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第46届等级奖论文---架空乘人装置综合保护优化改造与应用

晓南矿 ?边云飞 ???机电处 ??

摘 ?要?阐述了架空乘人装置的掉绳保护、防偏摆保护、变坡点缓冲减震荡保护等的改造方案。

?关键词 ?架空乘人装置 ?保护装置 ?改造

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架空乘人装置是煤矿倾斜井巷运人的重要运输设备,其输送效率高、乘坐便捷,适合大倾角、长距离运输,在煤矿得到广泛应用。?作为运人设备,其运行的稳定性及安全可靠性至关重要,架空乘人装置各保护装置是运行安全可靠的重要保证,煤矿安全规程对架空乘人装置的各项保护提出了明确要求,设备厂家也设计了相应的保护装置。

晓南矿使用的架空乘人装置为固定式抱索器架空乘人装置,其控制系统于2009年引进,至今已达11年,根据当时设计要求配置了沿线急停保护、上下人检测装置、机头机尾越位保护、重锤下落保护、速度保护、防异物保护、防静电保护等。

随着设备的长期服役,其系统中的各项保护功能缺陷也随之暴露出来,为此针对架空乘人装置运行特点,对一些保护装置进行了改进,并且为了满足新规程要求更好的辅助猴车的安全运转又增设了一些保护。

1掉绳装置的改造

在架空乘人装置运行中,可能出现钢丝绳脱离稳绳轮轮槽情况,此时在掉绳状态下运行,不但损伤钢丝绳和设施而且给乘坐人员带来极大的安全风险,严重的可能引发群体伤害的恶劣事故。为此,在安装设计中安装有掉绳保护装置。

原掉绳保护装置使用皮带跑偏开关作为检测手段(图1),即在抗绳轮前安装跑偏开关,立辊探出伸入钢丝绳下方,其原理是在有掉绳情况出现时,离开绳槽的钢丝绳下落触动跑偏开关立辊从而触发开关触点变化,这样串接在控制系统安全回路动作触发报警并停机。

原有的掉绳保护在运行中的钢丝绳脱槽后,由于拉力作用或受稳绳轮侧面螺丝阻挡影响,会将钢丝绳卡在半空中不会下落至跑偏开关立辊位置,即使出现钢丝绳托槽了,跑偏开关也不会动作,这种情况下,掉绳保护就失去了作用,此外由于吊椅的吊杆原因跑偏开关的立辊不能深入过长,这就会造成钢丝绳脱落后会绕过立辊顶端,跑偏开关也不能动作。综上两种因素可以得出原有设计的掉绳保护装置并不十分可靠,存在一定的缺陷。为此针对以上原因研究设计了新式掉绳保护装置。

2 ?新型防掉绳保护装置示意图

2防吊椅过摆保护

2.1防吊椅过摆保护改进缘由

防吊椅过摆保护实际上是防止吊椅在跟随钢丝绳运行时因摆动角度过大造成与固定设备发生撞击伤害乘人或将乘人甩出乘坐吊椅而发生人身伤害事故,根据统计因吊椅摆动而发生人身伤害事故较其他事故概率高,特别是一起典型的在乘坐吊椅时发生吊椅摆动产生的人身伤害事故,为此针对其出现的弊端进一步改进了晓南矿架空乘人装置。

2.2改进前防吊椅过摆保护存在的缺陷

1)未改进前防吊椅过摆保护遮挡物为钢绞线作为阻挡吊椅过摆的物体,其防过摆能力有限,且本身存在弹性,在将吊椅锁定在固定的区域,即还有一定的过摆余量。

2)防摆钢绞线设置在一侧(右帮)对其向左的过摆防护为零,向左过摆时吊椅撞击抗绳轮反弹等伤害。

3)防过摆钢绞线设置高度过高,则摆动角度大,增添了摆动所造成伤害的风险。

4)乘人站点设置的防摆区域小,有时乘坐在防控区域外,失去了防护作用。

5)斜巷沿线无防吊椅过摆装置,斜巷乘坐吊椅时存在过摆风险。

2.3改进后防吊椅过摆保护装置

机头防吊椅偏摆保护:机头防吊椅偏摆保护安装在二水平行人暗斜井上平盘的乘车区域,如图3所示。

机头防吊椅偏摆保护主要是由档杆、拉杆组成,长度16m,偏摆间隙为200mm,在保护装置的入口处设计为圆弧过度形状,防止吊椅和档杆发生刮卡。档杆1主要为了防止吊椅向左摆动而触碰托绳轮,档杆2主要为了限制吊椅向右摆动的幅度,避免吊椅向左撞击档杆1,各拉杆主要是起加固作用。机尾防吊椅偏摆保护装置与机头基本类似。

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3 ??机头防吊椅偏摆保护

中间防吊椅偏摆保护:中间防吊椅偏摆保护安装于架空乘人装置斜坡区域的所有托绳轮处,有效解决了吊椅在乘坐过程中发生左右偏摆后和托绳轮可能发生触碰的问题,如图4所示。中间防吊椅偏摆保护是采用外径φ26mm圆管加工而成,一端和托绳轮架通过托绳轮紧固螺帽连接,另一端延伸到托绳轮下侧,略超过托绳轮端面,在吊椅进入托绳轮方向上进行圆弧过渡,避免座椅刮卡中间防吊椅偏摆保护。

4 ??中间防吊椅偏摆保护

2.4改进后防吊椅过摆保护优点

1)在上下人乘车站点全区域设置防过摆护栏,提升保护范围,确保乘人安全。

2)所用挡栏材质为方钢或方管,增大防摆杆与吊椅杆基础面积,有效限制摆动能力。

3)且本身材质较原来的钢绞线弹性小,摆动容错率小,更为安全可靠。

4)降低防摆杆(挡栏)高度,较小吊杆最大摆动范围。

5)沿线设施弧状防摆杆,较好的控制斜巷运行时吊杆过摆的可能性。

3防断轴保护措施

架空乘人装置的机头、机尾安装在巷道支架上,形成架空式安装,驱动轮通过驱动轴带动,驱动轴在转动过程中同时承受驱动轮的自重和钢丝绳的牵引力作用,还时常会受到一些冲击载荷,这些因素都可能缩短主轴的使用寿命,产生裂纹甚至断裂,造成驱动轮坠落事故,所以2016版《煤矿安全规程》规定,架空乘人装置应当有断轴保护措施。针对该情况,晓南矿在现有架空乘人装置的基础上增加了断轴保护装置,主要包括机头断轴保护和机尾断轴保护。

3.1防断轴保护装置的安装

机头断轴保护如图5所示,轴座固定在巷道内,首轮和驱动轴连接,通过电机减速机的转动,带动驱动轴转动。一旦发生断轴事故,首轮下落,钢丝绳跳出轮槽,为了有针对性地采取措施,在机头驱动轮部增加了断轴保护1和断轴保护2。断轴保护1的主要作用是防止驱动轮下降,根据和驱动轮的接触部位的形状加工断轴保护1,断轴保护1安设在驱动轮两侧,通过M30螺栓和轴座固定。断轴保护2的主要作用是防止钢丝绳跳出绳槽,辅助断轴保护1防止断轴后驱动轮下降。断轴保护2主要包括底座和导绳器组成,底座通过地脚螺栓和底板固定,导绳器通过螺栓夹紧固定在底座上,导绳器如图6所示,外形为倒立锥形,一旦发生断轴事故,钢丝绳在驱动轮上跳出绳槽后,通过导绳器将钢丝绳滑到底座上,避免钢丝绳跳槽后引发更大的安全事故。断轴保护2的另一个作用是预防钢丝绳松动时,造成钢丝绳从首轮绳槽上跳出,发生脱绳事故。

5 ?机关断轴保护

6 ?导绳器

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4上下变坡点缓冲减震装置

架空乘人装置运行过程中,当乘人经过上下变坡点时产生剧烈震动,不仅影响乘坐的舒适度,而且变坡点托绳轮受力点突出,对托绳轮及钢丝绳有一定的损害,降低钢丝绳和托绳轮的使用寿命。

4.1缓冲减震装置的设计方案

在变坡点上方托绳轮架上方固定人字形使钢丝绳运行平稳,如图7所示,减小了掉绳的几率,人员乘坐到此段时减少了震动带来的不舒适的感觉,同时通过两侧压绳轮的缓冲压绳,增大了绳子与轮套的接触面积,分散了受力点,提升了轮套的使用寿命,延长了检修周期,节约了工时。

7 ?缓冲减震装置

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4.2使用效果

乘坐人员反应在此段经过时无明显震动感觉,通过比较顺畅,钢丝绳抖动现象消失,钢丝绳经过两端托绳轮时受力点由点接触改变成弧面接触,分散了钢丝绳对轮套的压力,磨损消耗降低,轮套的使用寿命延长,对比未改造前轮套更换的周期得到延长,节省材料费的同时,减少了维护量,总体效果良好

5结 ?语

架空乘人装置作为煤矿重要的运人设备,其安全性能直接影响员工人身安全,保护装置的安全可靠能为架空乘人装置提供最大安全保障。通过总结实际运行中存在问题,并提出优化改造方案,投入使用后,达到了预期目标,保证了架空乘人装置的安全运行。

编辑概况:边云飞(1969—),男,工程师,1993年毕业于抚矿工学院电气自动化,现任晓南矿机电科科长。联系电话:13941044458

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