高速架运运动装置的运营安全与安全管理

高速架运运动装置的运营安全与安全管理

1实现高速高架航空设备的现代化1.1架海运人装置（1）目前，国内广泛使用的航空设备主要采用固定的指挥箱，具有结构简单、价格低廉的特点。然而，国内航空航天设备的人员在悬挂装置的运行下上下移动，这限制了提高运营速度的可能性。运营速度低（1.2ms），难以有效运送。为更好的地适应当代采矿技术的发展，客观上要求提高架空运人装置的运输效率，有效地促进了劳动生产率的提高。(2）国产的架空运人装置一般是直接起动，没有软起动、软停车功能，安全保障措施不够完善，存在直接起动造成的冲击和其它不安全隐患，难以实现系统运行的高可靠性。(3）目前国产的架空运人装置普遍存在外型尺寸大、加工精度低、运行噪音大的缺点，乘员乘坐舒适性较差的现状。必须通过提高加工精度、优化托压绳轮结构，改进座椅的形式等措施，有效降低了运行噪音，提高了乘坐的舒适性。2.2进口架空运动设备国外架空运人装置种类齐全，技术成熟，运行速度高（1.5～2.5m/s），安全保护完善，能够长距离高速运送人员，已在兖矿集团济宁二号煤矿、东滩煤矿成功应用。进口架空运人装置多采用液压传动方式，功能复杂，对维护人员要求较高。进口设备购置费用高，配件依赖进口并且价格昂贵，初期投资和维护费用高，难以在国内广泛应用。鉴于以上事实，兖矿集团有限公司东滩煤矿与石家庄贝克采矿运输设备有限公司共合作实施“高速架空运人装置国产化的研究与应用”项目，研制“国产化”的高速架空运人装置，努力实现高速架空运人装置国产化。2本车站的安全防护通过“高速架空运人装置国产化的研究与应用”项目的实施，要达到以下目标：(1）实现高速、高效、高可靠性运送人员，系统要能够在2.5～3m/s速度上运行，并且能够无级调速。(2）设计上、下车站，乘员静止上、下车，实现本质安全。(3）安全防护措施要齐全并且灵敏可靠。(4）驱动轮轮衬能提供较大的牵引力，耐磨性好。(5）优化托、压绳轮结构，选用合理的耐磨轮衬以有效降低运行噪声，保持系统平稳运行，减轻了对钢丝绳的磨损，延长了钢丝绳的使用寿命。(6）系统要具备信息化管理功能。3该系统的技术计划和措施3.1安全保护装置SR-30J高速架空运人装置主要由驱动部、收绳装置、上下站、中间站、托压绳轮组、回绳站及张紧装置、吊椅、牵引钢丝绳、电控系统、安全保护装置等组成。见SR-30J架空运人系统布置示意图系统采用的主要技术：系统具有变频调速装置，两级制动机械传动驱动装置，乘员静止上下车装置，可调节的乘员间距限位控制装置，电控装置备用旁路机构，乘员流量统计及显示装置，全程沿途急停装置，钳型闸与主电机的闭锁保护，具有液压泵站低油位报警及显示，张紧重锤限位报警及显示，电控系统故障显示等功能。3.2技术措施3.2.1钳型安全闸系统驱动部采用机械传动形式。机械传动驱动部主要包括防爆电机、防爆液力推杆制动器、减速机、驱动轮、钳型闸和泵站等；电动机的动力通过联轴器传递给减速机，从而带动连接在减速机输出轴上的驱动轮转动。高速架空运人装置是高速运行的运送人员的设备，其制动性能是安全运行主要指标，所以驱动部的制动设计为两级，除作为工作制动的高速端防爆液力推杆制动器外，另设计配备制动驱动轮的末级钳型安全制动闸，两级制动均为失效安全型；正常停机时，当电机频率缓慢降低到5赫兹时推杆制动器施闸制动，设备完全停止后3～5s钳型安全闸施闸；紧急制动时，拉动急停开关或按动急停按钮，工作制动和同时制动，0.7s内系统断电停机，提高了系统制动的可靠性。在钳型安全闸闸板位置安装一套闸板限位行程开关，通过PLC控制将限位行程开关的控制电路与主电机的控制部分设计为相互制约的一个系统，开机时，当钳型安全闸打开到位后，推动行程开关，使行程开关触点闭合并给出开机信号，PLC接到开机信号后自动通知主电机送电开机，钳型安全闸松闸打开前行程开关不能给出开机信号，主电机无法通电起动，实现了钳型安全闸与主电机之间的闭锁功能。控制钳型安全闸的液压泵站为独立双回路设计，当某一回路出现故障时可迅速切换到另一回路，保证设备正常运行；控制钳型安全闸油缸的液压系统设有快速回油阀，紧急制动时快速回油，减少制动时间，提高制动速度。(3）减速选择(4）驱动轮衬材料选择3.2.2民间带结构原理架空运人装置的牵引钢丝绳运行速度大于1.5m/s时，乘员直接上下很困难，且容易出现磕碰、摔伤等安全隐患；高速架空运人装置正常运行速度为2.5～3.0m/s，不设置专用的上下人装置乘员根本无法安全乘坐。为解决该问题，设计出了滑道式上下站和中间站：乘员将活动式吊椅挂在倾斜的滑道上，靠吊椅在滑道上的自由滑动达到一定速度后与运行的牵引钢丝绳接触，钢丝绳带动吊椅一起运行，可实现乘员静止上下。通过在每一个上下站设置限位控制装置（拉线开关）来完成上车操作。该装置主要由防爆电磁阀、气缸、控制拉线开关和气压表等组成，是保证乘员静止上车、控制乘员乘坐间距的电、气控制单元。通过设定相临两次相同动作之间的最短时间间隔来保持乘员的间距，防止出现乘员乘坐间距过小的问题；具备延时停机功能，当设定时间长度内限位控制装置无信号输出，说明无人员乘坐，则系统自动停机，实现了有人开机，无人停机，减低设备无效损耗，节约电能。3.2.3软座吊席的安装由于钢丝绳运行速度高，乘员无法直接在钢丝绳上摘桂吊椅，专门研制出了适用于高速猴车的软座吊椅。该吊椅抱索器上设计安装四套免维护轴承，以便于吊椅在滑道上自由滑动，平稳地接触或脱离钢丝绳；椅座采用螺旋弹簧和发泡海绵体双级减震，彻底解决了高速运行状态下吊椅通过托、压绳轮时的震动，乘坐更加安全、舒适。3.2.4两侧绳高调整(1）根据不同地点、不同用途设计了不同的托压绳轮：巷道的上下变坡点分别设计了双轮托绳轮和双轮压绳轮，以保证钢丝绳平滑渡过变坡点，使各绳轮受力均匀；上下站和中间站两侧为一侧上人，另一侧下人，两侧绳高不同，为此设计了半轴托绳轮和半轴压绳轮，分别调整两侧绳高，使吊椅出入站更加顺畅；其它地点绳轮布置方式均采用一托一压，有效地规范钢丝绳，防止钢丝绳脱槽。(2）所有绳轮均镶有整体的非金属轮衬，钢丝绳运行中不接触任何金属件，不但最大限度的减少了钢丝绳的磨损，而且有效降低了钢丝绳的运行噪声。托、压绳轮轮体为双轴承结构，保证了轮体运行平稳无噪声，轴承润滑油杯设置在轴端，可实现不停机加注润滑油。(3）托、压绳轮组通过联结器固定在支撑筒上，支撑筒安装在巷道横梁上，联结器可在支撑筒上上下移动或旋转，从而实现托压绳轮的万向可调。3.2.5控制系统主要功能(1）采用先进的变频技术实现系统无级调速。为实现系统高速运行、获得稳定、可靠的起动、停车、制动性能，采用变频调速技术来进行无级调速。变频器由主回路和控制回路两大部分组成的，主回路由整流器（整流模块）、滤波器（滤波电路）和逆变器（大功率晶体模块）三个主要部分组成。控制回路则由单片机、驱动电路和光电隔离电路组成。主要技术参数：变频功率11kw，电压660V±10%，工作、起动频率0.5～60Hz，调速范围0～3m/s。主要技术特点：(1)采用V/F无传感器矢量控制技术,连续调速调速精度高（0.5%），设定的加速曲线为S型，实现软起动、软停车，使系统运行平稳，减少对机械部分的冲击。(2)具有转矩自动补偿功能和自动调谐功能，能够自动测定电机特性及相关参数，重载起动转矩不低于额定转矩的150%。解决了传统调速方式中在负载变化时的低速特性差和低力矩的问题。(3)具有能量回馈功能，对系统运行中的载荷不平衡实现反馈制动和能量回馈，并有回馈制动显示。(4)内置了PID控制。可以控制流量、温度、压力等，通过闭环的给定值与反馈值之间的比较，运用比例、积分、微分功能实现变量的控制，控制准确、可靠。(2）控制系统设置旁路机构，当主控系统发生故障时，通过旁路机构保证设备继续正常运转。(3）为保证系统制动的安全性和可靠性，驱动部增加一级钳型安全闸。钳型闸上设有与主电机闭锁的行程开关，只有当钳型闸打开，触发行程开关后，主电机才能起动，防止出现钳型闸处于制动状态时主电机起动，有效保护主电机、减速机等主要传动件。(4）张紧装置配备监控功能，当由于钢丝绳的伸缩造成张紧重锤不能提供合理的张紧力时实现报警显示，避免设备的不正常运行。(5）速度保护，通过速度传感器获取钢丝绳即时参数并传输到PLC及参数显示屏，由PLC动态比较钢丝绳实际运行速度与设定运行速度，设定运行速度与调速旋钮动态匹配，当PLC对比发现实际运行速度超出设定速度的±15%时，认为系统运行处于不正常状态，系统自动断电停机。(6）沿途急停保护，沿途急停装置做为设备的安全保护措施之一，安装在中间轮系得连接立柱上，每48米设置一组可编码的防爆急停拉线开关，开关之间由钢丝拉线连接，拉线开关直接控制电控系统的电控箱，当发生紧急情况时，乘员可在全程的任意地点迅速方便拉动拉线开关，停止设备运行，并在显示屏显示作用开关的比较编号和位置。(7）重锤限位保护，为保证系统恒定的张紧力，避免张紧力过大或过小造成系统不能正常运行，回绳装置允许张紧重锤在设定的范围内自由移动，并由重锤限位行程开关限制重锤自由移动范围，当重锤移动超出限定范围时，电控系统发出声光警报，提示有关人员及时调整重锤位置。(8）统计乘员的流量和流向，并在显示屏同步显示。控制系统预留以太网接口，PLC预留30%容量及接口，以便实现信息化管理。(9）电控系统具有故障诊断和显示，当电控系统出现故障时，显示屏显示发生故障的项目和故障原因，以便及时发现、排除故障。3.2.6轮镶嵌克氏原螯虾回绳站主要包括回绳装置、小车、滑道、导绳轮和张紧装置；回绳轮镶嵌有硬橡胶轮衬；小车在滑道内可自由移动，保证系统恒定的张紧力。回绳装置结构设计时，利用动滑轮的“省力”原理，将回绳装置设计为动滑轮，减少张紧重锤数量，降低张紧钢丝绳的张力。4系统正常运行2005年6月6日，东滩煤矿与石家庄贝克公司对系统进行初步验收。系统开始试运行，运行速度为2.5m/s（最大3m/s）。试运行周期：2005年6月7日至2005年9月6日。4.1主要运营测试项目(1）系统的驱动性能和调速功能(3）导绳轮系的运转情况4.2高速vm/s控制器(1）驱动部运行平稳：实现了软起动、软停车和变频无级调速，工作制动和紧急制动灵敏可靠。(2）电控功能完善：系统的超速保护、失速保护、紧急停车、重锤限位保护、液箱低油位报警等功能灵敏有效，操作台能够正确显示运行速度、拉线作用位置、电流和电压。(3）轮系导绳效果好，绳衬磨损轻微，钢丝绳运行噪音轻微，座椅能够顺畅地通过轮系，无颠簸现象。(4）在高速（3m/s）运行时，系统运行平稳，无冲击负荷，行人乘坐安全、舒适。(5）在上下站上、下车时，吊椅在滑道与钢丝绳之间过渡顺畅，上下车时加速、减速平稳，无冲击。4.3解决了运行问题(1）驱动部电机联轴节噪音较大，对其进行调整后明显好转。(2）试验初期，变频器的电压整定值不能适应现场需要，在电压波动时系统保护误动作，造成停车。经调整电压整定值后，该问题得到解决。(3）在上、下站配备独立的127v/24v电源箱，为限位装置拉线开关提供电源。系统于2005年9月份开始正式运行，系统投入使用后，具有以下效益：(1)系统投入使用后，改变了职工步行上、下斜巷的状态，减少了职工的体力消耗，为职工创造了一项福利，受到职工的欢迎。(2)人员乘坐安全、舒适。系统起动平稳，匀速运行，无冲击负荷，运行噪音小；乘坐人员上、下车操作简便，乘坐安全、舒适。(3)系统操作简便、维护量小。系统自动化程度高，操作简便；维护人员只需对系统进行日常检查，系统的维护量小，并且易于管理。5运行效率分析(1）设备购置费用低：系统设备购置费用为128万元，同类型的进口高速架空运人系统购置费用在450万元左右，本系统的购置费用为同类型进口设备的28%，可节约72%的投资。(2）系统运行费用低：系统运行每班仅需要2个岗位工（机头、机尾各1人），如果采用斜巷人车运送人员，每班需要4个岗位工（绞车司机、上下车场信把工、跟车工各1人）。采用该系统后，每天减少岗位工6人。按人均年工资2万元计算，每年可减少开支12万元。(3）实现高效运送人员，提高劳动生产率：该系统运行速度设定在2.5m/s，运行全程920m仅需要6.1分钟,往返需要12.2分钟。如果采用常规架空乘人装置运行系统，速度按1.15m/s计算，运行全程920m仅需要13.3分钟,往返需要26.6分钟。两者相比，往返乘坐一趟可节省14.4分钟。职工节省了54%的在途时间，增加了职工的有效劳动工时。按每天运送300人计算，每天可增加劳动工时72小时，有效地促进了劳动生产率的提高。“高速架空运人装置国产化的研究与应用”项目的完成及SR-30J高速架空运人系统的成功使用，开创了国产高速架空运人系统的新模式，对于在国内推广应用高速架空运人系统具有重大的现实意义。该系统从技术上为实现架空运人装置高速运行提供了保障，能够实现高效运输人员，推广应用后，能够有效提高国内架空运人装置的技术水平和综合形象。(1）传输形式(2）驱动轮轮衬材质的选择减速机选用SEW公司的带强制润滑系统的螺旋锥齿轮-斜齿