...动器 夹绳器行保护装置SBH303

张亚伟

[摘 要]自主研制一套可应用于斜巷双滚筒缠绕式提升机的松绳保护装置，该装置由机械感应机构和报警信号电路组成。在提升机出现松绳状况时，装置的机械感应机构会灵敏动作，然后信号继电器得电发出松绳信号，告知提升机司机和维护人员。松绳保护接入提升机安全回路中，当松绳保护动作后，提升机自动切断安全回路，迅速停车抱闸并报警。

[关键词]缠绕式提升机 松绳保护 双滚筒 钢丝绳 斜巷

中图分类号：TM155 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）29-0065-02

1、研制背景

斜巷双滚筒缠绕式提升机适用于井下斜巷双轨道运输，提升机固定滚筒结实地固定在主轴上，游动滚筒则活套在主轴上，借助于离合器与主轴相连。两滚筒各缠绕一根提升钢丝绳并连接勾头，提升方式采用双边交替提升。钢丝绳是缠绕式提升系统的关键部件，也是易发生事故的薄弱环节，钢丝绳的使用状态直接关系到提升机正常运转和物料的正常提升。斜井缠绕式绞车钢丝绳松驰，会导致缠主轴、断绳等恶性事故的发生。因此在《煤矿安全规程》第四百二十七条中有明确规定：缠绕式绞车必须设置松绳保护装置并接入安全回路和报警回路，在钢丝绳松弛时能自动断电并报警。目前国内大部分斜巷缠绕式提升系统的松绳保护装置灵敏度及可靠性均不高。

由于国家对于松绳保护产品并没有详尽的规范和要求，行业内也缺乏权威和科学的设计制造先例作为参考依据，大屯煤电集团公司徐庄煤矿自主研制一套松绳保护装置，并在本矿西翼暗斜井加设使用，解决原提升系统缺乏松绳保护的难题。该矿西翼暗斜井全长1200米，在-400水平面上口安装一台双滚筒缠绕式提升机，用于-750水平和-400水平矸石、物料的输送。该项研究正是以生产实际为出发点，结合该矿西翼暗斜井提升机设备状况和使用环境，打破成规、拓宽思路，在行业中具备创造性、领先性、可普及性。

2、研制过程

2.1 初步设计

结合现场设备运行环境，观察松绳时钢丝绳的动作趋势，发现提升机在实际运行过程中钢丝绳松弛时会存在以下安全隐患：

1）松绳时会使滚筒整齐排列的钢丝绳发生乱绳、咬绳现象，使提升机的停车位置发生变化，有时还会碾压钢丝绳；

2）容器下放时松绳容易造成下放速度过快并产生冲击，损坏钢丝绳；

3）松绳造成多次频繁停车和启动，影响正常提升工作效率。

结合以上问题，将捕捉松绳趋势并在钢丝绳有松弛趋势时报警作为设计的思路。系统选用XJXBH型信号继电器作为松绳保护装置的核心。在滚筒的下沿300mm处横拉一根Φ12.5mm钢丝绳作为信号继电器的控制电极，提升钢丝绳固定在滚筒上作为信号继电器的另一个控制电极。当提升钢丝绳松绳时，就会碰到滚筒下面那根Φ12.5mm的钢丝绳电极，信号继电器回路闭合动作，能够达到保护动作的要求。将继电器接点接入安全回路，能够达到断开安全回路和报警的目的。

信号继电器的控制电路及工作原理如下图所示，以XJXBH型信号继电器为核心组成的控制电路可安装在司机操作台里面，变压器Tc接入127V信号电源，作为控制回路的总电源。控制回路分为开关电路和信号回路两部分，各自从变压器Tc取不同电压等级的电源。整流桥Vc1和Vc2分别接入Tc的不同触头，分别应用于开关电路和信号回路：整流桥Vc1输出的直流电压为恒定15V，作为开关电路的电源；Vc2输出的直流电压为恒定110V，作为信号回路的电源。V1、V2组成射极耦合双稳态开关电路，用于推动执行继电器K；R7和R8为附加电阻，起到分压的作用，防止直接短路造成人身触电的危险；R1是一个可调电位器，用以调整信号继电器动作的灵敏度（图1）。

当滚筒上的钢丝绳处于正常工作状态时，没有碰到提升机滚筒下方的钢丝绳电极，V1处于导通状态，V2处于截止状态，执行元件K处于无电释放状态，常开触点断开，指示灯和电铃不发出声光报警信号，接入本质安全回路的常闭触点闭合，安全回路正常吸合；当滚筒上的钢丝绳松弛到一定程度，以至于触碰到安装于滚筒下方的钢丝绳电极时，信号回路处于闭合状态，导致VC2的直流信号电压通过钢丝绳电极和R8加到V1管的基极上，使基极电位升高，V1处于截止状态，而V2迅速被导通，V2的集电极电流通过执行元件K的线圈，使其动作吸合，常闭接点断开、常开接点闭合，指示灯和电铃发生声光信号的同时切断提升机的安全回路。提升机安全回路被断掉后，制动液压站迅速施加安全制动，使提升机停车抱闸，此时司机通过声光报警和现场状况能够很容易判断出提升机松绳，能够及时汇报和处理，将影响控制在最小状态。

2.2 方案论证

该方案经过现场试验，能够在发生松绳状况时及时切断提升机安全回路，但该方案存在一定的问题和不足。现场由于提升机两个滚筒的出绳方式不同，固定滚筒采用上出绳方式，而游动滚筒采用下出绳方式，这样才能保证在两滚筒同轴同向运转的情况下，两勾头分别上行和下行。正常提升时，游动滚筒钢丝绳即位于固定滚筒钢丝绳下方。设想固定滚筒侧出现松绳状况，钢丝绳刚好触碰到信号继电器的控制电极时，游动滚筒侧的钢丝绳由于位置较低，原本并未松弛的钢丝绳也有可能触碰到控制电极，造成误动作。综上所述，由于两滚筒侧钢丝绳高度不一致，导致该装置的控制电极对于两滚筒松绳监测的灵敏度不同，为判断松绳带来阻碍。

另外，Φ12.5的钢丝绳电极由于是柔性材料，随着时间的推移容易产生松弛現象。加之钢丝绳在潮湿环境下容易沾染灰尘和锈蚀，容易导致装置灵敏度显著下降。因此初设方案虽然达到预期目标和效果，但无法经受现场设备条件和生产环境的考验，需要进行改进和优化。

2.3 设计改进

为了彻底解决以上问题，需要对初步设计方案进行针对性改进，确保松绳保护装置完全满足双滚筒钢丝绳监测的同时，保证机械结构的灵敏度和适应现场环境的能力。

首先针对柔性电极材料易松弛且不适应现场环境的问题，把Φ12.5mm的钢丝绳电极改为Φ33mm的镀锌钢管电极。钢管电极的设计充分考虑固定滚筒侧和游动滚筒侧绳高不一致的特点，采用了一体式立体化设计。以固定滚筒和游动滚筒的连接处为中心，分别根据滚筒高、绳高等现场实际情况安装高低不同的两层接触电极，以适应双滚筒不同的绳高，避免出现初设状况，确保双滚筒监测灵敏度一致。钢管牢固安装在墙体焊接的钢板支架上，并在支架与钢管之间安装绝缘高压瓷瓶，保证镀锌钢管电极与墙体大地之间的绝缘阻值达到2MΩ以上，防止因接地导致控制电路漏电，从而引发XJXBH型信号继电器误动作。两个滚筒下方高低不同的电极再用10mm2电缆连接成一个电极整体，使两滚筒保护共用一个控制回路，既节省了冗余的保护接点，也降低了系统故障率。

当提升机钢丝绳绕出滚筒并进入斜巷时，为保证钢丝绳的稳定性，避免出现缠绳、抖动等现象，在距离滚筒20米和30米处各设有一道托绳游动轮，钢丝绳跨过托绳游动轮进入巷道，托绳游动轮起到引导和限制的作用。由于钢丝绳特殊的柔性和应力性，有时钢丝绳会从托绳游动轮滑下，因为托绳游动轮距离车房较远，司机很难及时发现，这种状况会造成钢丝绳不断摩擦托绳轮主轴，继而造成事故。针对此种状况，在托绳游动轮主轴下方也设计了两道Φ33mm镀锌钢管作为电极，电极通过10mm2电缆也与滚筒下方的松绳保护电极连接成一个整体，一旦出现钢丝绳滑落托绳游动轮的状况，和松绳保护动作的原理一样，提升机会声光报警并断开安全回路，从而起到保护托绳游动轮的作用。因为两滚筒侧钢丝绳安装的托绳游动轮位置不一致，托绳游动轮的安装高度也不一样，依照现场实际情况，两道托绳游动轮处的钢管电极安装高度同样根据现场试验状况进行安装调整。

依照初设思路将信号继电器的常闭接点接入西翼暗斜井提升机的硬件安全回路，确保因松绳导致继电器吸合时，及时切断安全回路并报警，保障整个提升系统的安全可靠性。同时针对改造思路第三条，在司机台设置桥接按钮，桥接按钮使用常开触点，与串接入安全回路的信号继电器常闭接点并联，达到屏蔽安全回路中松绳保护接点的目的。当松绳保护触发时，司机在确认现场情况后按下桥接按钮，可合安全回路，并根据需要谨慎开车。若松绳保护未消除，在此过程中松开桥接按钮绞车将立即切断安全回路并停车。

3、装置特点

该松绳保护装置适用于斜巷缠绕式绞车，采用灵敏机械结构配本安电气控制回路，现场环境适应性好，便于安装、调试和后期维护。在松绳状况发生时，保证钢丝绳既不会拒动作也不会误动作，有良好的可靠性。因为它不像其它的接触式开关有机械接触和磨损，克服了在使用过程中的碰、触、磨等缺点。该装置实现双滚筒一体式监测设计，无论是固定滚筒侧还是游动滚筒侧的钢丝绳发生松绳，都能保证装置及时可靠动作。

该装置按照《煤矿安全规程》有关要求和提升机相关控制原理，实现松绳保护装置动作常开接点接入提升机的安全回路和报警回路，在钢丝绳松弛时能自动断电并报警，帮助维护工准确监测到松绳状况并及时进行调绳，自投用以来未出现因松绳导致游动滚筒主轴磨损和托绳游动轮磨损的情况。该装置解决了缠绕式提升机缺乏松绳保护的难题，有效防止松绳引起的缠主轴、断绳等恶性事故的发生。

参考文献

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