第46屆等級獎論文---架空乘人裝置綜合保護優化改造與應用

曉南礦 ?邊云飛 ???機電處 ??

摘 ?要?闡述了架空乘人裝置的掉繩保護、防偏擺保護、變坡點緩沖減震蕩保護等的改造方案。

?關鍵詞 ?架空乘人裝置 ?保護裝置 ?改造

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架空乘人裝置是煤礦傾斜井巷運人的重要運輸設備,其輸送效率高、乘坐便捷,適合大傾角、長距離運輸,在煤礦得到廣泛應用。?作為運人設備,其運行的穩定性及安全可靠性至關重要,架空乘人裝置各保護裝置是運行安全可靠的重要保證,煤礦安全規程對架空乘人裝置的各項保護提出了明確要求,設備廠家也設計了相應的保護裝置。

曉南礦使用的架空乘人裝置為固定式抱索器架空乘人裝置,其控制系統于2009年引進,至今已達11年,根據當時設計要求配置了沿線急停保護、上下人檢測裝置、機頭機尾越位保護、重錘下落保護、速度保護、防異物保護、防靜電保護等。

隨著設備的長期服役,其系統中的各項保護功能缺陷也隨之暴露出來,為此針對架空乘人裝置運行特點,對一些保護裝置進行了改進,并且為了滿足新規程要求更好的輔助猴車的安全運轉又增設了一些保護。

1掉繩裝置的改造

在架空乘人裝置運行中,可能出現鋼絲繩脫離穩繩輪輪槽情況,此時在掉繩狀態下運行,不但損傷鋼絲繩和設施而且給乘坐人員帶來極大的安全風險,嚴重的可能引發群體傷害的惡劣事故。為此,在安裝設計中安裝有掉繩保護裝置。

原掉繩保護裝置使用皮帶跑偏開關作為檢測手段(圖1),即在抗繩輪前安裝跑偏開關,立輥探出伸入鋼絲繩下方,其原理是在有掉繩情況出現時,離開繩槽的鋼絲繩下落觸動跑偏開關立輥從而觸發開關觸點變化,這樣串接在控制系統安全回路動作觸發報警并停機。

原有的掉繩保護在運行中的鋼絲繩脫槽后,由于拉力作用或受穩繩輪側面螺絲阻擋影響,會將鋼絲繩卡在半空中不會下落至跑偏開關立輥位置,即使出現鋼絲繩托槽了,跑偏開關也不會動作,這種情況下,掉繩保護就失去了作用,此外由于吊椅的吊桿原因跑偏開關的立輥不能深入過長,這就會造成鋼絲繩脫落后會繞過立輥頂端,跑偏開關也不能動作。綜上兩種因素可以得出原有設計的掉繩保護裝置并不十分可靠,存在一定的缺陷。為此針對以上原因研究設計了新式掉繩保護裝置。

2 ?新型防掉繩保護裝置示意圖

2防吊椅過擺保護

2.1防吊椅過擺保護改進緣由

防吊椅過擺保護實際上是防止吊椅在跟隨鋼絲繩運行時因擺動角度過大造成與固定設備發生撞擊傷害乘人或將乘人甩出乘坐吊椅而發生人身傷害事故,根據統計因吊椅擺動而發生人身傷害事故較其他事故概率高,特別是一起典型的在乘坐吊椅時發生吊椅擺動產生的人身傷害事故,為此針對其出現的弊端進一步改進了曉南礦架空乘人裝置。

2.2改進前防吊椅過擺保護存在的缺陷

1)未改進前防吊椅過擺保護遮擋物為鋼絞線作為阻擋吊椅過擺的物體,其防過擺能力有限,且本身存在彈性,在將吊椅鎖定在固定的區域,即還有一定的過擺余量。

2)防擺鋼絞線設置在一側(右幫)對其向左的過擺防護為零,向左過擺時吊椅撞擊抗繩輪反彈等傷害。

3)防過擺鋼絞線設置高度過高,則擺動角度大,增添了擺動所造成傷害的風險。

4)乘人站點設置的防擺區域小,有時乘坐在防控區域外,失去了防護作用。

5)斜巷沿線無防吊椅過擺裝置,斜巷乘坐吊椅時存在過擺風險。

2.3改進后防吊椅過擺保護裝置

機頭防吊椅偏擺保護:機頭防吊椅偏擺保護安裝在二水平行人暗斜井上平盤的乘車區域,如圖3所示。

機頭防吊椅偏擺保護主要是由檔桿、拉桿組成,長度16m,偏擺間隙為200mm,在保護裝置的入口處設計為圓弧過度形狀,防止吊椅和檔桿發生刮卡。檔桿1主要為了防止吊椅向左擺動而觸碰托繩輪,檔桿2主要為了限制吊椅向右擺動的幅度,避免吊椅向左撞擊檔桿1,各拉桿主要是起加固作用。機尾防吊椅偏擺保護裝置與機頭基本類似。

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3 ??機頭防吊椅偏擺保護

中間防吊椅偏擺保護:中間防吊椅偏擺保護安裝于架空乘人裝置斜坡區域的所有托繩輪處,有效解決了吊椅在乘坐過程中發生左右偏擺后和托繩輪可能發生觸碰的問題,如圖4所示。中間防吊椅偏擺保護是采用外徑φ26mm圓管加工而成,一端和托繩輪架通過托繩輪緊固螺帽連接,另一端延伸到托繩輪下側,略超過托繩輪端面,在吊椅進入托繩輪方向上進行圓弧過渡,避免座椅刮卡中間防吊椅偏擺保護。

4 ??中間防吊椅偏擺保護

2.4改進后防吊椅過擺保護優點

1)在上下人乘車站點全區域設置防過擺護欄,提升保護范圍,確保乘人安全。

2)所用擋欄材質為方鋼或方管,增大防擺桿與吊椅桿基礎面積,有效限制擺動能力。

3)且本身材質較原來的鋼絞線彈性小,擺動容錯率小,更為安全可靠。

4)降低防擺桿(擋欄)高度,較小吊桿最大擺動范圍。

5)沿線設施弧狀防擺桿,較好的控制斜巷運行時吊桿過擺的可能性。

3防斷軸保護措施

架空乘人裝置的機頭、機尾安裝在巷道支架上,形成架空式安裝,驅動輪通過驅動軸帶動,驅動軸在轉動過程中同時承受驅動輪的自重和鋼絲繩的牽引力作用,還時常會受到一些沖擊載荷,這些因素都可能縮短主軸的使用壽命,產生裂紋甚至斷裂,造成驅動輪墜落事故,所以2016版《煤礦安全規程》規定,架空乘人裝置應當有斷軸保護措施。針對該情況,曉南礦在現有架空乘人裝置的基礎上增加了斷軸保護裝置,主要包括機頭斷軸保護和機尾斷軸保護。

3.1防斷軸保護裝置的安裝

機頭斷軸保護如圖5所示,軸座固定在巷道內,首輪和驅動軸連接,通過電機減速機的轉動,帶動驅動軸轉動。一旦發生斷軸事故,首輪下落,鋼絲繩跳出輪槽,為了有針對性地采取措施,在機頭驅動輪部增加了斷軸保護1和斷軸保護2。斷軸保護1的主要作用是防止驅動輪下降,根據和驅動輪的接觸部位的形狀加工斷軸保護1,斷軸保護1安設在驅動輪兩側,通過M30螺栓和軸座固定。斷軸保護2的主要作用是防止鋼絲繩跳出繩槽,輔助斷軸保護1防止斷軸后驅動輪下降。斷軸保護2主要包括底座和導繩器組成,底座通過地腳螺栓和底板固定,導繩器通過螺栓夾緊固定在底座上,導繩器如圖6所示,外形為倒立錐形,一旦發生斷軸事故,鋼絲繩在驅動輪上跳出繩槽后,通過導繩器將鋼絲繩滑到底座上,避免鋼絲繩跳槽后引發更大的安全事故。斷軸保護2的另一個作用是預防鋼絲繩松動時,造成鋼絲繩從首輪繩槽上跳出,發生脫繩事故。

5 ?機關斷軸保護

6 ?導繩器

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4上下變坡點緩沖減震裝置

架空乘人裝置運行過程中,當乘人經過上下變坡點時產生劇烈震動,不僅影響乘坐的舒適度,而且變坡點托繩輪受力點突出,對托繩輪及鋼絲繩有一定的損害,降低鋼絲繩和托繩輪的使用壽命。

4.1緩沖減震裝置的設計方案

在變坡點上方托繩輪架上方固定人字形使鋼絲繩運行平穩,如圖7所示,減小了掉繩的幾率,人員乘坐到此段時減少了震動帶來的不舒適的感覺,同時通過兩側壓繩輪的緩沖壓繩,增大了繩子與輪套的接觸面積,分散了受力點,提升了輪套的使用壽命,延長了檢修周期,節約了工時。

7 ?緩沖減震裝置

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4.2使用效果

乘坐人員反應在此段經過時無明顯震動感覺,通過比較順暢,鋼絲繩抖動現象消失,鋼絲繩經過兩端托繩輪時受力點由點接觸改變成弧面接觸,分散了鋼絲繩對輪套的壓力,磨損消耗降低,輪套的使用壽命延長,對比未改造前輪套更換的周期得到延長,節省材料費的同時,減少了維護量,總體效果良好。

5結 ?語

架空乘人裝置作為煤礦重要的運人設備,其安全性能直接影響員工人身安全,保護裝置的安全可靠能為架空乘人裝置提供最大安全保障。通過總結實際運行中存在問題,并提出優化改造方案,投入使用后,達到了預期目標,保證了架空乘人裝置的安全運行。

作者簡介:邊云飛(1969—),男,工程師,1993年畢業于撫礦工學院電氣自動化,現任曉南礦機電科科長。聯系電話:13941044458。

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