架空乘人装置远程控制设计分析

郑朝生

（山东东山古城煤矿有限公司，山东 济宁 272100）

架空乘人装置（也称为猴车）主要应用于煤矿开采行业，它具有结构简单，安装方便，工作连续性强的特点，大大提高了煤矿开采的工作效率。随着煤矿开采业的发展，必然要求相应的生产工具进行更新换代，以满足现代煤矿开采工作的需要。但是相对于煤矿开采行业的发展，井下辅助设备更新的速度却是相对落后，传统的架空乘人装置逐渐难以满足现代煤矿开采业的需要。因此为了满足现代煤矿开采业的需要，提高煤矿开采的工作工作效率，就需要设计一款新型的架空乘人装置。

1 架空乘人装置远程控制的设计理念

安全生产是当今企业发展中的重点，煤矿开采行业作为高危行业，对于企业员工的生命安全更应该摆在首要位置。在煤矿开采技术日益机械科技化的今天，企业往往忽略对于煤矿开采辅助设备的更新升级，这在一定程度上阻碍了煤矿开采劳动力的提高，同时也严重威胁到了煤矿开采工人的人身安全。在煤矿开采的诸多辅助生产设备中，架空乘人装置是较为关键的设备，因为煤矿开采的工作场所的特殊性，煤矿开采工人需要深入矿井之下，这就需要通过传输设备将企业工人输送到井下，在这个过程中架空乘人装置便是搭载企业工人的“生命之船”。传统的煤矿架空乘人装置过于简单机械化，同时在安全性上也有很大的不足，这些不仅违背了以人为本的生产理念，更是严重影响到了企业工人的人身安全。基于传统煤矿架空乘人装置存在的弊端，设计出一款安全性更高，可远程监控的架空乘人装置对于保障企业工人的人身安全，提高煤矿开采现代化水平有着重要的意义。

2 煤矿架空乘人装置的结构及工作原理分析

架空乘人装置主要包括动力驱动系统，电控系统，装置线路，乘人结构，张紧装置等部分。在煤矿架空乘人装置中，动力驱动系统作为动力支撑，是整个装置的主要部分。驱动系统主要由电动机，减速机和摩擦轮组成。乘人部分有钢丝牵引绳被架空在机头与机尾之间，通过摩擦轮的运转实现井上井下的运输工作。在摩擦轮上设置有液压制动闸，可以在乘人部分运输的过程中通过无级变速的运转牵引带动钢丝绳的运转。在钢丝绳上安装有耐磨性较强的衬垫托轮，从而支撑乘人部分。乘人部分是通过抱索器上衬垫与同钢丝绳之间的摩擦而被抱紧的，从而实现乘人部分的上下运输。架空乘人装置的运行原理是：在矿道内的首部设置有动力驱动系统和上下车站，在矿道的尾部设置有张紧装置，上下车站以及尾轮，在运输巷道的沿途设置有托压绳轮，通过一根钢丝绳将这些绳轮传引起来，从而形成一个完整的闭路运行系统。

3 架空乘人装置远程控制设计分析

架空乘人装置的远程控制主要是通过设置在控制系统中的PLC传感器实现的。在煤矿乘人装置的结构中，电控系统是整个装置的控制部分，同时也是保证整个装置安全有序运行的重要部分。该系统主要由控制器，调速器以及信号保护组成，通过现进的PLC控制，可以实现架空乘人装置的短路保护，超载保护以及紧急刹车，保障装置运行中的安全。为了实现架空乘人装置的远程控制，在原有控制系统的基础上设置了PLC传感器和监控系统，同时在原有的控制系统中接入了网络连接。

（1）远程控制系统的工作原理。通过在原控制系统的网络连接，地面控制室可以实时监控到架空乘人装置的工作状态和数据信息。同时相关的信息数据可以在上车车站的部位进行查阅，方便有关人员对于装置故障的分析和检修。在整个系统中配备有监视仪器，这些仪器上接有光纤等线路，可以将相关的视频信号传送到地上控制室，从而实现控制室对系统的实时监控。这些视频信息传送到地面控制室后会通过区域网进行信息的分享与传播，相关的人员可以在有关设备的客户端来了解到架空乘人装置的运行信息。

（2）远程控制系统的自动化原理。该款系统在PLC传感器的选择上采用的是西门子S7-200系列小型传感器。该款产品的结构紧凑，价格实惠且具有丰富的指令集。同时这款传感器的面积较小，数据处理速度快，适用于各种远程控制系统。该款系统在编程软件上采用的是STEP7-micro/winSP8。该款编程软件的功能强大，可以实现程序的开发以及运行状态的实时监控，同时该款编程软件的操作相对简单，便于有关人员的学习掌握。在软件的版本上，采用的是v4.ostep7-micro/winsp8版本。此版本所配备的是改进过的软件工具和数据块，支持最新版的处理器强化软件工具和诊断工具。在系统软件的设计上是按照模块化的方式进行设计的。包括了主程序，初始化，数据计算，紧急刹车，报警等模块。

4 煤矿架空乘人装置的防护设计

虽然通过架空乘人装置的远程控制系统可以减少煤矿开采工人的体能消耗，加强对装置的监控，在一定程度上保证了员工的人身安全。但是在煤矿开采的过程中，架空乘人装置的掉道问题是较为普遍的问题，而且这一问题不仅影响了煤矿开采的工作效率，更是严重影响了煤矿开采员工的人身安全。因此在改进的煤矿架空乘人装置中，必须对掉道的问题进行优化改进。

（1）掉道问题分析。钢丝绳掉道主要是指在架空乘人装置在运行的过程中，钢丝绳脱离托压绳轮，从而偏离运行轨道的现象。导致钢丝绳掉道的原因主要包括：①托绳轮高低水平不一致。煤矿架空乘人装置需要在一定坡度的巷道内安装，在安装的过程中，由于巷道建设的原因，可能就会导致拖轮绳不在一条水平线上。在运行过程中，钢丝绳运行到低水平位置的拖轮绳处时，钢丝绳无法接触到拖轮绳，从而导致了脱轮和掉道的现象。②抱索器或者乘人装置出现破损。在抱索器或者乘人装置出现破损后或会出现重心偏移的现象，当重心偏移严重时就会导致钢丝绳的轨迹出现偏差，从而导致钢丝绳的掉道。③拖轮绳的位置发生偏移。在架空乘人装置的长时间运行过程中，可能会出现个别托绳轮的安装位置不正，出现偏移，当钢丝绳运行到这些部位时就会出现掉道的现象。④拖轮绳的轮衬出现严重的磨损，超过使用寿命。拖轮绳的轮衬属于消耗品，在长时间的运行后会出现严重的磨损，如果未能及时更换这些磨损严重的轮衬，在钢丝绳的运行过程中也会出现掉道的现象。

（2）优化改进措施。针对钢丝绳的掉道现象，可以从以下几点进行优化改进。①增加双向调控行程开关。在装置机尾部位的张紧装置上安装双向调控行程开关，可以保证钢丝绳的不间断的延伸性，从而完善了钢丝绳松绳的机械保护，保证钢丝绳运行中的松紧适度可控。②增加机械保护装置。为了保证钢丝绳在单轮上的平稳运行，可以在单轮的上方加装机械保护装置，避免钢丝绳在运行中出现大幅度抖动的现象。③增强检修的频率。架空乘人装置作为工作连续性较强的设备，装置的轮衬，单轮等部位都属于高消耗的部位，因此为了保证装置的平稳运行，相关的人员应该加强对架空乘人装置的检修频率，及时更换磨损严重的零部件。

5 架空乘人装置的前景展望

架空乘人装置作为煤矿开采行业必备的生产辅助设备，对于提高生产率，保障员工人身安全有着重要的意义。其自身的性能也应该随着行业的发展进步而不断地优化完善。通过对架空乘人装置的远程控制系统，虽然可以在一定程度上优化架空乘人装置，但是随着行业的发展，当前的架空乘人装置仍然有着许多可以改进优化的地方。

（1）节能环保是当前经济发展的主题，因此架空乘人装置的性能在今后的发展中还可以进一步提升，通过各种清洁能源的使用降低能耗，提高功率等。

（2）在今后的行业发展过程中，煤矿架空乘人装置安全保护装置的性能还可以进一步的提高。

（3）随着各种新型科技的出现和应用，架空乘人装置的自动化程度还有着较大的发展空间，例如更先进的传感器设备和监控装置等。

6 结语

通过在将传统的架空乘人装置进行升级改造，实现架空乘人装置的远程控制，提高架空乘人装置的自动化水平，可以有效地保证架空乘人装置的安全有效运行，提高劳动效率。同时，随着科学技术的不断发展，架空乘人装置依然有着很大的优化空间，有关的设计人员应该根据时代的发展变化对架空乘人装置进行不断的优化升级。