主井防重斗下放保护装置的设计制作与应用

李玖洋　袁琦　于洪宇

【摘 要】本装置已成功应用于晓南矿主井提升机电控系统中，采用了最先进的激光监测技术，创新设计思路对主井箕斗卸煤的状态进行监测，使其起到防止重斗下放的作用。杜绝了主井提升机重斗下放事故的发生，提升了主井提升机电控系统的安全性与可靠性。该装置适用于任何采用箕斗的煤矿提升机电控系统。

【关键词】防重斗下放装置；设计；制作；应用

0.引言

随着煤矿大型固定设备自动化控制科技的不断进步，对提升机电控系统安全要求可靠性非常高，但受现场环境以及其它不利因素影响，往往因为某个环节存在不安全的可能性，而限制了自动化控制的应用。

为了适应煤矿现代化提升的要求，必须采用一种更为先进、准确的监测技术对主井箕斗内的煤炭进行监视、监测，达到防止重斗下放的目的。设计必须符合现场的要求，能够准确的监测箕斗中煤位的真实变化情况，能够在主井箕斗卸载间灰尘比较大的地点正常工作，能够适应煤矿现场复杂的电磁环境。所以我们采用激光监测技术对防止重斗下放保护进行设计，将箕斗中煤位的变化量转换成为激光传感器的位移变化量，再转换成电信号的变化量，连接到主井提升机的电控系统的控制回路中，达到防止重斗下放的目的，杜绝重斗下放事故的发生，保证主井的安全提升。

1.采用激光传感器技术应用于主井防止重斗下放保护装置的设计、制作及现场应用效果

1.1主井防止重斗下放保护的设计

1.1.1需要解决或者克服的适应现场条件的三个问题

首先，在井筒中灰尘较大可能对激光传感器的监测有一定的影响。但是现在我矿的主井已经成为入风井，灰尘会随着风流方向向井下运动，而将传感器安装在高处的井筒壁上，不仅能够满足设计要求的条件，还能很好的解决灰尘的影响问题。

其次，激光发出的激光束对环境及人体的危害问题。在本设计中采用的是对人体危害较小的激光产品，不直接用眼睛直视，对人体其它部位没有危害，而且其功率较小，发出的激光束不会引燃煤尘等物体。正常提升情况下，井筒中没有人员工作，只有在检修时，井筒维护人员进入检查，此时可以设置一个检修开关，在维修人员进入时，操作检修开关，关闭传感器电源，使其不发出激光束，在检修完毕后，再恢复检修开关，使传感器工作，这样便解决了应用激光的安全性问题。

再次，激光传感器在工作稳定性及适应性上能够满足要求，能够适应我矿主井现场复杂的电磁环境，工作可靠，动作稳定。测量距离值误差值在10毫米以内，对煤炭这样不规则形状的被测物，也能保障测量准确度。

1.1.2采用激光传感器应用于主井提升机的防止重斗下放的设计原理

本设计采用非接触式的激光测距传感器。

正常状态下，装有煤的箕斗到位后，激光测距传感器发射出激光，设定（红色射线为激光束）监测距离为6.5米时发出允许开车的信号，而在煤炭没有卸载完毕的时候，监测距离小于6.5米，则激光测距传感器不发射允许开车的信号，只有在煤炭卸载完毕的情况下，监测距离达到6.5米，激光测距传感器发出开车信号，可以得出，利用激光传感器的距离监测功能，来监测箕斗中煤位的变化，起到防止重斗下放的目的。

1.1.3防止重斗下放的电控原理说明

本设计选用PT6011型号产品。交流220V电源，经过空气自动开关ZK1，供给直流24V稳压电源，输出的直流24V电源，供给激光传感器JG主测距仪和JG副测距仪直流电源。当主箕斗到位时，到位继电器ZTJ开点闭合（主箕斗到位ZTJ开点吸合，其控制线圈与原有的到位控制回路继电器线圈并联），ZTJ1闭合，ZTJ闭点断开对LJ副继电器形成闭锁（即不允许LJ副继电器闭合）。当箕斗开启卸载门后，箕斗中的煤炭靠自重进行卸载，煤炭卸载完毕后，激光传感器对箕斗中的煤位进行监测，当达到之前预先调定的设定值的时候，激光传感器内部输出点即JG主测距仪输出点闭合，JG主继电器闭合，其JG主输出点闭合，LJ主继电器得电，LJ主1自保点闭合，LJ主2串入提升机电控系统的连锁回路中，发出允许的信号，提升才能正常启动。

正常工作时ZK1闭合，在检修时断开，防止激光对人体的伤害。此时若想发出开车信号，可以按检修按钮LJAN，使绞车能够发出相应的检修信号，完成检修作业。检修按钮LJAN的另一个目的是在箕斗停车位置有偏差时，到位信号正常，但是激光传感器测定值达不到设定值，此时激光传感器不输出。但箕斗中的煤已经卸载完毕，卸载信号工可以按下检修按钮LJAN，使绞车能够正常启动，当下次另一个激光传感器工作正常时，断开LJX形成的自锁，使防止重斗下放保护再次投入使用中，LJX另一输出点串入绞车PLC内部回路，在司机台上的电脑屏幕上形成显示，提示防止重斗下放装置异常，需要检查处理。

1.2防止重斗下放装置的制作

1.2.1防止重斗下放装置的组成

该装置安装于晓南矿主井四楼，由固定防护箱、固定架、激光传感器、以及控制电路板组成。在每个激光传感器激光输出的位置，在井筒中开一个120mm×120mm的方孔，用于传感器激光束对的箕斗中煤位的监视之用。

1.2.2防止重斗下放装置的固定防护箱

该箱体共计2个，均采用分体式结构，其单个外形尺寸为长240mm×宽240mm×高480mm。下部固定于井筒外部的铁板上，采用螺栓连接方式，底座采用5mm厚铁板焊制而成，侧板采用1mm薄铁板焊制。上部通过折页固定于井筒外部的铁板上，可以转动开门，开门后便可看见安装在底板上的固定架以及激光传感器和控制电路板，该箱能够起到固定相关设备和保护内部部件的作用。固定防护箱必须牢固的固定在井筒铁板外侧上，否则会影响此装置的正常工作。

1.2.3固定架

该固定架能实现上下调整高度，左右旋转角度180度，上下调整角度90度。能够适用现场调试和调整的要求。

1.2.4激光传感器

在本设计中激光传感器采用的是长距离激光测距仪PT6011（带有背景消隐型）。其相关技术参数如下：

型号：PT6011；监测距离：0.2～10m可设定；工作电源：18～30VDC；

最大输出电流：100mA；光源：红色激光650nm；工作温度范围：-10℃～+70℃。

连接方式：接插件M124针；材料：模压铸锌；精度：1.5mm。

防护等级：IP67；输出信号：2×PNP（PNPNPN输出可选）4～20mA0～10V。

1.2.5控制线路板

控制线路板用3mm电木板制作，外形尺寸为长200mm×宽320mm。采用抽插方式固定于固定防护箱中，上边安装有空气开关一个，直流24v电源一个和继电器六个，其抽查方式便于检查检修维护。

1.3主井防止重斗下放保护的现场应用效果

本装置已成功应用于晓南矿主井提升机电控系统中。防止重斗下放保护装置由于没有现成的市场产品可以用，外委厂家从设计、研发到制作、安装，共需要27万的资金，而由我矿自行设计制作仅投入资金3.2万元，直接可以为我矿节约23.8万元。另外由于本装置工作安全可靠，投入使用以来故障率几乎为零，大大降低了故障影响时间，同比去年每月主井可以多提升30斗煤，1斗煤重10吨，每吨原煤价格327.6元，每年多提升煤炭价值117.6万元。由此可见，在兼顾安全效益的同时经济效益也非常明显。

2.结语

采用激光传感器技术应用于主井防止重斗下放保护装置，创造性的自行设计制作，采用先进的激光传感器监测技术，将箕斗中煤位的变化量转换成为激光传感器的位移变化量，再转换成电信号的变化量，接入主井提升机的电控系统的控制回路中，适用于任何采用箕斗的煤矿提升机电控系统，可达到防止重斗下放的目的，杜绝重斗下放事故的发生，保证主井的安全提升。其设计新颖，独具匠心，安全性和可靠性高，监测准确，检修维护简单，是具有广泛的推广价值和实用价值的实用性保护装置。 [科]

【参考文献】

[1]刘传玺，冯文旭主编.自动检测技术（第一版）.中国矿业大学出版社，2008，1.

[2]吕国泰，吴项主编.电子技术（第二版）.高等教育出版社，2001，5.