紅外傳感技術在礦井主絞車松繩二次保護中的應用

聞 亮

（汾西礦業集團柳灣煤礦，山西 孝義 032300）

引言

主絞車松繩二次保護裝置是井下絞車正常運行的有力保障，通常，通過力臂式行程開關，使松繩過程中產生壓力改變，進而觸發壓力傳感器發出相應的工作信號實現相關動作。這種保護方式為機械式被動保護，而應用紅外傳感技術對主絞車松繩進行保護，可靠性更高，同時在同步性和操控精確度上，相比于壓力傳感器所具有的優勢更加明顯，可以全面提高礦井主絞車的工作安全性。

1 傳統礦井主絞車松繩二次保護存在的主要問題

傳統形式下礦井主絞車松繩二次保護裝置所用開關是力臂行程開關，該裝置屬于一種壓力傳感器裝置。在具體的保護工作過程中，將其直接設置的主絞車天輪部分以及主絞車的出繩口位置作為主要的監測點位。松繩保護裝置在實際應用過程中表現出以下幾個方面問題：

1）對力臂式行程開關和鋼絲繩之間的間距大小的控制存在一定的難度。主絞車在工作過程中，行程開關具有一定的動作流程，鋼絲繩和行程開關之間的距離較小，會出現動作頻繁現象和間距過大問題，在松繩之后不能及時作出可靠動作，無法起到良好的防護工作效果[1]。

2）松繩防護裝置的安裝位置距離地面的高度較高。松繩保護裝置被在絞車的出繩口位置，距離地面的高度相對較高，給后續的檢修和維護工作帶來較大困難。

3）保護裝置常常由于工作環境因素出現生銹以及系統內部線路接觸不良等問題。另外，在鋼絲繩和行程開關工作過程中，鋼絲繩上的油滴會直接滴灑在行程開關表面，隨著時間的不斷延長很容易會造成短路現象。

4）將天輪的雙滾筒結構改為單滾筒結構后，絞車的出繩和原有的天輪位置之間會形成一定的偏差，同時絞車在纏繞繩方面經常會出現咬繩現象，當天輪和絞車的滾筒之間存在位置偏差時，在絞車的提升工作過程中會產生繞繩問題，同時使得鋼絲繩和天輪之間的摩擦系數也較大。為了有效解決這一問題，將原天輪直接改造為游動天輪，有效避免絞車在出行過程中和天輪之間形成偏差，整體運行狀態比較穩定，但是在該位置安裝松繩防護裝置，因為壓力行程開關結構的安裝位置固定同時力臂的長度比較有限，在天輪位置產生變化時鋼絲繩的位置也會產生對應的變化，會直接造成鋼絲繩的位置和松繩防護位置無法保持在同一條直線上，進而會造成雙層防護裝置失去應有的功能，如果得不到及時處理將會出現嚴重的安全事故[2]。

2 紅外傳感絞車松繩二次保護裝置工作原理

紅外線傳感絞車松繩二次保護裝置，主要依靠光束遮斷式感應器工作，基礎構造主要包含紅外光束、瞄準孔、紅外光束指示燈以及光束接收傳感器設備等。在具體工作過程當中，通過使用紅外線發送器，將光束直接傳輸到一定距離之后，通過接收裝置接收。紅外線屬于一種不可見光，投射出去之后會直接形成圓錐體光束，當紅外線被物體遮擋之后會直接產生動作信號。將紅外傳感技術有效應用在主絞車的安全控制回路當中，在鋼絲繩產生松繩情況時，紅外線會發出相應的控制信號，傳感器上的指示燈亮起，控制回路當中的常閉觸點會直接斷開，繼電器產生動作，同時安全回路斷開，可以有效實現對主絞車的制動，而鋼絲繩恢復正常工作狀態時，長臂觸點恢復到正常位置，如下頁圖1 所示。

圖1 紅外傳感松繩二次防護工作原理

3 紅外傳感絞車松繩二次保護裝置應用效果

1）安全穩定性較強。通過對紅外傳感絞車松繩二次保護裝置的有效應用，可有效控制錯誤動作的產生，使得整個控制更加靈敏和精確、安全可靠性更高、誤差大大減小、安全防護功能得到明顯提升。

2）主絞車松繩裝置的使用壽命得到明顯延長，相對于傳統的壓力傳感器設備，基于紅外傳感技術的松繩保護裝置的應用條件更加寬泛，同時精度更高、使用周期更長，故障率明顯降低，有效減少因保護裝置頻繁檢修和更換而造成的經濟損失[3]。

3）有效避免生銹、系統內部線路接觸不良、短路等現象，從而減少不必要的維護和檢修工作量。

4）對保護系統進行的相關實驗和分析工作更加簡單方便，因為紅外線接收中斷則會立即開啟松繩相應的保護動作。

4 結語

紅外傳感技術在礦井主絞車松繩二次保護裝置中的應用效果非常明顯，相比于壓力傳感器的保護方式，在工作靈敏度、設備使用周期以及對外部環境的抗干擾能力等多個方面都有了明顯的提升，并且還可以進一步控制設備的維護工作量，有效避免松繩二次防護裝置受到外部環境的影響而產生故障。因此，紅外傳感二次防護技術的應用，可全面提高煤礦井下開采工作的安全性和穩定性，但仍需進一步予以優化和完善。