乘人猴車安全節能技術研究及應用

王叢金

（河南煤業化工集團永煤公司 陳四樓煤礦，河南 永城 476600）

1 前言

陳四樓煤礦原乘人猴車主要結構由電控箱、三項異步電動機、平面二次包絡環面蝸桿減速器、機頭固定裝置、驅動輪、迂回輪組件、托壓輪組件等部件組成。

改造前猴車型號與基本參數：

運輸速度：1.21m/s 驅動輪直徑：1.6m

鋼絲繩直徑：Φ24mm 鋼絲繩牽引力（最大）：25.4KN

整繩破斷拉力：346.03KN 配備減速器傳動比：50

電動機功率：55kW 額定轉速：590r/min

2 項目的提出

陳四樓煤礦南五猴車系2007年安裝產品，安裝至今一直處于運轉狀態，期間一共進行過兩次檢修，在長期的使用中存在如下較多問題：

（1）無輪邊制動器，無法正常對猴車進行制動，停機時只能靠控制臺和沿線急停裝置，而急停裝置又容易對減速機造成損壞。

（2）電機驅動力不足，乘車人員多時，無法啟動。

（3）運行速度快，人員無法正常下車。

（4）猴車沒有自啟動功能，若司機脫崗，則人員無法按時乘車。

（5）電機沒有軟啟動。升井時，個別乘車人員身心疲憊，注意力不集中。而設備運轉時，電機啟動速度快，因乘車人員自身慣性較大，很容易甩倒。

（6）平面二次包絡環面蝸桿減速器在運轉過程中震動大、噪音大。

（7）猴車市場混亂不規范。因為市場不規范、監管不到位、廠商間的惡意競爭，導致市場上充斥著以次充好的猴車產品，猴車質量和安全性能難以得到保證。

猴車故障頻繁發生，造成人員不能按時升井，使礦井正規循環受到很大的影響。為使設備達到本質安全型，確保安全生產，并實現節能降耗，陳四樓煤礦對南五猴車制動系統和電控系統進行改造：制動部改造成低速端制動器和高速端制動器，減速機部分改造為全液壓調速方式。

3 研究方案

3.1 液壓驅動部分

3.1.1 驅動輪的正常運轉對猴車安全運行起著至關重要的作用。

舊的驅動輪因缺少制動器而不具備安全停車條件。新安裝的驅動輪有兩個制動器，一是安裝于減速機內的高速端制動器，作為減速機附帶配件的高速端制動器由多片制動片組成，作用于行星減速機輸入端。高速端制動器由液壓站提供壓力油，開啟壓力通過調節壓力調節閥來調定,其開啟壓力一般在2～5MPa 左右。二是安裝在驅動輪邊的低速端制動器（盤式制動器），為防止高速制動器失效不能對乘人裝置進行有效地制動，避免乘人因無法停車而受到傷害，因此在驅動輪盤上安裝低速端制動器，低速端制動器由液壓站提供壓力油，工作方式為碟簧制動，液壓松閘，液壓開啟壓力為8～10MPa。盤式制動器具有重量輕、體積小、慣量小、結構緊湊、安全可靠、動作迅速、制動壓力可調、方便安裝和維修等優點。在猴車運行中，雙制動的優點是，若一副制動器失效，另一副制動器可以立即作用，避免了出現人身傷亡事故。

3.1.2 拆除老的減速器傳動裝置，安裝新的液壓控制系統。

原減速器傳動裝置由一個55KW 電機和平面二次包絡環面蝸桿減速器構成。升級后的液壓控制系統包括電動機、散熱器、油泵、主泵變量控制閥組、速度保護控制器、溫度保護控制器、張緊制動控制閥組，液壓泵站通過液壓泵將電能轉換為液壓能，給驅動部提供動力。驅動部分工作和低速端輪邊制動器以及張緊油缸所需液壓油由泵站提供。由于升級后的液壓站采用了雙動力模式，因而可以有效保證猴車的穩定工作。此外，當液壓泵站最高工作油溫超過70 °C 時，溫度控制器使泵站自動停止工作。液壓系統主油泵以電機為驅動運轉時，主油泵的A、B 口與馬達A、B 口相連接。補油泵在為馬達及油泵的泄漏補充油液的同時還給油泵和馬達沖洗降溫。此時，工作中的油泵向馬達輸出壓力油，并通過馬達旋轉帶動驅動輪轉動。因油泵輸出壓力油的流量大小決定馬達轉速的大小,改造后可以人為調節猴車油泵輸出壓力油的流量大小,進而使猴車運轉速度變為可調節式,最終實現軟啟動效果。

改造前的猴車在機尾迂回輪部，沒有自啟動功能，改造后的迂回輪部安裝了紅外傳感器，當有人員通過傳感器正下方時，猴車會自行啟動，達到人員上下方便、不用等待、隨到隨乘。

3.2 電氣部分改造

升級前的猴車電控系統保護功能少，無法為乘車人員提供足夠的安全保障。新安裝的ZRD1/127 乘人裝置用電控裝置以PLC 為電控核心，通過CAN 總線控制遠程數據采集與通訊及繼電器隔離控制輸出，不僅可以實現0.1 秒內安全保護停車，還能具備打點、對講、及運行狀態與故障的采集、顯示和語音報警等功能。

改造后的電控系統有如下優點：

（1）保護功能全面，安全可靠，本安型漢字滾動顯示屏操作簡單，方便人員操作。

（2）安裝簡單，電纜和信號線用量少，由于實現了PLC控制，只要通上電源，即可自動運行、自動停止，自動檢查故障，可靠度高，確保了人員的安全。

（3）節電效果顯著，由于老控制系統無自啟停功能，造成乘人裝置空轉，改造后的系統根據人員的數量來控制運行時間，完全杜絕了猴車的空轉現象，達到節能降耗效果。

4 技術關鍵

（1）增加盤式制動器和高速端制動器。

（2）將減速機傳動改造成液壓傳動。

（3）完善PLC 控制系統增加多項保護功能。

5 效果評價

改造后，新的猴車裝置設備先進，具有結構緊湊、合理科學、操作方便，重量輕、動作靈敏、安全性好等優點，便于猴車自動化運轉。

5.1 電量節約

從運行后的使用情況來看，設備升級改造后每天用電量605 度（根據三八制人員上下班時間），較改造前每天用電1320度（原猴車沒有自動啟停功能，全天24小時運轉），每天可節約用電715 度， 費用512.26 元（詳見表1）。初步預計年節約用電量可達257400 度，可節約電費約18.7 萬余元。

表1 設備改造前后用一天用電量

5.2 配件節約

南五乘人猴車鋼絲繩總長度2240 米，價值4 萬元，更換時間為12個月，平均月損耗3333 元。液壓控制系統運轉后，鋼絲繩每日運行11小時，年運行約6個月，年節約損耗費2 萬元。由于采用軟啟動功能，猴車啟動時可減少對猴車軸承的沖擊性損害，因而每月可減少相應配件費, 猴車輪及其配件240 套，總價值4 萬元，更換時間為5個月，月損耗9000 元，新設備投入后，更換延長時間到9個月，月損耗降至6000 元，年節約費用3.6 萬元。

除了節約電量和配件外，由于全系統采用 PLC 集中控制，簡單方便，使猴車運行的安全性能大大提高。設備改造后，運行順暢，可實現乘車人員隨到隨乘。既保證了南五采區生產系統的正規循環，也大大減輕了猴車檢修人員的勞動強度。此外，新采用的猴車液壓制動方式及PLC 控制系統對未來井下減速機乘人裝置的改造提供了有利的參考方案。

[1]劉穩、曹海洋等，礦井中猴車自動控制系統設計[J]，煤礦機械，2012年07期；

[2]郭激光，車集煤礦27 軌道猴車與液壓絞車電控系統之間的閉鎖改造[J]，工業設計，2011年11期；

[3]宋梁亮、葛笑寒，猴車系統使用與改造[J]，輕工科技，2012年09期。