多繩摩擦式提升機天輪游動輪偏移監測

【摘要】多繩摩擦式提升機天輪采用軸瓦結構，各輪轂分為一個固定輪和多個游動輪。由于天輪安裝位置較高，大部分運轉時間沒有人員觀察轉動情況。天輪作為一種轉動設備，其自身質量較大、負重較重，而且露天使用，易出現機械損傷。若不及時發現，將造成顛覆性生產事故。采用天輪游動輪偏移的監測，通過接近開關，當游動輪偏擺過大時，能夠及時監測到天輪運行異常，進而發出報警，提示檢修人員上天輪查看，避免了較大事故的發生，確保了提升系統安全穩定的運行。

【關鍵詞】偏移量；傳感器；實時監測。

引言

多繩摩擦式提升機天輪均安裝在井架上，一般距地面20-50米。天輪軸承采用軸瓦結構，四個輪轂分為一個固定輪和三個游動輪組成。固定輪與軸承之間安裝有楔鐵，確保與主軸同步；游動輪與主軸采用軸瓦結構連接，游動輪可在主軸上游動；游動輪外側裝設有卡箍固定，防止游動輪沿軸承方向外竄?？ü坎捎肕24高強度螺母、螺釘固定。由于天輪安裝較高，大部分運轉時間沒有人員觀察轉動情況。天輪作為一種轉動設備，其自身質量較大、負重較重（主提升鋼絲繩和尾繩自重、罐籠重量以及載荷重量之和，至少在100噸以上），而且露天使用，易出現機械損傷。比如軸瓦磨損，導致游動輪在軸承上曠動；固定軸瓦的沉頭螺栓斷裂，軸瓦松動外竄；游動輪外側卡箍螺栓斷裂，游動輪外竄，等等。當天輪游動輪因為機械損傷擺動較大時，提升機運行將受到極大影響。若不及時發現，輕者提升機四根鋼絲繩受力不一致，主要受力的鋼絲繩損傷嚴重，同時系統振動，運行不穩定；重者出現主提升鋼絲繩掉槽，提升容器在井筒內卡罐，提升機電機堵轉，造成顛覆性生產事故。因此，監測天輪運行期間的游動輪擺動情況意義重大。

1天輪游動輪偏移的監測思路

天輪安裝方式是從固定輪起到最后一個游動輪依次穿入主軸后，在最外側游動輪外部用卡箍固定。天輪固定輪和游動輪正常情況下是緊密排列的。若天輪游動輪因磨損等原因出現擺動，則最外側的游動輪擺動幅度最大，而擺動幅度最大的位置為最外側游動輪外側繩槽處。因此，在此處進行實時監測，就能直觀的反映出天輪各游動輪的偏移狀態。當游動輪在軸向上擺幅過大時，發出報警指令。檢修人員立即到現場檢查，及時采取補救措施維修，防止事故擴大化。

如圖2所示：

圖中：450mm為天輪軸承半徑；2300mm為游動輪外輪半徑。

如圖3所示，當軸承處位移5mm時，經過計算游動輪外圓位移約放大到25mm。因此，在外側繩槽處固定托架、安裝傳感器，監控其運行軌跡，可以進行精確、有效監測，同時避免因距離過小導致傳感器誤動作。

2天輪游動輪偏移的監測實施

天輪游動輪偏移的監測由天輪平臺裝設得傳感器和提升機房增加電源模塊、自保持繼電器和報警指示燈兩部分組成。

2.1天輪平臺裝設傳感器

采用圖爾克（TURCK）接近開關作為所選用的傳感器（型號：Ni40U-CP40-AP6X2）。該傳感器動作原理為，當有鐵器接近傳感器頂端感應頭50mm以內時，傳感器動作。

此傳感器接線方式如下：1#接線端子接24V直流電源正極，3#端子接24V直流電源負極；4#端子和24V電源負極共同組成傳感器感應回路，控制提升機房自保繼電器，進而輸出報警。

防水處理：由于此傳感器需露天裝設，要進行防水處理。將傳感器接好線后，放入瓶口剪開的礦泉水瓶中。傳感器頭部插入瓶底，在尾部接線口用擋板擋住，利用電纜冷補膠將傳感器尾部至礦泉水瓶口一段灌實（非整個礦泉水瓶灌實），從而達到防水的目的。

在天輪平臺合適位置焊接傳感器支架，將接線完畢、經過防水處理后的圖爾克（TURCK）接近開關裝設在傳感器支架上，使得傳感器頂端正對最外側游動輪外圈繩槽，且位置合適。

①24V繼電器接線端子13、14為繼電器線圈。13接至傳感器端子4；14接至電源模塊輸出負端。

②24V繼電器接線端子4、8 為繼電器常開點。將4串聯復位按鈕后，接至電源木模塊正端，8接至24V繼電器13號端子（線圈的正極）。

③24V繼電器接線端子1、5 為繼電器常開點。將其與電源、報警指示燈串聯。

當天輪接近開關動作后，24V繼電器動作，并通過其自身的常開點（4、8）保持動作狀態，此時報警指示燈常亮。當接近開關動作解除后，按下復位按鈕，此時報警指示燈熄滅，解除報警。

3使用接近開關進行天輪游動輪偏移監測的創新點

①監測方式精確。

采用從游動輪外圈繩槽處測偏擺量方式，可以將軸承處的擺動幅度放大（經實際計算，放大約5倍），能夠非常容易的發現擺動異常情況，監測方式精度高，避免誤動作情況發生。

②傳感器選型得當，防水處理效果好。

使用圖爾克（TURCK）接近開關作為監測傳感器，精度高、動作靈敏、運行穩定可靠，維護量極小。采用傳感器套塑料瓶，并在尾部灌電纜冷補膠（非整個瓶子灌滿冷補膠）形式，能夠有效避免傳感器進水引起的短路等情況發生，同時能夠保證傳感器正常工作時的散熱需求，提高傳感器使用壽命

③報警方式選取簡單

在提升機房制作自保持繼電器，以此帶動提升機房報警指示燈?？删_捕捉非持續的報警信號。提升機房只有在報警信號解除的條件下，按下復位按鈕，才能消除報警指示。

④結構簡單，易維護

本監測裝置結構簡單，接線容易，便于設備檢修。

4使用效益

天輪游動輪偏移監測裝置的應用，能有效避免重大事故發生，具有明顯的經濟效益與安全效益：

安全效益：當提升機天輪軸承出現問題時，軸向擺動監測裝置能夠及時發現并發出持續報警，檢修人員有充分事件進行維修。此種方法能夠有效避免故障擴大化，造成天輪游動輪軸瓦外竄、提升鋼絲繩掉槽、提升容器卡罐、主電機堵轉等重大安全事件發生。

經濟效益：提升機新天輪設備費在160萬元左右（不含安裝）。采用此種方法，能夠有效避免設備損傷，節約設備購置費用160萬元。

參考文獻

[1]邱宣懷 等. 《機械設計》 ：高等教育出版社，2007.8.

[2] 樊尚春 . 《傳感器技術及應用》 ：機械工業出版社，2010.10.

作者簡介：毛玉虎（1986—），安徽人，現任淮南礦業集團潘一礦保供隊書記。合肥工業大學土木工程系畢業，現從事煤礦提升機技術管理工作。