俄霍布拉克煤礦主井架空乘人裝置的技術改造

摘 要：文章通過對俄霍布拉克煤礦主井架空乘人裝置存在的設計缺陷進行分析，并對這些缺陷提出技術改造方案，經實施后，現場使用效果良好，達到最新規程要求，提升了裝置的安全可靠性，值得推廣。

關鍵詞：架空乘人裝置；制動；控制；系統；保護；改造

煤礦架空乘人裝置主要用于礦井斜巷，平巷運送人員，其工作原理是通過電動機帶動減速機上的摩擦輪作為驅動裝置，采用架空的無極循環的鋼絲繩作為牽引承載，頭部設有驅動動力驅動裝置，尾部設有重錘張緊裝置，以保持架空線路上支撐在托（壓）繩輪上的鋼絲繩的正常運行的張緊力和兩輪間運載的撓度。人處在吊椅座上，吊椅則通過抱索器摩擦自鎖在運行的鋼絲繩上，隨鋼絲繩作上行或下行，從而實現輸送人員的目的，是一種新型的現代化礦山人員輸送設備。

1 俄霍布拉克煤礦主井架空乘人裝置主要技術參數

俄霍布拉克煤礦（簡稱俄礦）主井使用一套架空乘人裝置，最大運送距離為：1050m；最大傾角為：16°；最大速度1.2m/S；驅動輪直徑：1200mm，乘人間距為：20m；托輥間距：5m，運送效率：280人/小時；鋼絲繩型號：6×19-φ21.5-特；電機功率：30KW；減速箱：TPS-250-63-3F型；減速比：i=56.36；電力液壓制動器：BYWZ1-250/30；制動力矩：630N.m，裝置與主井皮帶合一條巷道布置。

2 俄礦架空乘人裝置存在問題

該套裝置自2003年投入使用以來，因人員上下方便、操作簡單、輸送效率高、減少工人爬坡體力消耗，深受工人喜愛。但因為該套裝置屬國產早期的架空乘人裝置，只能實現運人基本功能，設計上與現有標準、規范差距較大，存在較多安全問題。具體表現在以下幾方面：

2.1 減速機傳動副易損壞。減速機低速軸傳動副易非正常磨損、受力斷裂， 表現為減速機漏油、斷軸、斷齒故障。

2.2 缺少末級安全制動閘。該套架空乘人裝置的制動閘，設置在電動機和減速機的聯軸器上，作為工作制閘，驅動輪上未設置安全制動閘，當聯軸器的后級傳動系統斷軸，前級的工作制動閘不起作用，極易造成裝置飛車事故。

2.3 無軟啟動裝置。由于采用直接啟動，瞬間啟動對機械部分各元件帶來的沖擊大。突然開車，座椅猛地一晃，使人感到不舒服，不注意的工人甚至可能閃著腰。

2.4 鋼絲繩易掉繩落地。原裝置抱索器在通過變坡時， 在固定托輪處，容易發生跳動或橫向擺動， 鋼絲繩極易發生掉繩事故。經常造成椅子刮底板，被皮帶架桿鉤住發生大面積落繩，拉壞座椅。

2.5 保護功能不全。根據煤礦安全規程要求，系統缺少以下保護實施：（1）防飛車的過速度保護；（2）欠速打滑保護；（3）上變坡點掉繩保護；（4）全程急停保護；（5）最新《煤礦安全規程》規定配置的其它保護和安全實施。

2.6 運行不經濟。架空乘人裝置開停由人工控制，缺少自動開停車裝置，除檢修外，有人沒人設備都在運轉，連續運行，浪費電力，設備磨耗大。

3 架空乘人裝置的改造

采用架空乘人裝置運輸人員，由于裝置固有設計缺陷，國內發生安全事故的先例也不少，為此，對之進行改造消除隱患，達到規程設計要求，實現安全運行，十分必要，在揚州百思特機械設備有限公司技術指導下實施改造，主要項目如下：

3.1 傳動系統改造。原架空乘人裝置生產廠家采用的驅動方式是驅動輪直接與減速機低速軸連接， 這種方式缺點是鋼絲繩張緊力直接作用在減速機低速軸上， 造成減速機傳動副受力非正常磨損、斷裂，表現為減速機易漏油、易發生斷軸和斷齒故障。經攻關， 決定采用機架卸載方式，即重新更換驅動輪和驅動軸，將驅動軸用上下雙軸承座固定在上下并排的兩個機架橫梁上，驅動輪受力直接傳導到機架，由機架承擔，驅動軸通過十字聯軸器與減速機輸出軸連接，消除了減速機輸出軸受橫向力影響，杜絕減速箱輸出軸漏油和傳動件損壞現象。為了進一步保護減速機傳動件，在電機與減速箱高速側采用了專用的彈性柱銷聯軸器，當乘人裝置過載時最先斷裂的是彈性柱銷而不是減速機傳動件， 保護了減速機，延長了設備使用壽命。

3.2 制動系統改造。該套架空乘人裝置的制動系統制動閘，設置在電動機和減速機的聯軸器上。在驅動輪上未設置安全制動閘。因此當電動機和減速機的聯軸器后級傳動系統發生故障時，設置在聯軸器上的制動閘將失效。整個架空乘人裝置失去控制，驅動輪在鋼絲繩、吊椅和人員自重的帶動下飛轉，造成架空乘人裝置飛車事故。為了從根本上排除這一不安全因素，我們采用在驅動輪上設置安全制動閘。驅動部的制動設計分兩級，即安全制動和工作制動。減速器高速端彈性柱銷聯軸器采用液力推桿制動器為工作制動，驅動輪的末級加鉗型安全制動器為安全制動，兩級制動均為失效安全型。架空乘人器安裝速度傳感器對驅動輪的速度進行檢測，PLC電控系統滿足速度檢測及制動保護要求，防止出現飛車。正常停車時，電機失電，電力液壓推桿制動器先動作，鉗型輪邊制動器后動作。開車時，鉗型輪邊制動器先打開，電力液壓推桿制動器后打開，電機再啟動，從而保證了架空乘人器的安全運行。緊急制動時，拉動沿線急停開關或按動急停按鈕，工作制動和安全制動同時作動，0.7s內系統斷電停機，提高了系統制動的可靠性。

3.3 增加軟啟動裝置?？刂崎_關增加軟啟動控制器一臺，通過軟啟動可使系統運行速度由零緩慢運行至正常速度， 期間降低啟動沖擊電流， 減少由于瞬間啟動對機械部分各元件帶來的沖擊。減少突然開車使人的不舒服感，提高乘坐舒適性及使用壽命。

3.4 托（壓）繩輪組改造。原來抱索器在通過變坡時， 通過兩個固定托輪，容易發生跳動或橫向擺動， 鋼絲繩經常發生掉繩事故，且托輪磨損嚴重。為了適應坡度較大條件下裝置能平穩運行， 在變坡點處改加裝橫擔型的雙托（壓） 輪組和四托（壓） 輪組 ， 托輪組橫擔桿在鋼絲繩下壓下繞軸心可以旋轉，從而使受力點均勻傳導至各托（壓） 輪， 抱索器在過變坡點時平穩過渡， 不產生跳動及橫向擺動，當巷道內有多個起伏變坡時， 就通過多組托（壓） 輪組合， 使牽引鋼絲繩隨巷道起伏變坡運行。

3.5 防掉繩裝置應用。由于牽引鋼絲繩的張緊力不夠或托壓繩輪安裝位置偏移中心，或者托壓繩輪的輪襯磨損超限，都會導致牽引鋼絲繩從托繩輪上脫落，在變坡點處最易發生掉繩現象，故在上變坡點處安裝了自動捕繩器，即在鋼絲繩上方加裝一種槽型防掉繩裝置， 通過該裝置防止鋼絲繩從托輪上脫離； 在托輪吊架上安裝落繩鉤， 當鋼絲繩從托輪上掉落時， 落繩鉤將鋼絲繩托住， 避免鋼絲繩直接掉至地面， 發生事故，一般在斜坡直線段每隔200～300米距離安裝一組防掉繩裝置，從現場使用情況看，效果良好。

3.6 電氣保護系統完善。電氣控制系統重新安裝了一套山東濟南四方電氣公司的電控。其安全保護和運行狀況均由PLC可編程序控制器控制。主控制系統配置了礦用隔爆兼本安PLC控制箱和信號操作臺，操作臺面板配置觸摸屏顯示有關裝置安全運行的各項數據，并提供了各項必要的電控安全保護系統，對乘人裝置的安全運行狀況和安全保護實現自動控制。除保留原有的機頭、機尾越位保護、重錘下限位保護外，增加和完善以下保護：（1）防飛車的過速度保護。當架空乘人裝置運行速度在5s內均超過110%Ve（Ve為額定速度，下同）范圍時裝置報警，同時設備停止運行，停車延時時間：≤5s。（2）欠速打滑保護。當架空乘人裝置運行速度在5s內低于80%Ve范圍時裝置報警，同時設備停止運行。對正常起動和停止造成的速度變化，保護不動作，停車延時時間：≤5s。（3）全程急停保護。在主井全巷道內沿線裝備拉線開關，兩個拉線開關之間距小于50米，當乘坐人員發現有任何故障或危險情況時，在任何一邊的拉線上施加大于100N的力時，相應的急停拉線開關將給系統一個急停信號，電控裝置立即停止運行并報警，待故障解除復位方可開車運行。（4）上變坡點掉繩保護。在上變坡點鋼絲繩下方對稱安裝2組掉繩保護觸碰開關，鋼絲繩掉繩后觸碰開關擋桿，給控制系統一個信號，裝置自動停機，從而防止大面積掉繩。（5）安全制動閘失效保護。當安全制動閘間隙過大，在保護動作時不能可靠制動驅動輪時，特設的行程開關即能檢測此信號，電控裝置接收信號后發出報警信號并停止設備運行，信號未解除不能投運。（6）減速機油溫、油位監測保護。當減速器潤滑油油溫高于設定值時，電控裝置應發出報警信號并停止設備運行；當減速機油位高于或低于額定油位時， 油位傳感器將給PLC一個信號，顯示窗顯示“油位異常”并發出故障報警，系統自動停車，信號未解除不允許投運。（7）液壓站過壓、超溫監測保護。當液壓站過壓、油溫高于設定值時，電控裝置應發出報警信號并停止設備運行，提示工作人員快速排除故障，信號未解除不允許投運。（8）尾輪小車行程限位保護。當張緊尾輪小車位置超過正常行程范圍時，應碰觸隔爆型行程開關，向電控裝置主機發出故障信號。電控裝置應立即停止運行并報警，待故障解除后方能開車運行。停車延時時間：≤2s。（9）架空乘人裝置機頭、機尾及沿線甩道口設置了語言通訊裝置，實現巷道全線對講聯系，方便上下人員溝通。運行時可實現甩道口上下車提示、沿線播放背景音樂、安全標語，播放內容更換方便。

以上（1）～（8）項安全保護動作后顯示箱上立即顯示被保護項目的內容，同時發出聲光報警，系統立即停止運行，電氣系統自動閉鎖，只有在清除故障并系統復位后，才能重新運行。

3.7 實現自動開停車和經濟運行

架空乘人裝置原先開停由司機人工控制，缺少自動開停車裝置，除檢修外，設備都在連續運轉。為此，在新系統上，設有“連續運行”、“間斷運行”、“檢修運行”3種自動控制功能。正常運行在“間斷運行”模式，由紅外探頭控制，當探頭感應到有人通過時，裝置自動發出開車信號，延時10s開車，經過稍大于一個提升循環的時間后，如沒有第二次人體感應，裝置將自動停車。從而達到有人開車，無人停車，自動開停車目的，節省設備電力消耗、運行時間和磨耗。

4 改造效果及結論

俄霍布拉克煤礦主井架空乘人裝置，通過一系列技術改造，完善了制動系統、傳動系統、電控系統和安全實施，解決了長期存在的保護不齊全、制動不可靠、落繩事故多、設備易損壞等安全隱患，實現自動開停車，現場使用，取得良好的安全、經濟效果，值得推廣應用。

參考文獻

[1]戴如金.俄霍布拉克山口帷幕注漿工程[J].能源技術與管理，2006.

作者簡介：陳國強（1972-），男，江蘇金壇人，畢業于中國礦業大學礦山機電專業，研究生學歷，碩士學位，現為徐礦集團天山礦業公司機電副總經理，高級工程師，主要從事礦山機電運輸設備運行管理與研究，先后發表論文30余篇，獲專利9項。