靳慧勇

0 引言

主提升設(shè)備是每個(gè)礦井井上下聯(lián)系的主要紐帶，是生產(chǎn)系統(tǒng)的“咽喉要道”，在整個(gè)煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)中有著無可比擬的重要位置。為了保障安全生產(chǎn)，煤礦企業(yè)在對(duì)主提升設(shè)備的維護(hù)、保養(yǎng)、人員操作等方面有著極其嚴(yán)格的要求。特別是對(duì)提升設(shè)備的安全保護(hù)方面，國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局、國家煤礦安全監(jiān)察局在《煤礦安全規(guī)程》第四百二十三條做出了明確規(guī)定，其中對(duì)松繩保護(hù)裝置有如下具體規(guī)定：纏繞式提升機(jī)應(yīng)當(dāng)設(shè)置松繩保護(hù)裝置并接入安全回路或者報(bào)警回路[1]。

1 松繩保護(hù)的作用

當(dāng)纏繞式提升機(jī)下放物料的過程中，所提物料運(yùn)行發(fā)生卡阻與運(yùn)行中的鋼絲繩速度出現(xiàn)不一致時(shí)，將導(dǎo)致正常運(yùn)行的鋼絲繩發(fā)生松弛，當(dāng)松弛到一定程度時(shí)鋼絲繩將出現(xiàn)嚴(yán)重扭結(jié)現(xiàn)象。若此時(shí)提升物料突然出現(xiàn)下落運(yùn)動(dòng)，鋼絲繩在下落物料巨大的慣性沖擊下可能造成鋼絲繩斷繩事故[2]。當(dāng)松繩保護(hù)裝置接入報(bào)警回路和安全回路后，在鋼絲繩發(fā)生松弛現(xiàn)象時(shí)能及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)并切斷安全回路自動(dòng)斷電，避免發(fā)生重大事故。

2 松繩保護(hù)的意義

在斜井提升中，松繩原因多在以下情況下容易發(fā)生：（1）在上提重載物料進(jìn)入變坡點(diǎn)瞬間；（2）在下放重載物料進(jìn)入變坡點(diǎn)后；（3）因運(yùn)行速度發(fā)生驟變鋼絲繩出現(xiàn)彈跳現(xiàn)象時(shí)；（4）物料礦車在斜井巷道內(nèi)發(fā)生掉道、運(yùn)行中突然被卡阻；（5）物料礦車與鋼絲繩的連接銷發(fā)生脫落或者發(fā)生斷繩時(shí)；（6）物料礦車運(yùn)行至井底平巷后發(fā)生過放現(xiàn)象時(shí)等。例如：在絞車下放物料的過程中發(fā)生物料礦車跳道并被外物卡阻停止運(yùn)行，此時(shí)物料礦車處于靜止?fàn)顟B(tài)，而鋼絲繩在主滾筒驅(qū)動(dòng)作用下仍然處于正常下放狀態(tài)，如果此時(shí)被卡礦車因自重原因克服外物阻力而突然向下發(fā)生滑動(dòng)，其向下急速的自由運(yùn)動(dòng)將對(duì)勻速運(yùn)行中的鋼絲繩產(chǎn)生巨大的沖擊力，嚴(yán)重情況下甚至直接造成斷繩，繼而發(fā)生嚴(yán)重的安全事故，故而松繩保護(hù)裝置在提升系統(tǒng)的保護(hù)中有著極其重要的作用[3]。

3 傳統(tǒng)的松繩保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)方式

到目前為止，大部分老式單滾筒纏繞式提升機(jī)松繩保護(hù)是采用機(jī)械結(jié)構(gòu)觸發(fā)行程開關(guān)來實(shí)現(xiàn)的，即用∏型金屬支撐架固定一組機(jī)械式行程開關(guān)置于主提升機(jī)房鋼絲繩出繩口處的墻體上，機(jī)械式行程開關(guān)兩側(cè)置有橫桿彈簧復(fù)位機(jī)構(gòu)和上置的橫桿機(jī)構(gòu)，橫桿機(jī)構(gòu)置于在鋼絲繩發(fā)生松繩時(shí)正好能壓住的地方。根據(jù)日常觀察及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)使鋼絲繩與行程開關(guān)橫桿機(jī)構(gòu)保持一定距離（以確保正常運(yùn)行時(shí)的鋼絲繩不會(huì)觸發(fā)松繩保護(hù)裝置機(jī)構(gòu)動(dòng)作）。當(dāng)鋼絲繩發(fā)生松繩事故時(shí)，鋼絲繩將會(huì)壓住行程開關(guān)上方的橫桿機(jī)構(gòu)，在鋼絲繩重力作用下橫桿機(jī)構(gòu)克服行程開關(guān)兩側(cè)復(fù)位彈簧的彈力，迫使下方的機(jī)械式行程開關(guān)動(dòng)作，其串于安全回路的常閉觸點(diǎn)（或報(bào)警回路的常開或常閉觸點(diǎn)）反轉(zhuǎn)，則安全回路斷開（或報(bào)警回路接通），使提升機(jī)進(jìn)行安全制動(dòng)（或發(fā)出松繩預(yù)警）。

4 單滾筒纏繞式提升機(jī)老式松繩保護(hù)存在的問題及嘗試過的解決方法

本單位副斜井單滾筒纏繞式提升機(jī)安裝于2011年，型號(hào)為JK-2.5×2P，電機(jī)功率為280 kW，最大提升速度為2.53米/秒，主要用于下放物料、工具和設(shè)備等使用。其實(shí)用的老式的松繩保護(hù)裝置安裝于提升機(jī)房鋼絲繩出繩口處的墻體上，但是重車下放進(jìn)入變坡點(diǎn)瞬間、重車下放停車較猛，或者別的原因引起鋼絲繩發(fā)生大幅度抖動(dòng)或發(fā)生彈性顫動(dòng)碰觸檢測(cè)裝置時(shí)，因鋼絲繩上下擺動(dòng)力度大，極易造成松繩保護(hù)誤動(dòng)作，為了解決該問題，曾把機(jī)械松繩保護(hù)裝置置于主滾筒正下方，很好地解決了因鋼絲繩發(fā)生大幅度抖動(dòng)或發(fā)生彈性顫動(dòng)碰觸檢測(cè)裝置引發(fā)的誤動(dòng)作，但新的問題也接踵而來，由于主滾筒鋼絲繩的養(yǎng)護(hù)主要依靠黃油或者粘度較高的潤滑油來進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，而主絞車房由于出繩口與外界無任何遮擋，且主絞車房搭建材料多為彩鋼結(jié)構(gòu)，保暖性極差，當(dāng)粘稠的油脂混合灰塵依附到行程開關(guān)和松繩裝置的活動(dòng)機(jī)構(gòu)上之后，在寒冷的的冬季極易造成行程開關(guān)和松繩活動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作遲緩甚至卡死，致使松繩保護(hù)失效[8]，失去保護(hù)應(yīng)具有的靈敏性及可靠性，且由于行程開關(guān)活動(dòng)部位的不嚴(yán)密性，觸點(diǎn)極易受到外界油脂或潮氣的影響造成觸點(diǎn)的銹蝕，導(dǎo)致行程開關(guān)內(nèi)動(dòng)、靜觸點(diǎn)間的接觸電阻增大，致使保護(hù)動(dòng)作失效，保護(hù)效果不理想。

5 光幕式松繩保護(hù)裝置的組成、原理及優(yōu)勢(shì)

（1）光幕式松繩保護(hù)裝置主要有24V開關(guān)電源、調(diào)制的紅外LED發(fā)光管組成的投光器、紅外接受光敏元件組成的受光器、外置動(dòng)作執(zhí)行繼電器等元件組成；動(dòng)作響應(yīng)時(shí)間小于10毫秒，光幕的光柱間距80 mm[6]，工作電壓為DC24V，靜態(tài)工作電流小于200MA。裝置機(jī)身采用鋁合金，兩端采用ABS增強(qiáng)尼龍組成，防護(hù)等級(jí)IP65，具有極高的防塵等級(jí)和一定的防低壓噴濺水能力，受光器在太陽光下受光面照度達(dá)10000LX無誤動(dòng)作，具有極強(qiáng)的抗光干擾功能[6-7]。

（2）安裝及檢測(cè)原理：與傳統(tǒng)的機(jī)械式松繩保護(hù)裝置安裝位置不同，安裝時(shí)把光幕發(fā)射裝置和接收裝置緊貼在主滾筒卷筒邊沿正下方兩側(cè)墻壁之上，安裝方向與鋼絲繩運(yùn)行方向平行，很好地避開滾筒油脂滴落污染區(qū)域，使光幕發(fā)射裝置的發(fā)出的光束與鋼絲繩運(yùn)轉(zhuǎn)的方向成垂直角，正常工作時(shí)，光幕發(fā)射與接收裝置區(qū)域間無外物遮擋，光幕接收裝置處于截止?fàn)顟B(tài)，無高電平信號(hào)輸出，外置檢測(cè)繼電器常閉觸點(diǎn)不動(dòng)作，安全回路處于接通狀態(tài)，提升機(jī)正常工作。當(dāng)因故發(fā)生松繩故障時(shí)，主滾筒卷筒上的鋼絲繩就會(huì)松弛下垂，當(dāng)下垂的鋼絲繩超出主滾筒卷筒邊沿時(shí)就會(huì)進(jìn)入光幕發(fā)射接收檢測(cè)區(qū)域，遮擋光幕信號(hào)的正常發(fā)射接收[5-6]，此時(shí)光幕接收裝置因失去部分紅外信號(hào)而由截止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)換為導(dǎo)通狀態(tài)，輸出高電平，驅(qū)動(dòng)外置檢測(cè)繼電器使其動(dòng)作，繼電器觸點(diǎn)發(fā)生反轉(zhuǎn)，常閉變常開，安全回路斷開，主控臺(tái)收到信號(hào)后則發(fā)出預(yù)警或者停車信號(hào)，實(shí)現(xiàn)松繩保護(hù)[4]。

（3）優(yōu)勢(shì)：相對(duì)于傳統(tǒng)的行程開關(guān)式松繩保護(hù)裝置安裝位置置于提升機(jī)房鋼絲繩出繩口處的墻體上，紅外光幕式松繩保護(hù)裝置做出了移動(dòng)更改，把保護(hù)裝置置于緊貼主滾筒卷筒邊沿的正下方，只有鋼絲繩發(fā)生真正的松弛時(shí)檢測(cè)裝置才會(huì)檢測(cè)動(dòng)作，減少了誤判，且因?yàn)榘惭b位置的更改，光幕式檢測(cè)裝置在其檢測(cè)部沒有了與鋼絲繩直接接觸的部分，避免了鋼絲繩工作時(shí)因大幅度的顫動(dòng)碰觸到行程機(jī)構(gòu)引發(fā)的誤動(dòng)作；響應(yīng)時(shí)間快，10毫秒的極速響應(yīng)在發(fā)生松繩事故時(shí)能做到真正的爭(zhēng)分奪秒，快速而有效的觸發(fā)保護(hù)減少事故發(fā)生的幾率；IP65的防護(hù)等級(jí)能有效杜絕一切灰塵，并能有效承受低壓水全方位的噴射和油脂的侵蝕，極好地保護(hù)了檢測(cè)電路的安全；用光幕代替原有機(jī)械式松繩保護(hù)裝置部件徹底解決了冬季因油脂灰塵低溫固化，引起的行程開關(guān)及松繩保護(hù)活動(dòng)附件機(jī)構(gòu)引發(fā)的動(dòng)作遲緩、卡死、觸點(diǎn)銹蝕、短路等問題；當(dāng)試驗(yàn)松繩保護(hù)時(shí)，只需要用任意物體遮擋光幕區(qū)即可驗(yàn)證松繩保護(hù)是否靈敏可靠。

6 安裝改造后使用效果

（1）該松繩保護(hù)裝置安裝極其簡(jiǎn)單、便于操作，并且不對(duì)原電控系統(tǒng)電路進(jìn)行任何改動(dòng)，直接無損安裝，并可后期根據(jù)情況增加松繩故障報(bào)警后延時(shí)斷電功能，便于司機(jī)接到松繩預(yù)警信號(hào)后及時(shí)進(jìn)行反向操作，防止事故擴(kuò)大。

（2）極大地提高了絞車運(yùn)行的安全性能。傳統(tǒng)的機(jī)械式松繩保護(hù)裝置因保護(hù)誤動(dòng)作多，從而導(dǎo)致提升系統(tǒng)頻繁停車制動(dòng)，對(duì)絞車和鋼絲繩的沖擊較大，其對(duì)鋼絲繩的沖擊傷害肉眼無法及時(shí)覺察，極大地縮短了設(shè)備和鋼絲繩的使用壽命，并為斷繩事故埋下了隱患。相比原來使用的機(jī)械式行程開關(guān)保護(hù)裝置，光幕式松繩保護(hù)裝置很好地解決了機(jī)械式保護(hù)裝置的誤動(dòng)作多、動(dòng)作不靈敏等問題，在改造之后當(dāng)鋼絲繩發(fā)生松繩狀況時(shí)，該裝置動(dòng)作靈敏，無誤動(dòng)作、運(yùn)行十分可靠。

（3）維護(hù)工作量下降：因檢測(cè)裝置為光幕紅外式，檢測(cè)部位為紅外光線檢測(cè)，不存在機(jī)械磨損，故障率極低，因紅外光幕式松繩保護(hù)防護(hù)等級(jí)較高，且避開了鋼絲繩的甩油區(qū)，避免了檢測(cè)設(shè)備被鋼絲繩甩油污染[6]。極大地降低了檢修維護(hù)人員的工作量。

（4）保護(hù)的穩(wěn)定性能提高，避免了因保護(hù)頻繁動(dòng)作維修人員甩保護(hù)的現(xiàn)象發(fā)生，保證了安全生產(chǎn)。

7 結(jié)語

光幕式松繩保護(hù)裝置在本單位安裝使用后已經(jīng)正常工作一年有余，裝置本身運(yùn)行穩(wěn)定可靠，保護(hù)試驗(yàn)靈敏可靠，極大提高了提升系統(tǒng)的安全性，進(jìn)一步增加了礦井的提升能力，保障了礦井的安全生產(chǎn)。