煤矿井下乘人猴车安全节能运行优化研究

＊宋广平

（山西汾西宜兴煤业有限责任公司 山西 032300）

煤矿井下人员上下需要通过专门的装置实现，即乘人猴车，但由于各方面因素的限制和影响，使猴车存在安全与节能方面的问题，这会对矿井正常生产和未来发展都造成很大影响。因此，有必要对猴车进行适当的优化改造处理。

1.猴车应用现状及存在的问题

矿山开采过程中，常需用到架空乘人装置（俗称猴车，如图1所示），这是一种在倾斜巷道内设置的运输装备，无极绳牵引，其主要作用为工人运输。该装置不仅结构简单，而且安全可靠，具有广泛的使用范围，在我国很多矿区都得到了普及。如今，我国节能优化力度不断增强，特别是针对那些已经服务多年、出现不同程度老化和技术落后的设备，有必要对其进行优化改造，在保证正常和安全使用的基础上，减少电能消耗，优化生产环境。

图1 猴车

某矿井所用猴车的型号为RJHY75，距今已经使用了10年的时间，从安装完成到现在始终处在正常运行状况，巷道的平均坡度12°，猴车设计速度为1.2m/s，单程运行长度约1.2km。由于猴车使用过程中始终严格按照相关标准落实检修与维护，且运行管理精准到位，所以猴车实际运行状况保持良好，然而，在实际运行过程中依然存在一些问题。

这些问题主要表现在以下几个方面：

（1）猴车每次运行的距离达到1.0km以上，距离相对较长，会产生很高的能耗，加之井下实行三班制生产，工人的乘车时间十分分散，猴车不得不长期按照相同功率进行运行，难以根据具体的乘车人员和负荷对自身运行功率进行调整，经常可以看到无人乘坐时猴车依然运行，导致电能被无端浪费，产生低功损耗及无功损耗[1]。

（2）没有对猴车系统进行变频改造，实际能耗水平高，当按照固定的频率连续运行时，在负载相对较小的情况下，猴车运行速度将很快，使工人的上下车难度变大，增大了安全风险，但在满载或接近满载的情况下，可能产生动力不足的问题，运行速度大幅减小，影响人员的上下井通行效率，严重时还会使猴车无法启动。

（3）猴车系统现有的运行与管理模式还比较落后，有待于升级改造，具体表现在以下三个方面：其一，猴车无法实现软启动，若井下工人提前乘上猴车，则在电机启动瞬间，猴车速度将很快，在惯性作用下可能导致乘车人被甩出，造成不必要的伤亡；其二，未在轮边设置振动装置，停车仅通过对开关的控制和敷设在沿线范围内的急停装置实现，而且如果频繁急停，则势必会对装置造成一定程度的破坏；其三，未能实现自启动，即猴车需要专门的人员操控启动，井下工人不能自行乘车[2]。

上述问题的存在，在一定程度上影响井下正常作业和作业安全，而且还不利于节能，电能消耗过大，影响企业的经济效益。因此，有必要在明确这些问题的基础上，对猴车进行运行优化，以此在保证运行安全的基础上，减少能耗，适应井下生产提出的各项基本要求。

2.猴车安全节能优化

根据猴车运行中存在的问题，结合矿井实际情况与提出的各项要求，对该矿井所用猴车做以下优化改进：

（1）针对猴车不能根据负荷情况对自身运行状态进行调整的问题，在本次优化改造过程中配备可编程控制器，将其作为猴车控制核心所在，同时按照具体的控制要求，配备所需传感器、通讯接口及人机交互界面，以此对猴车的乘车人员数量进行自动识别，同时在操作界面上予以实时显示。这方面优化改造的关键在于怎样识别猴车是否有人，对此可将人体红外检测和触摸开关结合到仪器实现识别。通过以上优化改造，可以有效防止无端的电能消耗与低功损耗及无功损耗，提高整个猴车系统的智能化水平[3]。另外，在优化改造之前，猴车运行基本不具备自动化，而在优化改造之后，由于在轮处增设了红外检测装置，所以能对乘车人员予以自动识别，当人员触发了这一装置时，猴车将自动启动，为井上和井下工人的随时乘车带来了很大的方便。智能矿用猴车控制方法与流程如图2所示。

图2 智能矿用猴车控制方法与流程

（2）对液压传动系统进行优化改造。原猴车所用传动装置的构造十分简单，由电动机与蜗杆减速器两个部分构成，对其进行必要的优化改造，在电动机和减速器基础上增设散热器、主油泵、控制阀及保护装置。该系统的工作原理为：通过液压传动提供持续的驱动力，确保猴车稳定运行，考虑到该系统采用的是液压驱动方式，所以在优化改造过程中应实时显示主油泵的实际输出流量，以此为猴车运行速度有效控制提供参考依据，同时还能为猴车提供软启动功能，避免猴车由于启动速度太快而引发危险，造成伤亡事故[4]。

（3）对猴车进行电气和变频优化改造。就目前来看，变频技术以其显著的节能效果逐渐在矿井生产中得到广泛应用，包括提升设备和皮带传输机，都可以采用这项技术实现变频节能，当然，猴车作为矿井生产重要设备类型之一也不例外[5]。通过对变频技术的合理应用，能在保证设备运行效率和智能化水平的基础上，减少电能消耗。对猴车而言，对其进行电气与变频优化改造，可以实现以下目标：使猴车电动机以固定的转矩启动，防止低力矩问题的发生；采用变频控制系统，在准确调速的基础上，实现软启动、急停控制与快速运行，同时还能对系统压力、温度与流量等实施动态监控；提高系统制动能力，并实现过流保护、欠压保护、超速保护与急停保护。

3.猴车优化改造效果

完成对猴车系统的优化改造之后，能使其运行状况更为科学合理和节能高效，解决了以往长时间运行的问题，只在有人乘车的情况下运行，而且还能进行变频运行，节能效果更为显著。根据相关初步统计结果，在优化改造之前，猴车系统有很长的时间都处在空载运行状态，其智能化水平很低，电量消耗每天都可以达到1300kW·h/d左右，而在完成了优化改造之后，电量消耗将从1300kW·h/d减少到600kW·h/d左右，可见，完成优化改造后每天都能节省近700kW·h的电能，若按照当前的电费单价进行计算，则每年在电费上节省的费用就可以达到15万元左右，效果十分显著。

另外，由于在优化改造之后猴车系统还可以实现软启动，使猴车运行更为安全，在对运行速度进行精确调整的同时，实现紧急停车与快速运行。同时，还能对包含压力、温度与流量等液压传动系统参数进行动态监测与显示。通过优化改造，猴车自身制动效果还能进一步增强，并实现过流保护、欠压保护、超速保护与急停保护等之前均无法实现的保护功能，并能对其进行直观显示，起到减少后期维护与维修成本的作用[6]。

猴车优化改造实际上是一个需要连续不断的过程，在通过以上优化改造解决了上述各项运行问题的基础上，在接下来的工作当中应通过对各项先进技术的合理应用实现无人值守的目标。在实现了无人值守以后，能大幅减少人力成本，而且还能避免由于人工干预或失误导致的问题及隐患。

4.结语

综上所述，猴车在矿井生产中具有重要作用，但猴车由于安装时技术落后和时间年限较长等因素导致其运行存在一些问题，影响运行安全或能耗较大。因此，在实际工作当中需要在明确猴车运行存在的各类问题的基础上，对猴车实施针对性的优化改造。本次对猴车进行的优化改造已经顺利完成，且经监测与检查确认优化改造后猴车运行状况良好，能在保证运行安全的前提下，减少电能消耗，降低设备的维护与维修成本，从而为企业综合效益的提高提供助力，为类似矿井的猴车优化改造工作提供可靠参考依据。