无极绳绞车深度指示器应用创新

王晓东，王润生，刘 鑫，谢乐乐

(汾西矿业集团高阳煤矿机电创新工作室，山西孝义032306)

1 创新背景

井下无极绳绞车担负着全矿井的生产材料和大型设备提升等重要任务，在矿井生产中居于重要的地位。因此确保井下无极绳绞车运行的安全高效尤为重要。否则，稍有不慎就有可能造成设备损失，甚至造成人员的伤亡。因此《煤矿安全规程》规定无极绳绞车须安装深度指示、过卷声光报警等装置。目前我矿井下部分无极绳绞车没有绞车深度指示、过卷声光报警等装置。绞车工作时绞车司机不知道梭车具体位置，不能及时预知变坡点、岔口，绞车过卷不能提前预警等。为了解决以上存在问题，机电区创新工作室对此进行了技术创新，自主研发设计了井下无极绳绞车深度指示器，具有实时显示梭车行走的位置、梭车过卷提前报警、过卷后自动停车等功能。

2 创新过程

2.1 改进思路

当绞车开车时，钢丝绳的压线轮处于运动状态，压线轮的转动距离与钢丝绳行走的距离相等，对压线轮转动距离进行检测计算便可知道梭车所在位置距离。

2.2 工作原理

无极绳绞车深度指示器安装在绞车房操控台上，整个装置由电源板、单片机控制板、显示屏、霍尔传感器、按键板等组成，其中单片机控制板为主要部件，主要功能都由单片机程序完成。

该装置使用交流127 V 供电，交流127 电源接入该装置的电源板上，经降压、整流、稳压后分别输出三路独立的直流电源，分别为 DC24 V、DC12 V、DC5 V，其中 DC24 V 供霍尔传感器及其外围电路使用，DC12 V 供继电器、喇叭等电路使用，DC5 V 供单片机及其外围电路使用。

霍尔传感器安装于无极绳绞车前方的钢丝绳的压线轮夹板上，磁钢用丙烯酸胶粘剂黏贴于钢丝绳的压线轮上，磁钢须等分均匀黏贴，确保霍尔传感器能够准确检测到磁钢。在压线轮上分别安装10 个或8 个磁钢，磁钢安装位置如图1 所示。

霍尔传感器检测到磁钢后信号经隔离放大后传输到单片机控制板，单片机程序对霍尔传感器的脉冲数进行统计计算，准确计算出梭车具体位置，并通过液晶显示屏实时显示出梭车具体位置。当计算出梭车位置超过梭车设置位置时，单片机输出信号启动报警电路并声光提示。深度指示器功能原理图如图2 所示。

图1 磁钢安装位置示意图

图2 深度指示器功能原理图

绞车司机可通过按键设置无极绳绞车参数，例如全行程、磁钢数等参数，从而使深度指示器可以使用在任何一部无极绳绞车上。绞车司机也可以输入设定深度，当单片机计算深度与设置值相同时输出一个继电器信号，若此继电器串入绞车控制回路，可实现绞车定点停车功能。当梭车行驶位置接近零点位置时，可声光提示绞车司机注意行车。当超过零点位置时，深度指示器除声光显示提示绞车外，还输出一个继电器信号。若把继电器信号传入绞车控制回路，可实现无极绳绞车强制停车，构成电气过卷保护。由于长时间运行，深度指示器深度指示与实际值会有一定误差，可通过按键输入实际值或通过绞车在零位时深度清零功能进行误差消除。以上功能都是通过软件控制实现的。

深度指示器的安装示意图如图3 所示。

图3 绞车深度指示器安装示意图

3 实施效果

新一采下组煤是我矿主要生产采区，各种设备、材料运输量大，在下组煤轨道无极绳绞车未安装深度指示器前，绞车司机通过打点来开停绞车，通过绞车运行时间来估算绞车运行位置，不能准确判断停车地点、变坡点、岔道等路段，绞车过卷保护由机械装置单独构成，造成多次矿车掉道、过卷、跑车等事故，给我矿安全生产带来安全隐患。绞车深度指示器安装后可最大限度避免此类事故的发生，使无极绳绞车运行更加安全。

经济效益:自主研发深度指示器后不仅可减少购置设备费用3 万元(购买每台3 万)，而且可减少事故造成的损失。

自主研发制作控制电路板(含程序)两套，传感器装置两套，共计5 000 元。

绞车深度指示器通过理论设计、实际制作，反复论证于2014 年6 月20 日安装投入使用后，经多次试验、调试，已达到安全、有效、可靠的运行。自主创新设计的绞车深度指示器不仅为我矿节约了购置设备费用，而且由于是自主研发设计也节省了后续的维护成本。此次技术革新也是为贯彻落实集团公司全面预算内部市场化的一次创新性工作。