主井防滑绳溜车保护装置技术探析

卓书杰

主井防滑绳溜车保护装置技术探析

卓书杰

立井防滑绳溜车保护装置采用先进技术使动力稳定可调，在滑绳、溜车状态下，即使提升机制动闸失灵，也能将钢丝绳可靠制动，而且不损绳；感力机械手依照滑绳、溜车状况，对钢丝绳进行智能抓捕；绞车房控制系统可直接监测提升机运行情况，一旦检测出滑绳、溜车状况，除声光报警外，执行机构在PLC控制下使机械手进入工作状态，完成智能抓捕动作。结构简单，动作灵活，安装方便，不需要改动原有系统，可直接安装，能够很好地与现行提升系统配合使用。此技术克服提升机的技术缺陷，完善提升机的保护设备。提高摩擦提升的可靠性，提高设备的利用效率，充分发挥提升设备的潜力，延长提升设备的使用寿命，对保证煤矿提升安全有着十分重要的现实意义。

立井提升；防滑绳溜车保护装置；安全可靠；意义重大

Shaft hoisting; Antiskid rope brake protection device; Safe and reliable; great significance

1 概述

我国立井提升有单绳缠绕和多绳摩擦两种形式。单绳缠绕式提升是利用钢丝绳在滚筒上缠绕和放出，实现容器的提升和下放，由于提升高度和最大载荷的增加，受现有钢丝绳的制造能力和滚筒容绳量的限制，所以仅适用于浅井和中等深度的矿井；多绳摩擦式提升是将多根钢丝绳搭在摩擦轮上，利用摩擦力传动钢丝绳用以升降容器，与单绳缠绕式提升相比，体积和重量要相对小，解决了钢丝绳直径和摩擦轮直径过大的问题，且不存在提升高度增加而增大的问题。随着现代化矿井产量和开采深度的增加，单绳缠绕式提升已不能满足安全生产的需要，因此多绳摩擦式提升被广泛应用，已成为我国立井提升的主要形式。摩擦式提升能够适合矿井高产高效的特点，但是它在提高提升效率的同时，也带来了一些安全隐患，其中滑绳、溜车事故就是比较常出现的一种。

所谓滑绳、溜车就是提升钢丝绳与摩擦轮产生高速相对滑动从而导致的恶性事故。在很多矿井增产增效、延长提升时间、增加提升能力的条件下，滑绳事故时有发生，已成为困扰生产、影响安全的一大隐患。虽然摩擦提升钢丝绳与摩擦轮衬垫之间有足够的摩擦力维持着提升钢丝绳与摩擦轮的同步运行，但是由于外界不确定因素的影响，提升钢丝绳与摩擦轮衬垫的摩擦轮的摩擦力会发生显著降低，影响提升机的可靠性，此外一旦某种外界因素冲击钢丝绳系统(例如提升机的紧急制动)，也会导致系统的滑动力超出钢丝绳与衬垫的极限摩擦力，产生滑绳、溜车，对提升系统的安全运行构成严重威胁。

摩擦提升机是依靠钢丝绳与摩擦轮衬垫间的摩擦力来传递动力的，因此，它必然存在着摩擦传动失效（打滑）的弱点，其原因如下：①由于恶劣的工作环境的影响，使水和煤尘掺混产生石墨混合物，摩擦系数降低，造成钢丝绳滑动；②多绳提升各提升钢丝绳的张力不平衡，造成总摩擦力减小，提不动额定载荷，出现打滑；③现行摩擦提升机的制动装置仅能控制摩擦滚筒的运动，而无法控制滑动后钢丝绳的运动，一旦出现打滑可能导致严重的安全事故。因此，如何防止提升钢丝绳在摩擦轮上的滑动始终是摩擦提升技术研究的一项重要课题。

滑绳和溜车对提升系统产生的影响，以前没有从系统安全方面对其进行分析、研究，仅是在产生此类事故后，分析产生事故的原因，增加相应的措施，比如对立井提升系统采用定容装载，为保证张力差不超限，现在普遍改为定重装载，这些方法都不能从根本上解决滑绳及溜车问题，仅从事故防治的措施上采取了一些办法，没有建立从根本上杜绝事故的方法。近年来也有很多学者从防滑计算方法与提高摩擦系数方面入手解决摩擦提升机的防滑问题，尽管已取得了一定的成果，但是还具有一定的片面性和局限性，没有从根本上解决问题，达不到出现滑绳现象时对其进行安全制动的效果。

综上所述，研究设计出一套能够符合现场实际情况需要、行之有效的滑绳、溜车安全保护装置是十分必要的，是解除立井摩擦提升滑绳、溜车隐患的当务之急。

2 技术方案

防滑绳溜车保护装置制动力稳定可调，在滑绳、溜车状态下，即使提升机制动闸失灵，也能将钢丝绳可靠制动，而且不损绳；感力机械手依照滑绳、溜车状况，对钢丝绳进行智能抓捕；绞车房控制系统可直接监测提升机运行情况，一旦检测出滑绳、溜车状况，除声光报警外，执行机构在PLC控制下使机械手进入工作状态，完成智能抓捕动作。

防滑绳溜车保护装置结构简单，动作灵活，安装方便，不需要改动原有系统，可直接安装，能够很好地与现行提升系统配合使用。

2.1、主要性能特点

防滑绳溜车保护装置的电控系统能够准确判断提升系是否滑绳溜车，机械系统在接到指令后能够快速动作，在3秒内完成提升钢丝绳定力抓捕。本装置额定抓捕制动力为40tf，可根据各矿提升系统具体情况调定所需抓捕制动力。

2.2、结构特征与工作原理

防滑绳溜车保护装置由机械系统和电控系统两部分组成。

1）机械系统

如图1所示，机械系统主要由主体机架、活动机架、同步挡梁、丝杠传动机构、双楔式全自动卡绳装置等部分组成，此装置一套两组，分别控制正向及反向滑绳溜车。

图1 防滑绳溜车保护装置机械系统结构图

主体机架固定在井架上的基础梁上，其他机械部分与底座连接，工作时，步进电机带动丝杆传动机构旋转，双楔式全自动卡绳装置及同步挡梁在丝杆传动机构的驱动下，向提升钢丝绳处移动，当卡绳装置的中心与提升钢丝绳中心重合时，电机停止，卡绳装置的双楔式全自动感力机械手动作，卡住滑动的钢丝绳，实施定力抓捕、安全制动，且不会对提升钢丝绳产生损伤。

2）电控系统

电控系统主要由三部分构成：检测系统、控制系统、执行制动系统三部分组成。

检测系统是由位移传感器及速度传感器组成的传感组合，这些传感元件按一定要求安装在导向轮、主摩擦滚筒（摩擦轮）及高速电机轴上，分别获取速度，位移信号，此系统为控制系统中PLC提供原始测量数据，PLC根据已测数据和各种判断条件给出控制指令。检测系统除有检测功能外，还有通过原绞车控制回路获取相应信息的功能。

控制系统是由PLC对输入信息进行分析、判断并给出控制指令系统，此系统以PLC为核心，对检测信息进行分析、判断，并通过输出指令控制执行机构动作，完成具体操作。

执行部分以控制指令为动作信号，实现对滑绳、溜车事故的制动，为保证在滑绳或溜车状态下均可起作用，并能可靠制动。抓绳部分设计为双侧单向抓绳机构，此机构可实现模糊状态下的制动——也即无论是上提还是下放，只要出现滑绳、溜车均能可靠制动。并在PLC控制下，此机构可实现抓绳制动阻力与绳速的匹配关系。

检测控制功能原理：

本系统采用旋转编码器（分别安装在主导轮和摩擦轮上）提供给PLC进行分析判断；摩擦提升运行过程中安装在主导轮和摩擦轮上的两只旋转编码，只要有一只出现问题，摩擦提升溜车、滑绳综合保护系统发出警示信号并处于自保状态；

溜车摩擦提升运行过程中出现溜车的现象主要在以下四部分：

A、正常停车；B、非正常停车；C、装车；D、制动闸失灵。

制动保护系统工作原理：

对提升机提升绳滑动检测方法，已有较成熟的范例，在成熟技术基础上，力求在检测的准确度、可靠性上进一步提高，采用表决法、控制线路冗余法提高其可靠性。

执行机构是在步进电机推动下工作的，为保证执行机构在断电情况下也能参与工作，保证系统安全，此装置中采用UPS备用电源。

3 结语

防滑绳溜车保护装置制动力稳定可调，在滑绳、溜车状态下，即使提升机制动闸失灵，也能将钢丝绳可靠制动，而且不损绳；感力机械手依照滑绳、溜车状况，对钢丝绳进行智能抓捕；绞车房控制系统可直接监测提升机运行情况，一旦检测出滑绳、溜车状况，除声光报警外，执行机构在PLC控制下使机械手进入工作状态，完成智能抓捕动作。防滑绳溜车保护装置结构简单，动作灵活，安装方便，不需要改动原有系统，可直接安装，能够很好地与现行提升系统配合使用。

总之，防滑绳溜车保护装置彻底解除立井摩擦提升滑绳、溜车隐患的当务之急，保障了立井摩擦提升矿井安全提升。

淮北矿业集团 临涣煤矿 机电科，安徽 淮北 235136
Discussion of Main shaft sliding vehicle antiskid rope protection device technology

Zhuo Shujie
HuaiBei Mining (Group) Co.,Ltd., Huaibei 235136,China

Vertical slip rope slide protection device adopts advanced technology to dynamic stability adjustable, in the slippery rope, brake condition, even though the hoist brake failure, also can be steel wire rope and reliable braking, and does not damage the rope; force sensing mechanical hand in accordance with the slippery rope, brake condition, the wire rope intelligent capture; winch house control system can be directly monitored hoist operation, upon detection of the slippery rope, brake condition, in addition to the sound and light alarm, executive mechanism under the control of PLC make the manipulator into working state, complete intelligent capture action. Has the advantages of simple structure, flexible movement, convenient installation, no alteration of the original system, can be installed directly, can be very good and active promotion system with the use of.This technique overcomes the technical defects of hoist, improve the machine protection device. To improve the reliability of the friction hoist, improve the use efficiency of the equipment, give full play to the potential of hoisting equipment, prolong the service life of the hoisting equipment, ensure the coal mine safety has a very important practical significance.

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.10.096

卓书杰（1974-），男，助理工程师。1997年毕业于抚顺煤校，现在淮北矿业集团临涣煤矿从事机电设备管理工作。