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一种矿用自动常闭式挡车系统

2023-10-20 70 上传者：管理员

摘要：在斜巷中的矿车使用中，传统的防跑车系统存在着较高的故障率，且在维修成本上较高，无法满足井下开采的安全、效率需要。通过阐述矿用自动常闭式挡车系统的原理，对其系统的部件组成及运行注意事项进行分析，最后讨论系统的应用效果，为其他煤矿井下的运输工作提供理论经验。

关键词：
PLC
传感器
失控风险
自动化操作
自动常闭式挡车系统
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在自动常闭式挡车系统中，会通过挡车栏实现对矿车通过的控制，一般挡车栏需要设置在斜巷边坡点下方一列车长度的地方，在实际应用中通过常闭式挡车栏可以有效预防矿车的失控风险。不过在实际的自动常闭式挡车系统应用中，还存在挡车栏状态指示不明确、缺乏速度检测功能和自动化操作水平低的问题，在一定程度制约了自动常闭式挡车系统价值的发挥，因此有必要对矿用自动常闭式挡车系统进行分析，在提高对该系统的了解程度后，提高应用价值。

1、矿用自动常闭式挡车系统的原理

目前，自动常闭式挡车系统在煤矿井下有着较高的应用效果，其原理是挡车系统借助传感器对矿车位置和速度进行感应并发出信号，在PLC控制器接受传感器信号并进行处理分析后，对电磁气控阀的开关进行控制，进而实现挡车栏的自动升起、下落，实现矿车的通行、阻挡，该系统的运行原理可以参考图1。

在矿用自动常闭式挡车系统中，还有气手动操作和电手动操作，对于电手动操作而言，可以在电自动操作出现问题时，通过切换按钮转换成电手动操作，实现对控制面板其他按钮的控制。而出现停电事故时，在电自动、手动操作都无法有效使用下，可以将自动操作切换成气手动操作，利用对操作台按钮的控制，避免停电对矿车上、下行产生影响[1]。

1.1 矿车下行

结合图1所示，当矿车下行到传感器A、B位置时，A传感器会接收矿车下行的指令并对矿车进行检测，B传感器会将矿车的速度、位置等信息发送给PLC控制器，PLC控制器会结合预先设计的矿车合理速度对当前矿车的速度进行判定，在速度正常的前提下PLC控制器会发出电磁气控阀动作信号，升起挡车栏，具体在显示器中指示灯为红亮；在速度过高下，PLC控制系统无电磁气控阀动作信号输出，常闭挡车栏无动作并发出报警信号，提示周围相关人员。当矿车下行到传感器C位置时，代表矿车已经安全通过挡车栏，C传感器会发出对应的信号，PLC控制器会将挡车栏下落的信号发送给电磁气控阀，在挡车栏常闭后，显示器指示灯为绿亮。

图1 矿用自动常闭式挡车系统原理

1.2 矿车上行

当矿车上行中，在到达C传感器时，传感器重复上述操作，在进行矿车上行指令接受矿车速度检测和速度信号传输后，PLC控制器在判定矿车速度安全后，发出电磁气控阀动作信号，在挡车栏升起时，显示器指示灯为红亮；反之PLC控制器判定矿车超速时，常闭挡车栏无动作且发出报警信号，提示周围人员。当矿车上行到传感器B时，PLC控制器会接受B传感器的信号，控制电磁气控阀动作，使挡车栏下落常闭，此时显示器指示灯为绿亮。

2、矿用自动常闭式挡车系统的部件组成

2.1 传感器、PLC主机

在传感器选择上，可以使用旋转编码器，当旋转编码器安装在深度指示器的传动轴上或者电机输出轴上时，能实现对矿车上、下行位置和方向的监测，同时向PLC主体发送脉冲信号。结合旋转编码器所具有的精密性特点，为了提高应用效果要避免在安装中粘上杂物，同时在紧固时要注意紧固力矩，一般控制在0.49 N·m左右，并在电源关闭下进行配线工作[2]。

在矿用自动常闭式挡车系统中PLC主机是该挡车系统中的核心组成部分，当绞车运转时，PLC会接收旋转轴编码器发出的脉冲信号，通过信号的分析处理，既可以确定绞车的旋转方向和行程，也能了解矿车的位置和运动方向。当PLC确定矿车到达预设的位置点后，会向提升机发出控制信号，使其进行挡车栏的上升和下落。需要提前将挡车栏的上升下落位置数据输入到PLC主机中，满足矿车通行需要。

2.2 挡车栏、提升机

一般挡车栏所使用的钢丝需要具有较强的韧性和强度，可以选择6×37-Φ24的钢丝绳，要将钢丝绳和Φ18 mm的圆铁用铁丝绑扎。一般在挡车栏工作中，上升状态下需要挡车栏最终离地距离不低于2.2m；下落状态中需要挡车栏最终悬离地0.4 m。需要注意的是，挡车栏跟吸能器的距离不能低于3.5 m，且用绳卡将挡车栏钢丝绳和吸能器进行连接。

提升机主要用于挡车栏的上升和下落，一般需要在挡车栏上方5～10 m的位置安装提升机，具体需要固定在巷道工字梁的中间一侧或顶部，避免对矿车和员工造成通行影响。需要注意的是，提升机的高度需要控制在轨道面之上2.2 m，且注意滚轮和滑轮之间的钢丝绳保持平行状态。

2.3 语音报警箱、信号控制箱

语音报警箱可以发出1 kHz的音频报警信号，可以为矿车上下行周围的员工起到警示作用，同时也可以提醒司机，降低事故危险性。信号控制箱是自动常闭式挡车系统和核心部分，一般需要安装在绞车房，避开潮湿的地方进行安装。

2.4 吸能器

一般在吸能器的安装中，会将6×37-Φ24的钢丝绳压放在吸能器里，其中小圆柱端钢丝绳会留有超过3 m的余绳；大圆柱端钢丝绳会留有超过1.5 m的余绳，同时连接挡车栏。需要注意是，吸能器跟挡车栏的距离需要超过3.5m，结合实际测试，吸能的最大冲击动能承受为168×106N·m，可同时支持四辆矿车的需求。

3、自动常闭式挡车系统的运行注意事项

1）当进行挡车栏的下放时或者提升时，需要关注报警显示器上对应的指示灯是否闪烁，一般挡车栏常闭时对应指示灯绿亮。

2）主绞车的提升速度不可超过2 m/s。

3）需要做好挡车栏等结构的定期检查工作，确保系统运行的可靠性。

4）在出现停电事故时，为了确保系统运行的可靠性，需要在送电时手动提起挡车栏，并将矿车在副井口停车处进行位置校正，再结合系统操作进行，如果矿车在停电后不运动，可以直接按下手、自动转换按钮，使系统处于自动状态。需要注意的是，在形成误差超过3 m时，要对矿车行程进行校正。

5）为了提高该系统的使用安全性，需要提升串车长度不超过10 m，且提升超长物料和进行快速运行时，需要手动提升挡车栏，不能切入自动状态。

6）在进行系统维护时需要保证电机的相序不变。

7）需要对常见故障进行检测和处理，见表1。

表1 系统常见故障及诱发因素、处理措施

4、结语

随着信息时代的不断发展，常闭式轨道斜巷挡车系统也得到了不同程度的优化，在技术不断成熟下，促进了该系统在斜巷防跑车工作中的价值，结合很多煤矿井下的常闭式挡车系统应用情况看，还不能有效了解和使用该系统，因此需要对该系统的原理、设备组成和运行注意事项进行分析，确保该挡车系统可以更好的发挥出功能丰富、维修成本低的特点，满足煤矿安全开采需要。

参考文献:

[1]尚鹏宾.煤矿用触碰式声光报警气动挡车杠的设计及应用[J].科学技术创新,2019(17):161-162.

[2夏志村,高爽,何玉彬.调度绞车斜巷运输自动挡车栏的设计与应用[J.内蒙古煤炭经济,2019(12):150-151.

文章来源:郑晓彬.一种矿用自动常闭式挡车系统[J].机械管理开发,2023,38(10):151-152.