斜巷绞车自动化控制技术应用

武彭飞

（山西汾河焦煤股份有限公司回坡底煤矿， 山西 临汾 031400）

引言

斜巷绞车自动化控制技术及系统与已有的斜巷绞车提升运输控制系统技术相比具有极大的优势，首先在操作上，一名人员即可完成斜巷提升时对推车机、阻车器、信号操作、绞车运行、斜巷防跑车装置的操作运行，通过设置控制器、传感器操控道岔、阻车器、防跑车装置等环节的运行，并通过到位信号、编码器信号反馈确认是否具备开车条件，通过故障报警、绞车闭锁实现斜巷提升运输的安全运行[1-2]。

1 斜巷提升

山西某矿井下安装4 部斜巷绞车，集中一、二、三、四级轨道采用4 部斜巷提升机，其中集中一级轨道安装1 部中信重型机械公司生产的 2JKB2.5×1.2-30（集中轨道上部提升机）型双滚筒提升机，提升距离为760 m，坡度10°；每个滚筒宽度为12 m、直径为2.5 m，安装南阳防爆集团生产的YB2-450M-10型电机，电机功率280 kW，电控系统采用焦作华飞生产的TH-12 型防爆电控系统，一次提升8 辆矿车。集中二级轨道安装1 部中信重型机械公司生产的JKB2.5×2（-430 绞车）型提升机，提升距离为720 m，坡度10°；滚筒宽度为2 m、直径为2.5 m，安装南阳防爆集团生产的YBBP450M-10 型电机，电机功率280 kW，电控系统采用天津民益电气有限公司生产的TKM-B/D-D2-6280 型电控系统，一次提升8 辆矿车。集中三级轨道安装1 部中实洛阳重型机械有限公司生产的JKB2.5×2/20（-550 绞车）型提升机，提升距离为608 m，坡度10°；滚筒宽度为2 m、直径为2.5 m，安装南阳防爆集团生产的YBBP450M-10 型电机，电机功率280 kW，电控系统采用天津民益电气有限公司生产的TKM-B/D-D2-6315 型电控系统，一次提升8 辆矿车。集中四级轨道安装1 部中实洛阳重型机械有限公司生产的JKB2.5×2/20E（-650 绞车）型提升机，提升距离为585 m，坡度10°；滚筒宽度为2 m、直径为2.5 m，安装卧龙电气南阳防爆集团股份有限公司生产的YBBP450M-10 型电机，电机功率280 kW，电控系统采用中信重工开诚智能装备有限公司生产的KT17102 型防爆电控系统，一次提升8 辆矿车。

2 系统改造方案

矿山斜井的绞车自动化由于斜井运输的特殊性，运行路线长，斜井巷道坡度不一，多水平运输，井上车场与井下车场运行的复杂性等情况，对于现场设备、运输环节技术参数、运行参数的收集，制定斜巷绞车智能化控制实施方案及技术改造路线，进行视频监控系统安装，将保护功能、声光报警功能安装投入，对绞车及推车机、安全设施的联动性能进行测试和调试运行，如图1 所示。

图1 系统总体方案

绞车房的设备改造在原有设备的基础上（原设备：操作台、副台、电源柜、整流柜、逆变柜，高压开关柜，动力变压器、回馈变压器等）增加了绞车自动化柜等辅助设备，其职能是通过DP 通信连接，和原有绞车的运行系统的程序联系在一起，把自动化的设备和功能完整融入绞车控制体系中，实现自动化运行和保护，与绞车运行系统通过程序编程完美融和。

2.1 增加自动化柜

自动化柜设有“自动/手动”旋钮，在保留绞车原设计的基础上，把自动化功能简单分离开，使绞车既有原来的半自动化运行，也有全自动化运行，通过旋钮来选择，能解决自动运行与检修时需要手动操作的实际操作问题。同时还有各级保护的采样，监测设备振动、温度、烟雾、制动闸盘温度、制动油压、逆变器电流等，把各项保护通过编程进入绞车各级保护，与信号系统建立通信，通过程序修改使绞车自动识别信号，根据信号实现绞车智能调整速度，在无人值守自动运行状态下更加安全可靠。

2.2 增设远程控制台

绞车的自动化运行，在井口车场信号室处设有远程控制台，当信号室发出运行指令后，绞车按运行信号指令开始自动运行，远程控制台有一触摸屏显示器，把绞车的运行情况通过画面显示给井口工作人员，使信号室工作人员更好地了解绞车的运行情况，操控台设有各种保护解除开关，方便信号室工作人员操作，真正达到绞车房的无人值守运行。操控台设有速度选择开关，井口工作人员通过速度选择开关，可以使绞车在理想的速度运行。

2.3 增加视频系统

绞车的自动化运行离不开视频系统的辅助，工作人员能通过视频显示更快地了解绞车的运行全貌，对重要设备和运输部位无死角监测。

2.4 增加防跑车装置

利用现代化的PLC 装置，实现对斜井（巷）提升运输的常闭式挡车装置的自动化操作和监控，实现了斜井（巷）运输的钢丝绳脱钩、断绳防跑车，矿车超速自锁及相应的报警、显示、统计等功能。系统主要将几个各自独立子系统兼容起来，解决了斜井提升系统功能单一造成误动作以及重复性投入的浪费问题，给安装、维护工作带来一定便利[3]。柔式防跑车装置是一种常闭型装置，该装置由PLC 控制器、减速吸能器、执行机构、挡车网门和测速与到位的5 个传感器组成。当矿车以正常速度到达距拦网门一定距离时，拦网门自动开启，矿车通过，当矿车全部通过后拦网门将自动放下关闭。如果矿车出现跑车或脱车等情况，由于拦车网门始终处于常闭状态，将矿车柔性拦住，可起到防止跑车目的，如图2 所示。

图2 柔式防跑车装置示意图

3 应用效果分析

1）通过PLC 程序编程使绞车具备自动化运行功能。信号工在车场完成挂车，观察车场情况正常，发出绞车运行信号，绞车电控系统接收到运行指令，自动辨别信号指令运行方向，启动制动油泵、润滑油泵系统，系统内部对安全回路、启动回路、制动工作闸回路、润滑回路自动确认后，根据车场情况，逆变器送电开始工作，绞车开始运行，矿车在车场低速运行至第一道挡车栏通过后，开始自动加速到正常速度运行，这一过程无需司机操作，绞车自动化系统自动完成。矿车在到达井底车场前，自动减速到爬行速度（低速），矿车缓慢输送到井底车场，工作人员发出停车信号，绞车自动停止运行，绞车自动完成一个提升循环。

2）斜巷绞车自动化控制技术与目前已有的斜巷绞车提升运输控制系统技术相比具有极大的优势，首先在操作上，一名人员即可完成斜巷提升时推车机、阻车器、信号操作、绞车运行、斜巷防跑车装置的操作运行，通过设置控制器、传感器操控道岔、阻车器、防跑车装置等环节运行，并通过到位信号、编码器信号反馈确认是否具备开车条件，通过故障报警、绞车闭锁实现斜巷提升运输的安全运行。

4 结语

通过斜巷采用提升机单勾提升运输的实施，斜巷提升时推车机将矿车推至变坡点处，阻车器打开，然后向绞车房发点，绞车识别信号开车，系统对开车、推车机、阻车器、斜巷防跑车装置实现自动化运作，节约了工时、人力和材料投入，对煤矿机电运输专业优化和提升安全效益意义重大。