双速绞车保护装置的改进设计

陈 强

（西山煤电屯兰矿， 山西 古交 030200）

1 工程概况

煤矿井下绞车是提升煤炭和矸石、下放材料、升降人员的重要运输设备，必须有深度指示器失效保护、盘形闸间隙保护、松绳保护等保护装置，同时要求保护装置具有高可靠性。以井下JYB-50×1.40S双速运输绞车为研究对象，在该绞车原有保护装置不动的情况下，另外将深度指示器失效保护、盘形闸间隙保护、松绳保护集成在一套单独系统中，由一个控制单元对这三种保护进行集中控制，并根据实用性高、安全可靠、成本低的原则，对该绞车保护一体化装置的安全性、实用性和现场试验进行分析。

2 设计方案及工作原理

2.1 深度指示失效保护

当绞车深度指示器的传动系统发生断轴、脱销等故障时，深度指示器失效保护装置能够实现自动断电、停车抱闸，避免事故的发生。从经济实用的角度出发，在对矿用绞车传统的机械式深度监控器结构不做改动的情况下，采用单片机和光电开关构成深度指示器失效保护是最理想的一种方法。

深度指示器的运行和绞车滚筒有严格的对应关系。把装在深度指示器传动链条的霍尔元件的脉冲信号与提升机发出的速度脉冲信号做比较，脉冲发生差异时表明两者不同步，即出现了深度指示器失效。而实际改造工作中，是将霍尔元件的脉冲信号与提升机的变频器发出的速度信号两者进行比较，当两者信号差大于规定值时，使对应的开关量输出继电器动作，切断绞车电控安全回路，从而起到了深度指示失效保护的作用。整个比较周期每秒一次，为防止保护误动作，将程序设置为连续两次出现不同步时，输出继电器动作，使保护动作更为可靠[1-2]。

2.2 闸间隙保护

煤矿绞车提升装置的盘形闸间隙保护装置总体设计目标是为了测量盘形闸衬与制动盘之间的动态工作间隙，当闸衬磨损后间隙超过差值时实现报警或断电，现在绞车普遍采用行程开关作为闸间隙检测装置，闸间开关监视制动器闸衬的磨损量，磨损超限可使开关动作井报警或断电由于行程开关自身结构、精确度不高，弹簧长期处于压紧状态，易产生疲劳断裂，当板张开时或板磨损到一定数值时，只能调整开关的大概位置，开关动作内部行程无法测得，造成与实际位置用衬磨损程度和闸间隙大小不符。在煤矿现场，由于设备精度的限制，原有绞车的闸盘精度低，端面跳动大，致使现有的行程开关无法调整，误动作频繁，影响绞车的正常运行，目前屯兰庄矿原有的闸间隙保护均使用这种行程开关保护装置，但由于闸盘的偏摆，行程开关无法调整，在较车运行中，个别地方的间隙有可能大于2 mm[3]，为此，新设计的间隙保护采用位移传感器，同时将测量闸盘两面的间隙总和作为判据，这样就把闸盘的偏摆误差考虑进去，便于调整，同时还设置有声光报警功能。

在具体设计中，由4对测点来测量间隙，每个测点都由一个电感式位移传感器来测量工作问隙，然后，由传感器输出0～5 V的电压信号，经过系统对该信号的处理来确定间隙的大小再将其信号转化为0～5 mm的距离显示到显示屏上[4]，8路测点的任何一路的工作间隙超过2 mm都要产生报警，每一路测点还要对应一个调零按键，按下此键可以将此时测量的工作间隙的数值写到掉电保护存储区中作为间隙参考值，下次读取的数据将与该值进行比较，把比较的差值显示到显示屏上，8测点组成4对，采用总间隙不超4 mm来确定报警值。

2.3 松绳保护

《煤矿安全规程》规定：缠绕式提升机应当设置松绳保护装置并接入安全回路和报警回路。在斜并提升中，绞车出现松绳现象的原因是：在升降物料进入变坡点时，矿车在并巷内掉道或被卡平巷松车时曲绳过长、过放等。

在斜井提升中，可能出现松绳现象，主要是在上提、下放物料进入变坡点时，或矿车在矿井内掉道或被卡等原因造成钢丝绳速度与较车速度不匹配而出现钢丝绳在滚筒上松弛、下落现象且矿车载荷速度加快，往往由于绳松而造成冲击致使钢丝绳损坏现有的绞车松绳保护一般采用的是行程开关成接近开关来实现的，即在绞车滚筒下方设置传导钢丝绳，传导钢丝绳一端固定在基础上，另一端固定一个行程开关。当提升钢丝绳下垂时会下压传导钢丝绳，传导钢丝绳拉动行程开关，行程开关常闭触点断开安全回路，使提升机进行安全制动，采用行程开关实现松绳保护的方式存在缺陷，主要是表现在：钢丝绳与行程开关的距离不好调整，如果间距过小会引起频繁停车，间距过大时，即使松绳也很难使行程开关动作；同时，行程开关在长期使用下会有接点接触不良的现象，造成绞车的误动作而出现停车，本装置采用双光束红外对射探测器，其结构是收发成对组成，其原理是：探测器的发射器发出长波段红外LED，接收机收到红外光束后转为电信号输出至“保护一体机”，利用光束被阻断后接收机接收不到光信号而使保护动作开启，探测器探测方式为双光束同时遮断检验式，有效避免松绳保护的误动作。

3 一体化保护装置的结构和安装

该综合保护装置主机为1.5 mm厚的不锈钢板折压焊接而成，为密封防潮设计，显示窗口为厚的有机玻璃隔挡且密封防水，上部设有吊挂用提手，左、右、下侧共有16个接线喇叭口，要求所接电缆外径为48～12 mm，现场安装时可吊挂或固定在墙壁上，避免有淋水，且远离高压电缆、大型电机等有强磁场干扰的地方。闸间隙位移感应元件是通过一只L形脚铁固定在盘形闸体上，首先将L形脚铁焊接在盘形闸体上，并与闸瓦平行且保持5～7 cm的距离，再将感应元件固定在L形脚铁上，感应元件与绞车距离不大于4 mm。

4 结论

根据以上方案对井下JYB-50×1.40S双速运输绞车的电控系统进行了改造设计，试车时一次成功。该绞车一体化保护装置的设置简单、调试方便。正常的试验简单易行，原有的保护装置可以继续保留，新的一体化保护装置作为后备保护使用。从2018年5月以来，保护装置改进后的绞车在这一年多的运行时间内未发生任何故障，提高了绞车运行的安全性能。该装置的改进与应用也提高了煤矿检测仪器的智能化水平，这对保证提升机的安全运行起到十分重要的作用。