架空乘人裝置的工作原理及制動性能檢測

張鐸

(太原市宏宇煤炭技術咨詢有限公司， 山西 太原 030000)

架空乘人裝置在礦業開采產業中的運用程度非常高，裝置的主要作用是運輸物資和作業人員，設備自身的安全性會直接關乎到作業人員的人身安全，而架空乘人裝置的整體性能也會對設備的安全性造成顯著的影響。

1 h8729型架空乘人裝置工作原理及優點

1.1 工作原理

近年來，我國煤礦行業頻頻爆發安全事件，促使礦井作業環境下的斜井人車被列入了重大安全隱患范圍以內[1]。因此，架空乘人裝置應運而生。這種設備單次輸送規模較大，整體性能比較穩定，安全性也較高。且架空乘人裝置的生產成本非常低，操作性不強，后期維護非常的便捷。乘人裝置的驅動系統結構簡單，主要是由液壓制動器、冷卻系統、電動機、控制閥、儀表盤、油箱、控制系統等組件所共同構成。驅動系統中的油泵屬于是一種雙向柱塞泵，當該裝置的油泵處于未運行的狀態下，斜盤就應該位于中間位置；當電動機處于運行狀態時，但電磁閥卻未通電，馬達則會因為油泵缺少輸出而停止轉動，相應的鋼絲繩則不會進行工作，屬于空載作業。當電磁閥其中一邊的端口通電時，斜盤則會呈現出傾斜的現象，此時，油泵會輸出壓力促使馬達進行工作。馬達的轉速可以通過改變油泵中液壓油的流量來控制。其中馬達的轉速特征與電壓的波動特點之間存在緊密的關聯性。假若電磁閥的另一個端口通電時，斜盤會傾向于另一個方向移動，那么油泵輸油的方向會發生變化，馬達轉動的方向也會發生相應的變化。考慮到馬達與油泵存在泄露問題，應該及時給這兩個組件補充液壓油，保證設備能夠穩定地運行。

自動化控制系統主要是展現出以下幾方面的保護功能：速度保護、急停保護、限位保護、過位保護等。以急停保護中的全程急停而言，該控制系統以48 m為一個間隔，在設備中裝置急停開關。當通道中出現緊急情況以后，在通道內的任何一個節點都可以自動實現停止運行，同時系統還會發出警報。自動化控制系統中的任意一個保護功能促發都會在顯示屏中顯示出相應的故障信息，且發出故障警報，同時系統也會立刻停止運行，只有在故障解決、系統復位以后，整個系統才能再次進行運轉。

1.2 優點

h8729型架空乘人裝置是一種先進的礦山移動設備，具有以下優點：單次輸送規模較大，整體性能比較穩定，且設備的安全性也顯著提升，生產成本低，操作性強，后期維護便捷。

借助液壓驅動設備可以高效地實現無極變速[2]、多向轉動的功能，對檢測鋼絲繩的安全性能有巨大的促進作用；電動機能夠空載啟動，促使電動機及其他組件的使用周期得到適當的延長；車速控制功能可以有效地提高設備乘坐的舒適感；液壓系統的重量較輕，便于后期維護；設備抗污染能力比較強，能夠在惡劣環境下作業。

與傳統型設備相對比，h8729型架空乘人裝置的整體性能更穩定，出現故障的頻率非常低，不但經濟且設備的壽命周期還比較長，最重要的是h8729型架空乘人裝置中的通訊組件與電氣組件之間不會產生相互影響。傳統型的移動設備主要不足有：（1）無法有效地實現空載運行，促使設備的使用壽命降低，對各種組件的磨損較大；（2）設備自身的性能不穩定，各種元器件出現故障的頻率較高；（3）生產成本比較高；（4）電氣組件與通訊組件的影響性非常大。

2 制動性能檢測

2.1 制動系統介紹

h8729型架空乘人裝置細分為3種不同的類型：（1）氣動制動款式；（2）電液制動器制動款式；（3）液壓站制動款式。現階段，實際作業過程中使用頻率較高的主要是后兩種。該設備的制動系統結構簡單，主要是安全輪制動器與工作制動器。其中，工作制動器是裝置在聯軸器上，而安全輪制動器則是裝置在制動盤中。由于安全輪制動器是直接對驅動力輸出動力，因此其安全性較高，能夠有效地避免因突發狀況而引發的安全事故。

2.2 性能檢測工具及系統配置

2.2.1 性能檢測工具

通常情況下，架空乘人裝置的監測儀器主要是由手動葫蘆、U狀環、抓手、繩套等組成[3]。當開挖深刻超過1 m的情況下，橫梁應該使用貫通式安裝，這種安裝方式的施工量比較大，但是安裝后非常結實，不會出現松動現象；使用組合梁方式施工量大幅度減少，但是組合梁的整體外觀不美觀；使用錨桿安裝方式，施工的難度比較小，焊接比較地方便。

2.2.2 系統配置

（1）以實踐情況來看，大部分場景下都是使用四象變頻方式進行控制，設備的運動速度一般保持在 0～2.5 m。

（2）托繩一般都是使用工字鋼進行緊固，鋼絲繩的間距應該控制在1200 m。

（3）在設備的頭端與末端都分別設有站點，且在通道結點中還設有站點，以便于上下站。在每一個站點都分別設有相應的限位設備，為確保人員安全，在托架上安裝有吊椅避免設備擺動。

（4）在通道沿線每隔 50 m 設置1個緊急開關，用于緊急停車使用。

（5）在設備微端設置有限位保護裝置，能夠有效地起到保護作用。

2.3 制動性能檢測

2.3.1 制動性能檢測方法

方法一：沿著鋼絲繩運動的方向，選擇長5 m的鋼絲繩套子，套子的一端與鋼絲繩爪子、鋼絲繩連接，另一端則與驅動輪、U型環進行連接。而監測設備則應該與葫蘆進行連接，連接點應該確定在固定點，監測裝置與檢測儀進行連接，將鋼絲繩緊固，直至制動器打滑位置，而后讀取監測設備中的讀數，如圖1所示。

圖1 方法一原理

方法二：沿著鋼絲繩移動的方向，選擇一個長度為5 m的鋼絲繩套[4]。繩套的一端與牽引繩子連接，另一端與U型環進行連接。而監測設備則與葫蘆進行連接，連接點確定在固定點，監測裝置與檢測儀連接，將鋼絲繩緊固，直至制動器打滑位置，再讀取監測設備中的讀數，如圖2所示。

圖2 方法二原理

對比以上兩種監測方法，前一種方法在實操方面的難度相對較大，但是最終監測的結果更為精準，而后一種方法操作性強，但是最終監測的結果不是很精準。

2.3.2 平均減速度的檢測與計算

將存儲記錄儀與監測設備連接，將電動機的輪子與鋼絲繩連接，當乘人裝置負重下行或是空車上行時，利用鋼絲繩來牽引電動機運行，促使電動機能夠形成一個信號。此時，記錄儀所記錄的數據曲線應該呈現出一條平直的線條。同時，利用轉速表獲取到鋼絲繩移動的速度，當鋼絲繩的移動速度與電壓曲線處于穩定狀態時，應該立即啟動制動器，直至乘人設備停止運行。此時，所采集到的電壓應該為零，電壓下降的時間間隔就是設備的制動時間。

3 架空乘人裝置的應用

電控系統由電源箱、信號檢測組件、控制線路、PLC提升信號設備以及控制組件組成。乘人裝置的控制系統大致可以細分為3種情況：（1）連續性控制；（2）斷續性控制；（3）檢修性控制[5]。詳細介紹如下：

選擇使用連續性控制，控制系統會全天持續性運轉，一般使用在礦場人流量比較大的場景中。假若使用無人值守模式，當控制系統檢測到乘人設備中有人或是物資以后，檢測系統會借助傳感器來啟動控制信號。此時，系統就根據正常狀態下的模式來控制乘人裝置，實現無人值守開車模式。

斷續性運行模式相對而言更為節能，能夠有效地避免電力資源浪費。通過設置合理的間隔事件，促使乘人裝置定時運行，實現將乘坐人員從起點運輸至終點，當乘人裝置達到終點以后會自動延時十秒鐘停機。當開啟控制系統中的計時器以后，傳感器在檢測到人員進入到乘人裝置后的信號后，計時器會歸零重新進行計時，當剩余時間顯示為零以后，控制系統將會自動停機且不會再次運行。

4 結語

在研究過程中，必須要嚴格按照《架空乘人裝置安全檢驗規范》中所提到的各種規范要求。本文對系統的最大制動力、制動減速問題著重地進行了分析，結合乘人裝置的結構差異，設計出了不同的檢測儀器的安裝方法，對乘人裝置的制動力以及減速內容進行了分析。雖然現階段架空乘人裝置并未得到廣泛的應用，但是結合國內部分煤礦作業的實踐情況來看，該裝置在技術層面已經發展成熟，可用于煤礦環境下作業。煤礦開采工人在經過一天的疲憊作業后，乘坐架空裝置能夠有效地降低他們的疲勞度。目前，架空乘人裝置得到了業內人士的高度好評，隨著科學技術不斷的發展，架空乘人裝置將會有廣泛的應用價值。