矿用猴车安全保护装置的设计分析.pdf

总第2 1 0期 2020年第10期 机械管理开发 MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT Total 210 No. 10, 2020 机械分析与设计 DOI10.16525/10.16525/j. .cnki. .cnl4-1134/4-1134/th.2020.10.0.2020.10.0Sl 矿用猴车安全保护装置的设计分析 马常胜 大同煤矿集团大同地方煤炭有限责任公司，大同煤矿集团大同地方煤炭有限责任公司， 山西大同西大同037000 摘 要 分析了基 于PLC技术控制系统的猴车安全保护设备的设计。 在该设计中， 为了避免猴车运行过程中出 现中止工作、 停止运转等问题， 针对猴车安全保护设备增添了数种安全保护功能， 并明晰了猴车安全保护装置 的理想安装位置， 以确保猴车在矿井工作中能够持续化、 高效能运行， 提升猴车的安全性能。 关键词P L C传 感 器 矿 井 猴 车 安 全 保 护 装 置 中图分类号TD524.2 524.2 文献标识码A 文章编号 1003-7731003-773X 2020 10-0119-02 2020 10-0119-02 引言 为了实现矿井生产高效、 安全运行， 需要设计一 套安全且高效的煤矿井下辅助运输系统，而猴车作 为井下运输装置， 由于其便捷性、 安全性的特点， 现 式 ， 包括功能语句、 梯形图等形式。 2猴车安全保护装置组成与安装位置 2 . 1 速度保护传感装置 支架、 传感装置共同组成了速度保护系统， 猴车 已逐渐被广泛应用。 猴车保护体系（ 电控）主要有操作台（ 井下辅 助） 、 电缆线路、 电控设备、 信号设备等。为了使得整 套保护体系运转更为顺畅、 安全、 稳定， 本研究旨在 实现猴车保护系统保护装置的自动化，达到系统精 简操作的最终目的。 1 PLC控制技术的应用 猴车现有电控安全保护系统虽然已经较为完 善， 但仍存在一些问题。基 于P L C控制技术， 对该系 统进行改进，改进过程应将不同赋存条件下系统运 转的需求予以考虑。所选择的控制器应满足兼容性 高的要求， 此外应充分考虑系统运行设计、 控制设计 等功能，在选型前基本确定系统设计过程中各个部 件的基调。综上，选择了 P L C控制器F X2N-24M T 型号） ,并辅之外部拓展单元F X2N-16型号。为了 便于实现信号的传输以及数据执行，全套系统选择 总线型结构。控制箱、 输 入 /输出装置、 变频设备等 构成了 P L C控制系统，控制箱选用P L C控制装置 F X2N-24M T , 在输入/输出过程中采用拓展单元 F X2N- 1 6 进 行 [ 1 ] 。 变 频 装 置 选 取 的 是 F R_F740- C H T型 ， 该套装置能够在同种工频状态下 实现自由切换和调整，其采用的通信接口是R S485 型号， 并能够在多栗共同运转时完成循环运行。 为确 保系统运行的高效性，该系统运行采取模拟信息的 方式完成数据的收集、 运行以及处理工作;此外该套 系统的运转指示或代码采取多种形式共同参与的方 收稿日期2020-07-21 作者简介 马常胜（ 1991 一 ） ， 男， 山西应县人， 本科， 毕业于华 北科技学院机械设计制 造 及 其 自 动 化 专 业 ，安全助理工程 师， 学士学位， 从事矿用猴车安全保护装置研究工作。 速度如若超过设定的安全阈值，便会被速度保护系 统检测到，做出立即停车的行为；同时做出预警指 令,及时提示施工人员注意安全。此外， 速度保护系 统界面上还会显示“ 欠速保护” “ 超速保护” 等指示信 号 ， 以充分保障乘车人员的安全， 同时也对施工作业 人员的安全负责。 在系统运转过程中， 为了平均布置 在传感装置托轮上，速度保护传感装置的N极指向 外部， 磁钢极性需要保证一致。图 1 为速度保护传感 装置安装示意图[ 2 ] 。 1吊架;2磁 钢;3托 轮;4传感装置;5吊架； 6轴 承;7托 轮;8磁 钢;9支架 图1速度保护传感装置安装示意图 2 . 2 重锤下限保护装置 跑偏开关以及吊架共同组成了重锤下限保护装 置 ， 施工作业过程中如若重锤发生降落行为降低至 距离底板高度不足200 m m处 ） ，猴车安全保护设备 便会接收到重锤下限保护装置发出的指令和警示信 号 ， 猴车将会被电控安全保护系统终止运行， 并及时 提示施工人员注意安全， 发出“ 危险” 的信号。此外， 为避免重锤落地后的一系列安全隐患，重锤下限警 告也会及时显现在电控安全保护系统显示屏的位 置 ， 以避免猴车牵引绳力度不够产生的打滑现象。 在 安装重锤下限保护装置时，应将挡板布置在设备滑 120. 机械管理开发 jxglkfbjb 第3 5卷 轮架中， 挡板之上另外布置重棰下限保护开关;同时 配套使用钢丝绳3 m m直径） ， 钢丝绳的长度应满足 以下条件 重锤与底板的最小间隔200 m m,其长度 应与该间距相同。重锤下限保护装置设置了重锤下 落的安全阈值， 如若重锤发生紧急下落， 一旦下落距 离超过安全阈值时，钢丝绳则会接触到重锤下限保 护装置，使得重锤下限保护装置采取相应的预警措 施 ， 做出一系列的安全保护行为。 图 2 展示了重锤下 限保护装置开关安装过程[ 3 ] 。 1限位装置;2钢丝绳;3滑 轮;4一钢丝绳;5绳 卡 ； 6一重铺 图2重锤下限保护装置开关安装示意图 2 . 3 吊绳保护装置 猴车运转过程中，吊绳保护装置的作用是针对 吊绳输送钢丝掉落问题， 即时采取相应的措施， 由 监控系统做出停机信号， 使得猴车免于安全事故， 及 时终止运转。 图 3 为吊绳保护装置， 该装置被安装在 猴车支架上， 与输送吊绳牢固接触。 2 . 4 急停保护装置 钢丝绳、 吊架、 跑偏开关等配件构成了急停保护 装置。钢丝绳的安装位置较高， 应在距离地面1 200 m m的高度上安装，钢丝绳的安装位置应满足每隔 100m的位置加固一个启停开关，以使足够的启停 开关可以控制钢丝绳， 钢丝绳3 m m应与启停开关 相连接。 在猴车工作过程中， 施工人员控制启停开关 时可通过某一位置拉动钢丝绳实现。整个系统能够 1吊绳保护开关;2支 架;3横 梁;4 一吊架;5-绳 装 置 图3吊绳保护装置 根据启停开关降落情况来判断是否需要向控制系统 发出停机信号， 该信号被控制系统接收后， 能够向猴 车做出停车指示， 并播报信号预警， 同时在显示屏上 予以提示， 显示“ 急停故障” 的信号。 启停开关在操控 工人松开开关之后， 便会及时恢复正常工作。 3猴车安全保护装置设备选型 设备选择应首先满足矿井作业的安全需求， 这 不仅是任何施工作业必须坚守的原则，更是由于猴 车运行环境决定的，这是因为猴车安全保护设备长 期在井下运行， 且所处的矿井环境多变复杂， 因此， 设备安全性能的提升显得十分必要。表 1 所示即为 设备选型统计表。 表1设备选型情况统计表 主要设备名称设备型号情况 速度传感器XRJY-02-04-01 越位传感器磁性传感器KHC丨00开关CEJ30 速度保护传感器CSH1500 吊绳保护开关CEJ30 钢丝绳检测传感器CSX50探伤传感器 重锤保护传感器开关CEJ30 参考文献 [ 1 ] 李伟.架空乘人装置钢丝绳快速更换技术的研究与应用[J].科 技风,20201366-68. [ 2 ] 白华宁.矿用架空乘人装置无线急停闭锁系统的研究[J].机械 管理开发,2019 12 80-82. [ 3 ] 何苗， 张丽霞.架空乘人装置斜巷运人的安全隐患及应对措施 [J].山东煤炭科技,201911 44-46. 编 辑 王 慧 芳 ） Design and Analysis of Safety Protection Device for Mine Monkey Car Ma Changsheng Datong Difang Coal Co., Ltd. of Datong Coal Mine Group, Datong Shanxi 037000 Abstract Based on the control system of PLC technology, this paper discusses and analyzes the safety protection equipment of monkey car. In order to avoid the problems of stopping work and stopping operation during the operation of monkey car, several safety protection functions are added to the safety protection equipment of monkey car. The ideal installation position of the safety protection device of the monkey car is clarified to ensure that the monkey car can run continuously and efficiently in the mine work, and the safety perance of the monkey car is improved. Key words PLC; sensor; mine; monkey car; safety protection device