮、迂回轮组件、托压轮组件等部件组成。

改造前猴车型号与基本参数：

运输速度：1.21m/s 驱动轮直径：1.6m

钢丝绳直径：Φ24mm 钢丝绳牵引力（最大）：25.4KN

整绳破断拉力：346.03KN 配备减速器传动比：50

电动机功率：55kW 额定转速：590r/min

2 项目的提出

陈四楼煤矿南五猴车系2007年安装产品，安装至今一直处于运转状态，期间一共进行过两次检修，在长期的使用中存在如下较多问题：

（1）无轮边制动器，无法正常对猴车进行制动，停机时只能靠控制台和沿线急停装置，而急停装置又容易对减速机造成损坏。

（2）电机驱动力不足，乘车人员多时，无法启动。

（3）运行速度快，人员无法正常下车。

（4）猴车没有自启动功能，若司机脱岗，则人员无法按时乘车。

（5）电机没有软启动。升井时，个别乘车人员身心疲惫，注意力不集中。而设备运转时，电机启动速度快，因乘车人员自身惯性较大，很容易甩倒。

（6）平面二次包络环面蜗杆减速器在运转过程中震动大、噪音大。

（7）猴车市场混乱不规范。因为市场不规范、监管不到位、厂商间的恶意竞争，导致市场上充斥着以次充好的猴车产品，猴车质量和安全性能难以得到保证。

猴车故障频繁发生，造成人员不能按时升井，使矿井正规循环受到很大的影响。为使设备达到本质安全型，确保安全生产，并实现节能降耗，陈四楼煤矿对南五猴车制动系统和电控系统进行改造：制动部改造成低速端制动器和高速端制动器，减速机部分改造为全液压调速方式。

3 研究方案

3.1 液压驱动部分

3.1.1 驱动轮的正常运转对猴车安全运行起着至关重要的作用。

旧的驱动轮因缺少制动器而不具备安全停车条件。新安装的驱动轮有两个制动器，一是安装于减速机内的高速端制动器，作为减速机附带配件的高速端制动器由多片制动片组成，作用于行星减速机输入端。高速端制动器由液压站提供压力油，开启压力通过调节压力调节阀来调定,其开启压力一般在2～5MPa 左右。二是安装在驱动轮边的低速端制动器（盘式制动器），为防止高速制动器失效不能对乘人装置进行有效地制动，避免乘人因无法停车而受到伤害，因此在驱动轮盘上安装低速端制动器，低速端制动器由液压站提供压力油，工作方式为碟簧制动，液压松闸，液压开启压力为8～10MPa。盘式制动器具有重量轻、体积小、惯量小、结构紧凑、安全可靠、动作迅速、制动压力可调、方便安装和维修等优点。在猴车运行中，双制动的优点是，若一副制动器失效，另一副制动器可以立即作用，避免了出现人身伤亡事故。

3.1.2 拆除老的减速器传动装置，安装新的液压控制系统。

原减速器传动装置由一个55KW 电机和平面二次包络环面蜗杆减速器构成。升级后的液压控制系统包括电动机、散热器、油泵、主泵变量控制阀组、速度保护控制器、温度保护控制器、张紧制动控制阀组，液压泵站通过液压泵将电能转换为液压能，给驱动部提供动力。驱动部分工作和低速端轮边制动器以及张紧油缸所需液压油由泵站提供。由于升级后的液压站采用了双动力模式，因而可以有效保证猴车的稳定工作。此外，当液压泵站最高工作油温超过70 °C 时，温度控制器使泵站自动停止工作。液压系统主油泵以电机为驱动运转时，主油泵的A、B 口与马达A、B 口相连接。补油泵在为马达及油泵的泄漏补充油液的同时还给油泵和马达冲洗降温。此时，工作中的油泵向马达输出压力油，并通过马达旋转带动驱动轮转动。因油泵输出压力油的流量大小决定马达转速的大小,改造后可以人为调节猴车油泵输出压力油的流量大小,进而使猴车运转速度变为可调节式,最终实现软启动效果。

改造前的猴车在机尾迂回轮部，没有自启动功能，改造后的迂回轮部安装了红外传感器，当有人员通过传感器正下方时，猴车会自行启动，达到人员上下方便、不用等待、随到随乘。

3.2 电气部分改造

升级前的猴车电控系统保护功能少，无法为乘车人员提供足够的安全保障。新安装的ZRD1/127 乘人装置用电控装置以PLC 为电控核心，通过CAN 总线控制远程数据采集与通讯及继电器隔离控制输出，不仅可以实现0.1 秒内安全保护停车，还能具备打点、对讲、及运行状态与故障的采集、显示和语音报警等功能。

改造后的电控系统有如下优点：

（1）保护功能全面，安全可靠，本安型汉字滚动显示屏操作简单，方便人员操作。

（2）安装简单，电缆和信号线用量少，由于实现了PLC控制，只要通上电源，即可自动运行、自动停止，自动检查故障，可靠度高，确保了人员的安全。

（3）节电效果显著，由于老控制系统无自启停功能，造成乘人装置空转，改造后的系统根据人员的数量来控制运行时间，完全杜绝了猴车的空转现象，达到节能降耗效果。

4 技术关键

（1）增加盘式制动器和高速端制动器。

（2）将减速机传动改造成液压传动。

（3）完善PLC 控制系统增加多项保护功能。

5 效果评价

改造后，新的猴车装置设备先进，具有结构紧凑、合理科学、操作方便，重量轻、动作灵敏、安全性好等优点，便于猴车自动化运转。

5.1 电量节约

从运行后的使用情况来看，设备升级改造后每天用电量605 度（根据三八制人员上下班时间），较改造前每天用电1320度（原猴车没有自动启停功能，全天24小时运转），每天可节约用电715 度， 费用512.26 元（详见表1）。初步预计年节约用电量可达257400 度，可节约电费约18.7 万余元。

表1 设备改造前后用一天用电量

5.2 配件节约

南五乘人猴车钢丝绳总长度2240 米，价值4 万元，更换时间为12个月，平均月损耗3333 元。液压控制系统运转后，钢丝绳每日运行11小时，年运行约6个月，年节约损耗费2 万元。由于采用软启动功能，猴车启动时可减少对猴车轴承的冲击性损害，因而每月可减少相应配件费, 猴车轮及其配件240 套，总价值4 万元，更换时间为5个月，月损耗9000 元，新设备投入后，更换延长时间到9个月，月损耗降至6000 元，年节约费用3.6 万元。

除了节约电量和配件外，由于全系统采用 PLC 集中控制，简单方便，使猴车运行的安全性能大大提高。设备改造后，运行顺畅，可实现乘车人员随到随乘。既保证了南五采区生产系统的正规循环，也大大减轻了猴车检修人员的劳动强度。此外，新采用的猴车液压制动方式及PLC 控制系统对未来井下减速机乘人装置的改造提供了有利的参考方案。

[1]刘稳、曹海洋等，矿井中猴车自动控制系统设计[J]，煤矿机械，2012年07期；

[2]郭激光，车集煤矿27 轨道猴车与液压绞车电控系统之间的闭锁改造[J]，工业设计，2011年11期；

[3]宋梁亮、葛笑寒，猴车系统使用与改造[J]，轻工科技，2012年09期。