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， 山西 大同 037000）

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PLC 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PLC 控制器（FX2N-24MT型号），并辅之外部拓展单元（FX2N-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PLC 控制系统，控制箱选用PLC 控制装置（FX2N-24MT），在输入/输出过程中采用拓展单元（FX2N-16） 进 行[1]。 变 频 装 置 选 取 的 是FR-F740-CHT 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RS485型号，并能够在多泵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]。

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 mm 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轮架中，挡板之上另外布置重锤下限保护开关；同时配套使用钢丝绳（3 mm 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 mm，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]。

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 mm 的高度上安装，钢丝绳的安装位置应满足每隔100 m 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 mm）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。

图3 吊绳保护装置

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