斜巷常閉型防跑車裝置
作者：佚名
2011-04-25 21:26
來源：本站原創
1 、裝置組成和工作原理
該雙餘度常閉型斜井防跑車裝置主要由PLC實現的控製器、減速吸能器、異步執行機構、攔車網門和測速與到位的5個傳感等組成，如圖1所示。
圖1 斜井防跑車裝置組成示意圖
工作原理如下：當礦車以正常的速度到達距攔網門25 m左右的距離時，攔網門自動開啟讓礦車通過，當礦車全部通過後攔網門將自動放下關閉；如果礦車出現跑車或脫軌等情況時，由於攔車網門始終處於常關閉狀態，將礦車柔性攔住，保證了井下工作人員和設備的安全。
雙餘度常閉型斜井跑車防護裝置電氣係統原理框圖如圖2所示，它主要由PLC控製器、PLC控製器接品板、電源 變壓器 、電機控製主接觸器、電機控製輔助接觸器、三相電機和傳感器A、B、C、E、F等組成。其中PLC控製器是係統的控製核心，電源變壓將為PLC控製器提供正常的工作電壓，三相電機將完成攔車網門的提升和放下操作。傳感器A、傳感器B和傳感器C安裝於導軌上，見圖1。其中傳感器A、傳感器B一起完成礦車下行時測速功能，傳感器B還完成礦車上行時通過車擋的判定。傳感器C用於礦車下行時發出放下攔車網門信號和礦車上行時發出上提攔車網門信號。傳感器E和傳感器F分別用於攔車網門提升和放下到位判定，安裝於門軸附近的鋼板上。PLC控製器接口板完成PLC控製器與電機控製的主、輔助接觸器以及五個傳感器間的信息交換和傳遞。
圖2 基於PLC實現的雙餘度常閉型防跑車裝置電氣係統原理框圖
整個係統工作過程如下：上電後，PLC控製器將產生24V的直流電，通過PLC控製器接口板使五個傳感器處於待工作狀態，PLC控製器將檢測電機主控製接觸器是否正常，若正常，電機控製輔助接觸器就處於熱備份狀態，否則立即切斷電機控製主接觸器，使輔助接觸器投入工作。隨後PLC將自動判別攔車網門是否下放到位，如果沒有下放到位，執行機構將攔車網門自動下放到位。當有礦車下行時，傳感器A、B將礦車下行越過它們的時間信號傳遞給PLC控製器，PLC控製器將完成礦車速度是否正常的判定。若礦車速度在正常的速度範圍內，PLC控製將控製電機正轉完成上提攔車網門操作 ；攔車網門上提到位後，傳感器E將發出上提到位信號，PLC控製器將控製電機停止旋轉；當礦車下行越過傳感器C後，傳感器C將發出礦車下行通過攔車網門的信號，PLC控製器將控製電機反轉放下攔車網門，放到位後傳感器F將發出下放到位信號，PLC控製器控製電機停轉，使門處於常閉狀態；當礦車下行的速度超出正常工作速度或礦車脫軌時，PLC將控製電機不工作，處於常閉狀態的攔車網門將礦車攔住，保障了斜井下部設備和人員的安全。當礦車上行越過傳感器C後，傳感器C將發出礦車上行信號，PLC控製器接到該信號後，控製接觸器上提攔網門；礦車過了B傳感器後，B傳感器將發出上行礦車越過攔車網門信號，PLC控製器控製電機放下攔車網門，完成一個循環。
由於某種原因，使防跑車裝置供電係統停電，此時，如礦車處於井底車場，當供電恢複後，係統會自動完成礦車是上行還是下行的判定，保證了整個裝置正常工作。
該防跑車裝置的供電將和絞車控製回路實現互鎖聯動，即絞車通電，防跑車裝置就通電工作；絞車斷電，防跑車裝置就斷電停止工作。絞車房安裝有該防跑車裝置的故障報警及門狀態顯示箱，顯示箱將完成防跑車裝置的係統故障報警功能。該裝置一旦出現故障，絞車房的故障報警顯示箱立即給出報警信息，並且出現聲光報警，通知絞車操作人員采取必要的措施。
2 、技術特色
基於PLC實現的雙餘度常閉型斜井防跑車裝置技術上最突出特點如下：
（1）航空雙餘度技術在該領域首次應用。該裝置中攔車網門的提升和放下操作是由三相電機完成的，而三相電機的正反轉則是由交流接觸器控製的，由於交流接觸器工作頻繁且工作電流較大，很易損壞，為了使整個裝置可靠的工作，將航空領域常使用的雙餘度技術首次應用於該領域中，使問題得到了有效解決。具體做法是：讓電機的正反轉由兩組交流接觸器控製，每組有兩個接觸器，一個是主接觸器，一個是輔助接觸器，輔助接觸器在主接觸器正常工作時處於熱備份狀態，一旦主接觸器出現異常情況時，輔助接觸器立即投入工作，保證係統繼續運行，實現了雙餘度控製，提高了係統的工作可靠性，延長了係統的使用壽命，同時絞車房報警裝置發出斷續報警聲，提醒專業維護人員盡快進行維護。
（2）該防跑車裝置的攔車網門集剛性門和柔性門的優點於一體，具有反向自動破門功能。當礦車正常通過攔車網門時，門將自動收起讓礦車通過；當出現跑車時，礦車將衝擊攔車網門使盤絲攔車網自動脫離實現攔截，攔車網在吸能器作用下，使礦車柔性減速直到完全停止。而龍骨門框由於隨車運動而翹起幾乎不受外力基本無損傷，這樣就消除了剛性門撞擊一次就損壞的先天不足，且維護簡單方便。當礦車上行時，因某種原因攔車網門未收起，在礦車衝擊下，門將被頂起完成反向自動破門使礦車順利通過，克服了柔性門卡死礦車使絞索斷裂，造成人為的跑車 02manbetx.com 的致使缺陷。該攔車網門吸收了剛性攔截和柔性攔截的各自優點又拋棄了他們的各自缺點，形成了獨具特色攔車網門，使整個裝置的可靠性進一步得到了提高。
（3）柔性攔截。采用航母艦載機著陸的柔性減速技術設計而成吸能器，使該裝置的攔車網門可對礦車實行柔性攔截，技術領先，吸能量大，將礦車的損傷程度降到了最低。
3 、關鍵部件介紹
3.1 控製器
雙餘度常閉型斜井防跑車防護裝置的控製器是整個裝置的核心控製部件上，安裝於900 mm×500 mm×150 mm淨重約70 kg的防爆箱中，伺服機構是由電機控製主交流接觸器和電機控製輔助交流接觸器組成，實現雙餘度控製，為了提高係統的可靠性將其單獨置於靠接線腔1的左控製腔內。PLC可編程控製器、PLC控製器接口板及其電源 變壓器 置於靠接線腔2的右控製腔內。傳感器電纜、聲光報警電纜從接線腔2引出，控製器所需127V/50Hz電源和伺服機構所需交流電源由接線腔1引入。防爆箱內部結構如圖3所示。
圖3 雙餘度常閉型防跑車裝置防爆箱內部結構布局
3.2 減速吸能器
減速吸能器是該裝置實現柔性攔車的關鍵部件，采用了艦載機著陸減速原理設計而成，吸能量大、吐繩短，吸力大小調節方便，且體積小巧、結構簡單，安裝方便，維護簡單，可重複使用。其結構示意如圖4所示。它主要有壓簧、摩擦機構和繞繩方軸等組成。摩擦機構是由隨繩索一起旋轉的可動摩擦鋼片和不隨方軸旋轉的不動摩擦鋼片交替疊放而成，為了使兩種摩擦鋼片能充分接觸增大摩擦力，在兩種摩擦鋼片之間墊了一層可隨方軸旋轉的石棉摩擦片。摩擦機構的摩擦力大小主要取決於壓簧強度和壓力大小，它決定了吸能器吸能大小和吐繩的長短。攔車鋼索固定且纏繞在方軸上。當有跑車發生時，攔車網將從攔車網門上脫落，隨車下行，拉動吸能器上鋼索使方軸旋轉，將礦車具有的運動能逐漸轉化成吸能器磨擦機構的熱能和壓簧的勢能，使礦車減速以至於最後停下來，實現了柔性攔截，將礦車的損傷程度降到最低。
圖4 吸能器結構示意圖
3.3 電源 變壓器
由於井下127V交流電起伏很大，而PLC控製器工作電壓範圍為100~240 V之間，為了確保整個裝置的控製核心PLC穩定可靠工作，將127 V交流電經電源 變壓器 變壓為170 V後送給了PLC，這樣保證了127 V交流電源電壓在75~175 V之間大幅變化時，PLC仍能正常工作，保證了整個裝置可靠運行。該電源 變壓器 是控製箱的一個重要部件，為了確保裝置安全可靠， 變壓器 初次級線包之間必須隔離，且必須帶屏蔽。
4、 結束語
該裝置主要應用於 煤礦 、金屬礦山、非金屬礦山等所有傾角在30°以下的單軌或雙軌提升運輸斜巷中。該裝置的突出特點就是安全可靠，使用維護方便。已在新疆大洪溝 煤礦 、山東裏彥集團新河 煤礦 、陝西韓城下峪口 煤礦 等多家 煤礦 安裝使用，實踐證明，其壽命長，性能穩定，可靠安全，值得進一步推廣。
該雙餘度常閉型斜井防跑車裝置主要由PLC實現的控製器、減速吸能器、異步執行機構、攔車網門和測速與到位的5個傳感等組成，如圖1所示。
圖1 斜井防跑車裝置組成示意圖
工作原理如下：當礦車以正常的速度到達距攔網門25 m左右的距離時，攔網門自動開啟讓礦車通過，當礦車全部通過後攔網門將自動放下關閉；如果礦車出現跑車或脫軌等情況時，由於攔車網門始終處於常關閉狀態，將礦車柔性攔住，保證了井下工作人員和設備的安全。
雙餘度常閉型斜井跑車防護裝置電氣係統原理框圖如圖2所示，它主要由PLC控製器、PLC控製器接品板、電源 變壓器 、電機控製主接觸器、電機控製輔助接觸器、三相電機和傳感器A、B、C、E、F等組成。其中PLC控製器是係統的控製核心，電源變壓將為PLC控製器提供正常的工作電壓，三相電機將完成攔車網門的提升和放下操作。傳感器A、傳感器B和傳感器C安裝於導軌上，見圖1。其中傳感器A、傳感器B一起完成礦車下行時測速功能，傳感器B還完成礦車上行時通過車擋的判定。傳感器C用於礦車下行時發出放下攔車網門信號和礦車上行時發出上提攔車網門信號。傳感器E和傳感器F分別用於攔車網門提升和放下到位判定，安裝於門軸附近的鋼板上。PLC控製器接口板完成PLC控製器與電機控製的主、輔助接觸器以及五個傳感器間的信息交換和傳遞。
圖2 基於PLC實現的雙餘度常閉型防跑車裝置電氣係統原理框圖
整個係統工作過程如下：上電後，PLC控製器將產生24V的直流電，通過PLC控製器接口板使五個傳感器處於待工作狀態，PLC控製器將檢測電機主控製接觸器是否正常，若正常，電機控製輔助接觸器就處於熱備份狀態，否則立即切斷電機控製主接觸器，使輔助接觸器投入工作。隨後PLC將自動判別攔車網門是否下放到位，如果沒有下放到位，執行機構將攔車網門自動下放到位。當有礦車下行時，傳感器A、B將礦車下行越過它們的時間信號傳遞給PLC控製器，PLC控製器將完成礦車速度是否正常的判定。若礦車速度在正常的速度範圍內，PLC控製將控製電機正轉完成上提攔車網門操作 ；攔車網門上提到位後，傳感器E將發出上提到位信號，PLC控製器將控製電機停止旋轉；當礦車下行越過傳感器C後，傳感器C將發出礦車下行通過攔車網門的信號，PLC控製器將控製電機反轉放下攔車網門，放到位後傳感器F將發出下放到位信號，PLC控製器控製電機停轉，使門處於常閉狀態；當礦車下行的速度超出正常工作速度或礦車脫軌時，PLC將控製電機不工作，處於常閉狀態的攔車網門將礦車攔住，保障了斜井下部設備和人員的安全。當礦車上行越過傳感器C後，傳感器C將發出礦車上行信號，PLC控製器接到該信號後，控製接觸器上提攔網門；礦車過了B傳感器後，B傳感器將發出上行礦車越過攔車網門信號，PLC控製器控製電機放下攔車網門，完成一個循環。
由於某種原因，使防跑車裝置供電係統停電，此時，如礦車處於井底車場，當供電恢複後，係統會自動完成礦車是上行還是下行的判定，保證了整個裝置正常工作。
該防跑車裝置的供電將和絞車控製回路實現互鎖聯動，即絞車通電，防跑車裝置就通電工作；絞車斷電，防跑車裝置就斷電停止工作。絞車房安裝有該防跑車裝置的故障報警及門狀態顯示箱，顯示箱將完成防跑車裝置的係統故障報警功能。該裝置一旦出現故障，絞車房的故障報警顯示箱立即給出報警信息，並且出現聲光報警，通知絞車操作人員采取必要的措施。
2 、技術特色
基於PLC實現的雙餘度常閉型斜井防跑車裝置技術上最突出特點如下：
（1）航空雙餘度技術在該領域首次應用。該裝置中攔車網門的提升和放下操作是由三相電機完成的，而三相電機的正反轉則是由交流接觸器控製的，由於交流接觸器工作頻繁且工作電流較大，很易損壞，為了使整個裝置可靠的工作，將航空領域常使用的雙餘度技術首次應用於該領域中，使問題得到了有效解決。具體做法是：讓電機的正反轉由兩組交流接觸器控製，每組有兩個接觸器，一個是主接觸器，一個是輔助接觸器，輔助接觸器在主接觸器正常工作時處於熱備份狀態，一旦主接觸器出現異常情況時，輔助接觸器立即投入工作，保證係統繼續運行，實現了雙餘度控製，提高了係統的工作可靠性，延長了係統的使用壽命，同時絞車房報警裝置發出斷續報警聲，提醒專業維護人員盡快進行維護。
（2）該防跑車裝置的攔車網門集剛性門和柔性門的優點於一體，具有反向自動破門功能。當礦車正常通過攔車網門時，門將自動收起讓礦車通過；當出現跑車時，礦車將衝擊攔車網門使盤絲攔車網自動脫離實現攔截，攔車網在吸能器作用下，使礦車柔性減速直到完全停止。而龍骨門框由於隨車運動而翹起幾乎不受外力基本無損傷，這樣就消除了剛性門撞擊一次就損壞的先天不足，且維護簡單方便。當礦車上行時，因某種原因攔車網門未收起，在礦車衝擊下，門將被頂起完成反向自動破門使礦車順利通過，克服了柔性門卡死礦車使絞索斷裂，造成人為的跑車 02manbetx.com 的致使缺陷。該攔車網門吸收了剛性攔截和柔性攔截的各自優點又拋棄了他們的各自缺點，形成了獨具特色攔車網門，使整個裝置的可靠性進一步得到了提高。
（3）柔性攔截。采用航母艦載機著陸的柔性減速技術設計而成吸能器，使該裝置的攔車網門可對礦車實行柔性攔截，技術領先，吸能量大，將礦車的損傷程度降到了最低。
3 、關鍵部件介紹
3.1 控製器
雙餘度常閉型斜井防跑車防護裝置的控製器是整個裝置的核心控製部件上，安裝於900 mm×500 mm×150 mm淨重約70 kg的防爆箱中，伺服機構是由電機控製主交流接觸器和電機控製輔助交流接觸器組成，實現雙餘度控製，為了提高係統的可靠性將其單獨置於靠接線腔1的左控製腔內。PLC可編程控製器、PLC控製器接口板及其電源 變壓器 置於靠接線腔2的右控製腔內。傳感器電纜、聲光報警電纜從接線腔2引出，控製器所需127V/50Hz電源和伺服機構所需交流電源由接線腔1引入。防爆箱內部結構如圖3所示。
圖3 雙餘度常閉型防跑車裝置防爆箱內部結構布局
3.2 減速吸能器
減速吸能器是該裝置實現柔性攔車的關鍵部件，采用了艦載機著陸減速原理設計而成，吸能量大、吐繩短，吸力大小調節方便，且體積小巧、結構簡單，安裝方便，維護簡單，可重複使用。其結構示意如圖4所示。它主要有壓簧、摩擦機構和繞繩方軸等組成。摩擦機構是由隨繩索一起旋轉的可動摩擦鋼片和不隨方軸旋轉的不動摩擦鋼片交替疊放而成，為了使兩種摩擦鋼片能充分接觸增大摩擦力，在兩種摩擦鋼片之間墊了一層可隨方軸旋轉的石棉摩擦片。摩擦機構的摩擦力大小主要取決於壓簧強度和壓力大小，它決定了吸能器吸能大小和吐繩的長短。攔車鋼索固定且纏繞在方軸上。當有跑車發生時，攔車網將從攔車網門上脫落，隨車下行，拉動吸能器上鋼索使方軸旋轉，將礦車具有的運動能逐漸轉化成吸能器磨擦機構的熱能和壓簧的勢能，使礦車減速以至於最後停下來，實現了柔性攔截，將礦車的損傷程度降到最低。
圖4 吸能器結構示意圖
3.3 電源 變壓器
由於井下127V交流電起伏很大，而PLC控製器工作電壓範圍為100~240 V之間，為了確保整個裝置的控製核心PLC穩定可靠工作，將127 V交流電經電源 變壓器 變壓為170 V後送給了PLC，這樣保證了127 V交流電源電壓在75~175 V之間大幅變化時，PLC仍能正常工作，保證了整個裝置可靠運行。該電源 變壓器 是控製箱的一個重要部件，為了確保裝置安全可靠， 變壓器 初次級線包之間必須隔離，且必須帶屏蔽。
4、 結束語
該裝置主要應用於 煤礦 、金屬礦山、非金屬礦山等所有傾角在30°以下的單軌或雙軌提升運輸斜巷中。該裝置的突出特點就是安全可靠，使用維護方便。已在新疆大洪溝 煤礦 、山東裏彥集團新河 煤礦 、陝西韓城下峪口 煤礦 等多家 煤礦 安裝使用，實踐證明，其壽命長，性能穩定，可靠安全，值得進一步推廣。
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