白向军
(大同煤矿集团公司，山西 大同 037003)
摘要：分析了多绳摩擦提升防滑问题的重要性，针对滑绳问题应用了摩擦轮防滑保护装置，从而解决了困扰生产、影响安全的一大隐患，有效地保证了矿井的安全生产。
关键词：摩擦轮；防滑保护；应用中图分类号：TD534+．3
1概况
近几年，随着高产高效煤矿的建设，矿井产量和开采深度不断增加，多绳摩擦提升已成为矿井主、副井提升采用的主要形式。在实际生产过程中，滑绳、溜车等事故时有发生，为安全生产带来了隐患。为了避免摩擦轮提升机滑动事故的发生，减轻滑动事故的影响，许多科研院所曾对其进行过翔实剖析，并已取得了一些理论成果，也开发了相关的装置，对摩擦提升的安全运行起到了一定的作用，但仍未完全解决摩擦提升的滑动问题。
2摩擦提升的滑动分析
摩擦提升滑动分“安全滑动”和“危险滑动”两种情况。安全滑动是滑动速度由快到慢，滑动一定距离后停止滑动，其滑动距离小，滑动呈收敛状态。危险滑动是滑动速度由慢到快，滑动距离大，滑而不止，甚至造成过卷，滑动呈发散状态，对矿井提升安全造成影响。这正是防滑装置所要解决的问题，因此滑动速度和滑动距离是需要监测的主要特征参数。
(1)摩擦提升的防滑选型计算方法不能完全解决滑动问题。国内外防滑计算均以挠性传动的欧拉公式为基础，导出相应的计算公式和限定参数，如英联邦国家采用的静张力比法、俄罗斯得国的防滑安全系数法（过去我国也采用此方法）、德国（我国目前采用此方法）的防滑极限减速度法等，这些方法解决了提升机在设计的载荷、加减速度和衬垫摩擦因数情况下的防滑问题。若实际运行时不满足设计规定的参数（如超载、加减速度大、衬垫摩擦因数小）便会发生滑动。因此，仅靠防滑计算不能解决实际运行的滑动事故。
(2)预防摩擦提升滑动的相关措施还不够完善。为满足防滑计算载荷、防滑极限减速度和衬垫摩擦因数的要求，同煤集团在主井提升中曾应用了定重装载装置、恒减速制动系统、衬垫摩擦因数测试标准及装置，但主井箕斗因二次装载、箕斗粘煤和副井配重操作失误情况下的超载问题及使用衬垫摩擦因数变低等问题仍不能得到很好的解决。
(3)有滑动监测装置，但不能消除滑动。目前摩擦提升中安装了滑动监测装置，能实现在提升过程中出现滑动时的声光报警、断开安全回路实施制动等功能，但无法制止滑动中的容器和钢丝绳，只能任其滑动。
综上所述，目前的研究成果只解决了摩擦提升滑动的部分问题，而对滑动中的容器和钢丝绳却无能为力。为此，通过大量应用实例和对摩擦提升机滑动的实时监测和分析，我们与科研单位一起，研制了摩擦轮防滑保护装置。当滑动现象发生时，该装置能显示报警；当危险滑动发生时，能实施提升机制动，并驱动钢丝绳制动机构实现对钢丝绳滑动的制动，消除滑动，使摩擦提升机在盘式制动器和钢丝绳制动机构的共同作用下，彻底解决摩擦提升机的滑动问题，保障摩擦提升机的运行安全。
3摩擦提升机防滑保护装置
由于摩擦提升是靠摩擦衬垫与钢丝绳之间的摩擦力来传递动力，发生滑动事故在所难免。
防滑保护装置是多绳摩擦提升系统中的一套安全装置，能够解决摩擦提升运行过程中的滑动事故，通过与提升机制动装置的共同作用，实现提升运行全行程的滑动保护。
3.1 工作原理
在提升机运行过程中实时检测滑动速度，判断是否出现滑动，若出现安全滑动，便发出报警指示；若出现危险滑动，便断开提升机系统安全回路，实现提升机制动，当摩擦轮停止后，若检测仍属危险滑动，投入钢丝绳制动机构实现滑动保护。
3.2 组成
防滑保护装置组成如图1所示，该装置包括钢丝绳制动机构、液压系统及监控系统，具备提升机盘式制动器回油路堵塞保护。
3.2.1 钢丝绳制动机构
钢丝绳制动机构的作用是：当发生危险滑动时，由电控系统自动控制，实现提升钢丝绳的制动，从而消除滑动，在提升机制动器与钢丝绳制动机构的共同作用下制动住提升系统，达到滑动保护的目的。
钢丝绳制动机构采用平面摩擦式制动，制动副采用互相啮合的梯形齿型结构，可有效利用摩擦材料的厚度；其两面各设一个油缸，可起到自动对中的作用。制动材料选用高性能摩擦衬垫，利用液压施加正压力。
钢丝绳制动机构见图2。
3.2.2 回油路堵塞保护装置
回油路堵塞保护装置是在盘式制动器液压系统回油路堵塞的情况下实现旁路回油，从而实现提升机的安全制动。
3.2.3液压系统
液压系统包括液压站、液压管路和制动油缸。根据设计要求，采用蓄能器作为辅助动力源，在保证系统断电的情况下为钢丝绳制动机构提供动力源。这样既可以在紧急制动时加快制动卡头迅速地推进到钢丝绳一侧，节省卡头空运程的时间，又可以在系统断电的情况下使制动机构产生足够的制动力来制止滑动的钢丝绳。液压站工作原理如图3所示。
3.2.4监控系统
监控系统由传感器、PLC数据采集与处理、输入、输出和UPS电源等组成，电控系统实现滑动速度、提升机制动器制动油压的采集和处理；对液压站、钢丝绳制动机构和回油路保护进行控制。其原理如图4所示。
在提升机运行时，通过安装在牵引轮和导向轮的编码器检测到摩擦轮和导向轮的两个速度值v1和v2，当△v1=lv1-v2|大于滑动速度设定值时，表明提升系统出现滑动；经过时间△t后，检测到滑动速度△v2，若△v1>△v2，说明滑动处于越滑越慢，属安全滑动，此时由电控系统发出滑动报警信号，提示司机注意；若△v1≤△v2，说明滑动越来越快，滑动呈发散状态，属危险滑动，此时由控制柜输出控制信号，断开提升机系统安全回路，实现提升机制动；当摩擦轮停止后，若检测仍属危险滑动，投入钢丝绳制动机构实现滑动保护。
3.3 实现的主要功能
(1)在提升作业全程中实施滑动速度的在线监测，当出现滑动现象时，显示滑动速度并发出报警信号。
(2)当危险滑动出现时，能实施安全制动，并启动钢丝绳制动机构消除滑动，在提升机制动器和钢丝绳制动机构的共同作用下，实现滑动保护。
(3)防滑装置具有自动和手动两种控制方式，且可方便转换。
(4)钢丝绳制动机构的制动与解除均由液压驱动。
(5)对回油路实时监测，当安全制动时能实现回油路堵塞保护。
3.4 主要技术指标
(1)提升速度和滑动速度：测量范围为0 m/s～99. 99 m/s;最小分度值为0.01 m/s;测量精度为1%。
(2)系统油压：测量范围为0 M Pa～99. 99 M Pa;测量精度为1%。
(3)控制柜：电源额定电压为220 V;电源额定频率为50 Hz;中央控制单元型式为PLC S7-300;操作方式为触摸屏式；外形尺寸为650 mm×500 mm×1 500 mm。
(4)液压站：最大工作压力为16 M Pa;最大流量为8.4 L／min;液压站电机额定电压为220 V;电源额定频率为50 Hz。
(5)钢丝绳制动机构：适用提升机卷简直径为2. 25 m～6 m;适用钢丝绳根数为4根～6根。
4结语
该装置在同煤集团王村矿副井使用两年以来，对矿井摩擦提升机的防滑提供了技术保障，对副井出现的下大件配重不够引起的滑动起到了监测和保护作用，减少了维护时间，节约了投资。取得了较好的社会和经济效益，具有广阔的推广应用前景。
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