常闭式斜巷跑车防护装置的研究与应用讲解

1、郑州煤炭工业集团有限责任公司超化煤矿常闭式斜巷跑车防护装置的研究与应用二零一零年二月常闭式斜巷跑车防护装置的研究与应用第一章 前 言跑车防护装置是斜井提升的一种重要的安全防护装置.在提升过程中,一旦发生断绳或连接装置断裂，将会造成跑车事故，致使矿井生产停顿，甚至造成严重的人员伤亡事故。 煤矿安全规程第三百七十条规定：“挡车装置必须经常关闭，放车时方准打开。”这就需要在斜巷轨道运输中应用一种具有精度高、可靠性强、控制方便的全自动常闭式斜巷跑车防护装置。而原有装置存在以下问题：跑车防护装置在发生跑车时，动作不灵敏，不可靠。（如摆杆式常开保险杠）；挡车装置常开式，不能实现常闭功能，不符合煤矿安全规程

2、之规定。（如雷达跑车防护装置）；一旦发生跑车，以上问题会造成斜巷轨道运输存在一定程度上的安全隐患，不能从根本上杜绝此类事故发生。我矿本着高标准、现代化要求建设，为满足矿井综合自动化生产之需要，原有的斜巷跑车防护装置已跟不上现代化矿井生产之需。随着工作面向深部开采，井下的轨道斜巷运输越来越多、运输距离越来越长，这就对斜巷的安全运输提出了更高的要求。针对我矿原有的斜巷跑车防护装置在使用过程中出现的一些不足，为满足矿井综合自动化生产需要，借鉴我国在跑车防护领域中不断更新的先进技术，经过多方考察论证、举一反三。我矿对22采区、31采区斜巷运输应用了一种新型的FJB-A型双余度跑车防护装置，采用航空领域

3、的双余度设计理念，使该装置具有精度高、安全可靠、响应灵敏、维修量小等诸多优点，具有较高的推广价值。第二章 FJB-A型双余度常闭式斜巷跑车防护装置的组成与工作原理2.1结构： 该装置由五部分组成：FJB-A型双余度常闭式斜巷跑车防护装置传感器、FJB-A-K型双余度常闭式跑车防护装置控制器、FJB-A-X型吸能器、执行机构、钢丝绳等组成。安装工程示意图，见图。（图I）2.2工作原理FJB-A型双余度常闭式斜井跑车防护装置采用轨道双传感器型，即在轨道上安装了2个传感器，分别为“SA”和“SC”，电气总体原理框图，见图所示。执行电 机PLC控制器接口板PLC控制器电机控制主接触器故障报警显示器 装

4、置上电后，PLC控制器将产生24V的直流电，通过PLC控制器接口板使四个传感器处于等待工作状态 ，同时PLC将自动判别挡车栏是否下放到位，如果没有下放到位，控制执行机构将挡车栏自动下放到位,故障报警显示器红灯点亮。当有矿车下行通过传感器SA时，传感器SA将检测到的矿车下行通过的信号传递给PLC控制器，PLC控制器将完成对矿车运行速度是否正常的判定，若矿车运行速度在正常的速度范围内，PLC控制器将控制电机正转完成上提挡车栏操作，红灯熄灭，黄灯点亮，挡车栏上提到上限位传感器SE，SE将发出上提挡车拦到位信号,停止上提挡车栏，故障报警显示器绿灯点亮；当矿车下行通过轨道传感器SC后，轨道传感器SC将发

5、出矿车下行通过挡车栏信号,PLC控制器将控制电机反转进行下放挡车栏，同时熄灭绿灯，点亮黄灯，下放到下限位传感器SF后,控制器控制停止下放挡车栏，故障报警显示器红灯点亮；若矿车速度超出正常运行速度时，PLC不动作，挡车栏保持放下的位置即常闭状态，对矿车进行有效拦截，保障了巷道下部设备和人员的安全。当矿车上行经过轨道传感器SC时，轨道传感器SC将发出矿车上行通过信号，PLC电控制器控制上提挡车栏，故障报警显示器红灯熄灭，点亮黄灯，挡车栏上提到上限位传感器SE，SE将发出上提挡车拦到位信号, 停止上提，故障报警显示器熄灭黄灯，点亮绿灯；这时矿车继续上行经过轨道传感器SA，轨道传感器SA将发出矿车上行

6、通过挡车栏信号，PLC控制器将控制电机反转完成下放挡车栏，下放到下限位传感器SF后，停止下放，故障报警显示器红灯点亮。由于某种原因，使该装置供电系统停电，此时，如矿车处于井底车场，当供电恢复后，系统会自动完成矿车是上行还是下行的判定，保证了整个装置正常工作。如果由于某种原因，下放挡车栏或上提挡车栏在规定时间内未检测到限位信号，PLC将自动使电机断电停止工作，并发出报警，点亮七彩报警灯，使系统得到保护。该跑车防护装置采用轨道双传感器采集信号，且可实现和绞车总电门互锁联动，即绞车通电，该装置就通电工作；绞车断电，该装置就断电停止工作。绞车房安装有该装置的声光故障报警显示器，装置有故障时监控箱立即给

7、出报警信息，并且发出声光报警，通知绞车操作人员采取必要的措施。人车功能的操作：将故障报警显示器上的“人车”按钮开关，按下时，挡车栏若在下限位将自动提升至上限位SE，处于开启状态；若挡车栏本身处于上限位则挡车拦不动，此时，传感器信号被屏蔽，挡车拦保持开启状态并锁定，可安全行驶人车。走完人车后，将“人车”按钮按起，此时，挡车拦自动下放到关闭状态（示意图如下）。第三章 主要技术特征及创新点3.1 主要技术特征3.1.1型号意义F J B - A 设计序号 常闭式 隔爆兼本安 防护装置3.1.2主要技术参数控制器电源：AC660V/380V或AC127V(10%) 本安最高开路电压：DC21V 本安最

8、大短路电流：90mA传感器供电电压：DC24V 本安最高开路电压：DC22V 本安最大短路电流：20mA提升机电源电压：380/660VAC(10%) 提升电机功率：1.52.2kw 最大提升重量：100300kg定时精度：1msFJP-B-A-X吸能器制动距离：10m 吸能器阻力值：60kN 吸能量：2MJ3.2 创新点采用了多项抗干扰措施，并且将航空领域的双余度技术应用在本系统中，国内首创，使系统的寿命延长，可靠性大幅提高；采用先进的PLC控制和轨道传感器测速，使时间得测量达到1ms、速度测量达到0.01m/s的精度，提高了系统控制的准确度；具有故障报警、挡车栏状态指示、人车和货车分别控制

9、，功能强大，控制方便；舰载机着陆的柔性减速吸能器设计，技术领先，吸能量大，使矿车的损坏程度降到了最低；控制系统具有自检功能，对各部件的工作情况进行巡检，特别是对挡车栏（车挡）的位置自检，最大限度地避免了系统的误动作，对于跑车脱轨能进行有效地拦截。第四章 安装调试4.1安装位置的确定防护位置的确定L=(E-1/2mV2)/mg(sin-cos)式中：L斜坡长度， 单位：m； m满载串车质量， 单位：kg； E串车动能， 单位：J，取E=1.2MJ； 斜坡轨道的倾角； 串车运行阻力系数， 取=0.0150.02； g重力加速度， 取g=9.8m/s2 ；V串车下放初速度5m/s。安装时根据上表确定

10、防护距离，表中未列出的的巷道倾角及矿车质量，应根据实际情况按照公式进行计算理论防护距离，安装防护装置时，对于长距离的斜巷，应采取多套防护装置，分挡防护的方式。由于挡车栏存在开启提前量，将形成防护盲区，在盲区跑车时，会增加下一道防护装置的冲击能，因此在第二道防护装置设计的防护距离中减去这个盲区为实际安装距离，即下一套挡车栏安装距离L1=L8V，；其中8为挡车栏开启时间（s），V为矿车运行速度（m/s）。即确定斜巷内所需装置FJB-A型跑车防护装置的数量。注意：挡车栏的安装应保证装置正常工作及有效防护，并处于常闭状态。传感器（SA、SC）的位置确定： A段距离的确定取上变坡点下大于一列车长度装置“

11、SA”传感器，考虑到挡车栏打开提前量，传感器安装距挡车栏8V处（8为提升时间，V为矿车速度）；若有偏口或岔道一定要错开偏口岔道不小于15米装置，推荐取上变坡点下30米处装置SA传感器。 “SA”传感器到吸能器的距离s（B段）因为：FJB-A型跑车防护装置的提升机将挡车栏从下限位提升到2.2米的高度的时间约为67s.为了提高安全系数一般取9s。所以：s=TVmax，其中Vmax为绞车正常运行时的最大速度，同理“SC”传感器到挡车栏的距离（C段）的计算同“SA”。注： “SA”、“SC”传感器确定装置位置时一定要错开偏口或岔道大于15米。 轨道的截取及钻孔在确定好装置“SA”、“SC”位置处（尽量

12、选择不放在水沟的一侧），轨道道筋板上确定传感器安装的水平位置，先量取矿车轮沿的高度，用矿车轮沿高度27.5mm+38mm作为轨道面向下安装传感器的水平的距离，然后从轨道面向下量此距离，即确定在轨道上水平安装传感器座的打孔位置，进行打孔。用1820的钻头在水平方向，左右打两个孔，使两个孔之间中心距离为136mm，孔打好后，将传感器安装座用M1650的螺栓固定在轨道内侧，保证传感器安装座水平，调整传感器顶面与矿车轮沿之间距离为38mm。4.2 吸能器的位置及装置在巷道与轨道之间挖基础，将吸能器放入基础中，吸能器开口方向及离轨道的距离尺寸根据巷道布置所定，浇注吸能器时吸能器中心应垂直斜坡面地脚螺栓装

13、置在吸能器固定孔，地脚螺栓头部露出4-5扣，然后用混凝土（砼15）一次浇注完成，待基础完全凝固后再上紧地脚螺栓上的螺母。然后先取26的钢丝绳两根（左右吸能器各一根）与吸能器绳轮用U型卡子紧固。绳轮上的绳头不宜留的过长（第一个U型卡子留出绳头30mm左右），盘绳前需将钢丝绳在巷道中拉直摆顺，吸能器盘绳应紧密，排列有序，不得有松弛，压绳现象。吸能器盘绳留出绳长约2m，应等距，（做绳环用），误差不得大于40cm，后取适量黄油涂于轴头和键槽内，将绳轮紧固。再将留出的绳在距吸能器绳轮护罩1m处对折，用26#绳卡将对折的钢丝绳在紧贴护罩卡紧，再每隔250mm向对折处均匀卡三个绳卡并紧固，将折回多余的钢丝绳

14、头留在吸能器绳轮护罩外侧或去掉。做好吸能器盘绳后，在行人侧将另外三根绳穿过吸能器绳的绳环，折回1m，从打折处开始每间隔250mm打一个绳卡。然后将三根绳的另外一端穿过另外一个吸能器的绳环，打折卡四个绳卡。应注意拦车网绳与吸能器的调节，不宜过松、过紧。4.3 横梁、收放绞车导向滑轮的装置及连接在吸能器下方35米处做垂线定横梁（25槽钢）位置，横梁的平面平行于水平面，但必须确保横梁上面距巷道顶部尺寸大于450mm，以保证收放绞车的正常装置与维护。定好位置量好距离尺寸,在地面上截好槽钢，加工好槽钢。在巷道两侧上方对应的地方挖洞，将横梁嵌入洞内用混凝浇注待干后，用U型卡子将提升机构固定在横梁的上面，并

15、使收放绞车的减速绳轮中心与轨道中心在一条垂线上。4.4 拦车网的编制、吊挂、绳轮的连接 先用5的小铁链2根（间距是1300mm，铁链长度视横梁高度及挡车拦距轨面高度而定）提前分别在两根小铁链上均匀分布焊接5个18的螺母，然后将两根铁链的一头用12铁丝紧固在25槽钢上，另一头用绳卡卡在网架最上面一根钢管的吊链上，使网架最下面的钢管距轨道面垂直距离为300mm并让网架吊挂保持平衡。用一根用8的钢丝绳一头穿到收放绞车绳轮上一个导向槽中用绳卡卡牢，并将钢丝绳在绳轮上顺时针或逆时针紧密整齐的盘绕35圈后抽出绳头将绳头引至焊接在25#槽钢上其一滑轮上穿过滑轮将钢丝绳引至网架最下面一根钢管上用绳卡卡牢。另用

16、一根8的钢丝绳一头穿到收放绞车绳轮上另一个导向槽中用绳卡卡牢，并将钢丝绳在绳轮上逆时针或顺时针紧密整齐的盘绕35圈后抽出绳头将绳头引至焊接25#槽钢上另一滑轮上穿过滑轮将钢丝绳引至网架最下面一根钢管的吊链上用绳卡卡牢靠.。然后托起26的钢丝绳用铁丝绕扎在网架每一根钢管上，并将铁丝接头处理平滑。4.5电控箱、声光监控箱的装置在收放绞车附近两侧的巷道壁选择没有滴水的地方做架子或打锚杆将电控箱固定牢靠即可。根据绞车房操作台选择装置报警监控箱的位置，尽量摆放在醒目易于司机观察的地方。4.6电气连接图装置各部分安装好后，按照设计要求，正确连接装置各部件，连接完成后，认真核对，确保连接无误情况下，加电调试

17、。4.7调试（1） 将以上部件准确装置完毕，方可进行通电。（2） 试送电。手动模拟正常行车，用金属器具在SA传感器工作面滑动两下，或在SC传感器滑一下，此刻收放绞车提升时绳轮的旋转方向应与预绕绳的方向相同，否则应立即断电，重新调整相序。（3） 根据绳轮提升、下放的方向在丝杆上定好上、下限位（即SE、SF）传感器的位置。（4） 所有部件均调试正常后，送电，再次进行一次人工模拟装置试验，具体方法如下：上电5秒后，用金属器具在SA传感器工作面滑两下，挡车栏将自动打开，当挡车栏提升到接触上限位传感器SE时，挡车栏自动停止向上提升，然后再用金属器具在SC传感器工作面滑动两下， 挡车栏又自动下放，挡车栏下

18、放到接触下限位传感器（SF）时，自动停止下放，即完成一个下行车过程。用金属器具在SC传感器工作面滑动两下，挡车栏自动打开，当挡车栏提升到接触上限位传感器SE时，挡车栏自动停止向上提升，然后再用金属器具在SA传感器工作面滑两下，挡车栏又自动下放，挡车栏接触下限位传感器SF时，自动停止下放，即完成一个上行车过程。当手动模拟调试一个完整的下、上行车过程无误时，即可进行矿车实际提放试验。当矿车实际试验一切程序正常时，装置可投入正常使用。若出现程序混乱，可断电一次，重新送电，程序将自动恢复正常，无须调相。第五章 调试过程中发现问题及解决办法现 象问 题解决办法系统不动作660(380)VAC电源没有，PLC没得电接上电源交流接触器触点接触不良换交流接触器传感器引线断换传感器或将断开处重接电控箱有故障返厂修理接线端接触不良检查接线端，重新接上电机与减速机连接不同轴重新对接控制程序错乱停电重新上电执行机构不工作AC660(380)V电源没有接上电源电动机线圈故障换线圈减速机齿轮摩损换减速机传感器故障装置不良调整位置引线断换传感器控制器故障电路板元器件损坏重新选购第六章 结 语FJB-A型双余度常闭式跑车防护装置的应用，将航空领域领域的双余度技术应用在本系统中，国内首创，首次采用先进的PLC控制和轨道双传感器测速，结束了煤矿井下无全自动常闭式跑车防护装置的历