架空乘人装置安全保护的研究与应用

摘要： 架空乘人装置是结合我国煤矿井下巷道特点，研制、开发适应我国煤矿特征的系列化绳索运人系统。本文针对架空乘人装置使用过程中存在的隐患，通过分析其安全隐患出现的原因及危害，研究应用了部分安全保护装置。

Abstract： The mine ropeway is serialization rope transport system which is researched and developed to adapt to the characteristics of coal mines combined with the characteristics of the coal mine underworkings. Based on the hidden trouble existing in the use process of ropeway， through the analysis of the causes and harm of safety loophole， the article studies the application of safety protection device.

关键词： 架空乘人；安全保护；研究应用

Key words： mine ropeway；safety protection；research and application

中图分类号：TD52 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）21-0031-02

1 概述

结合我国煤矿井下巷道特点，研制、开发煤矿架空乘人装置（即矿用索道），该装置解决了矿山井下长距离、大垂度运送人员问题，具有高效、安全、易操作、维护量小等特点。近几年煤矿井下大量架空乘人装置投入运行，据不完全统计山东省安装各种形式的架空乘人装置230余台。全国安装近5000余台套。近几年架空乘人装置事故频发，特别是莲花山事故，造成4人死亡，26人受伤，更是造成很大影响。为此，就架空乘人装置存在的隐患和危害进行分析，并有针对性研究应用了泵房安全保护装置。

2 架空乘人装置使用过程中主要安全隐患分析

①钢丝绳脱槽落地。根据煤矿采煤及开拓的特点和巷道的随机性，不可避免地会出现大倾角及复杂的变坡，在这些条件复杂的地方抱索器在通过时容易发生跳动或横向摆动，钢丝绳极易发生掉绳脱槽事故，将造成人身、财产的严重损失。②驱动装置特别是减速箱部位，运行不可靠，减速箱断齿、断轴，导致架空乘人装置运行中“飞车”，提升负力较大时，发生逆向飞车，也会造成较大的事故隐患。③制动装置配置不完善、设计不合理。有的架空乘人装置仅配有工作闸，没有在驱动轮边配置安全闸；或者安全闸、工作闸的工作配合设计不合理，无法进行二级制动配合，制动平稳性差，对制动效果、机械设备冲击等影响较大；有的安全闸、工作闸没有按照GB2108-2007设计成失效安全型。④架空乘人装置安全保护设置不完善、误动作率较高。有些架空乘人装置速度保护、掉绳保护越位保护等设置不完善，或位置设置不合理，造成误动作率较高；或没有设置减速箱油位、电机温度保护等驱动装置保护，造成较大安全隐患。⑤目前，架空乘人装置控制装置多为软启动或两象限变频器，当发生缆车停止运行再启动、单边上人时，存在负力过大造成缆车逆行或下行加速失控飞车的隐患。⑥张紧力不足或紧边及松边张力差超限，致使飞车时飞车加快，乘人无法安全逃生。⑦架空乘人装置电控装置多为软启动或变频装置，其电子元件使用寿命受煤矿井下潮湿、恶劣环境影响较大，故障率较高，处理时间较长，影响正常的运送人员。

3 政策措施

根据以上分析的隐患，我们组织技术人员对上述存在安全问题研究应用了以下保护：

3.1 研制应用了架空乘人装置钢丝绳脱槽落地保护装置 研发应用了钢丝绳脱槽落地保护装置，获得国家发明专利。（ZL2009 1 02155907.9）。其核心是实时检测钢丝绳位置参数和拖绳轮转速参数，拖绳轮速度检测采用霍尔元件，在拖绳轮上安装磁钢，利用霍尔原理检测出拖绳轮速度信号，送入处理器与架空乘人装置变频器的速度信号进行比较，当钢丝绳脱槽后，检测出相应的速度差异信号；钢丝绳位置检测采用光电开关，当钢丝绳脱槽后，位置发生变化时，也发出相应信号。

3.2 欠速打滑保护 当钢丝绳在拖绳轮上打滑时，会造成钢丝绳磨损加剧，抱索器运行不平稳，有可能造成严重后果。具体措施如下：

采用高精度、高灵敏度霍尔传感器，由PLC采集脉冲数据。通过PLC程序对采集的脉冲自动进行运算、分析。当乘人装置运行速度与拖绳轮运行速度差大于20%时，由PLC输出信号自动控制。首先切断电动机电源，然后工作闸动作，3秒后安全闸动作实现欠速打滑保护。

检测钢丝绳运行速度：V=N×2×3.14×D/6

N=每秒钟PLC采集的脉冲数量

D=摆放磁钢中心圆的直径

6=平均摆放磁钢的个数

3.3 过速飞车保护 通过PLC程序对采集的脉冲信号进行自动运算、分析。当乘人装置运行速度高于设计速度的10%，由PLC输出信号自动控制。首先切断电动机电源，然后工作闸动作，3秒后安全闸动作实现过速飞车保护，缆车停止运行同时操作台显示故障并伴有声光报警。

检测钢丝绳运行速度：

V=N×2×3.14×D/6

N=每秒钟PLC采集的脉冲数量

D=摆放磁钢中心圆的直径

6=平均摆放磁钢的个数

3.4 防逆行保护 当单方上下人员较多时，有可能负力较大造成架空乘人装置逆行。采用双极型高精度霍尔传感器，由PLC采集脉冲数据。脉冲采集后，通过PLC对脉冲进行自动分析、判别缆车运行方向。当出现反转逆行200mm时，由PLC自动控制，首先切断电动机电源，然后工作闸动作，实现防逆行保护。

3.5 重锤限位（张紧）保护 当架空乘人装置张紧力不足或紧边及松边张力差超限，致使飞车时飞车加快，乘人无法安全逃生。在重锤上方安装有保护开关，当张紧重锤由于牵引钢丝绳或张紧钢丝绳松驰到极限位置（重锤底面最低处距地面200mm）时，检测开关动作。

3.6 全程急停保护 在架空乘人装置中心线距离不超过50M配有紧急拉绳开关。乘坐人员在乘坐途中若发现紧急情况需要停车，则在乘车区域内的任一点拉动急停开关拉线均可由PLC系统自动控制停止运行，同时操作台显示故障发生的位置及编号并伴有声光报警。

3.7 减速机油位极限报警装置 在减速机上适当位置安装新型液位传感器，当油位降低至极限位置20～30mm时，液位传感器的浮漂动作，无源节点闭合，由PLC系统自动控制系统发出告警信号并延时停车，同时操作台显示故障发生的位置并伴有声光报警。

3.8 减速箱油温报警装置 在减速机适当位置上安装高灵敏度、高精度型温度传感器，当减速机的油温超过设定的温度值时，由PLC系统自动控制系统发出告警信号并延时停车，同时操作台显示故障发生的位置并伴有声光报警。

3.9 工作闸、制动闸失效保护 在工作闸和安全闸上方各安装有保护开关，此开关直接串联在电动机启动的控制电路中，只有当工作闸和安全闸的推杆都正常启动时，分别推动保护开关动作，电动机的控制电路才能接通，电机才能正常运转。否则系统不能运行，这样能够保证设备和人员的安全。

4 结论

通过对架空乘人装置运行中存在的负力倒车、逆行、钢丝绳脱槽、负力启动困难、保护误动作等安全问题分析，研究并应用了钢丝绳脱槽防落地、固定吊椅防翻转、减速器防逆行、超速、防滑、全行程急停、变坡点防脱槽等安全保护设施，保证了架空乘人装置安全防护能力，切实降低了架空乘人装置在运行中的安全隐患，保证了架空乘人装置安全运行。

参考文献：

[1]于文景等.现代化煤矿机械设备安装调试、运行监测、故障诊断、维修保养与标准规范全书[M].吉林科技出版社，2003.

[2]陈湘楚、陆裕后等.矿山运输与提升设备[M].煤炭工业出版社，1986.

[3]AQ10038-2007.煤矿用架空乘人装置安全检验规范[S].国家安全生产监督管理总局.

[4]山东省煤炭工业局.鲁煤安管[2011]27号山东省煤矿用架空乘人装置管理规定.

[5]GB21008-2007.中华人民共和国国家质量监督检验检疫

总局.地下矿用架空索道安全要求.