“防呆法”在礦井提升機電控系統中的應用

張澤園

摘要：認識“防呆法”的意義，及應用“防呆法”的原理于礦井提升機電控系統，針對現實中遇到的問題，加以必要的改善，以避免工作錯誤的發生，進而達到“第一次就把工作做對”之境界。生產過程隱藏著大量的出錯機會。人們常常因疏忽大意而出現錯誤。本文將通過一些案例的分析說明隱患的防范和糾正方法，這些都是工作中的重要內容。

關鍵詞：“防呆法”；礦井提升機電控系統；應用

工業工程（Industrial Engineering，IE）是一門應用科學，它兼有管理及工程技術的知識領域，它將傳統的工程技術融合于現代的科學管理技巧之中，隨著IE的導入，可彌補原有管理及工程技術之脫節?！胺来舴ā弊鳛镮E的一種重要手法，在實際工作中得到廣泛應用。礦井提升機是聯系地面和井下的“咽喉”，是礦井生產系統中重要的機電設備之一，其運轉的安全性、可靠性、經濟性不僅影響整個礦山的生產，而且還涉及人員的生命安全?！胺来舴ā痹诘V井提升機電控系統中應用，以確保提升設備高效、安全、可靠地運行。其根本目的是操作人員想犯錯都犯不了，確保提升機的安全運轉。

一、防呆法介紹（Fool-Proof）

（一）、“防呆法”含義：

“防呆法”，其義即是防止呆笨的人做錯事。亦即，連愚笨的人也不會做錯事的設計方法。狹義：如何設計一個東西，使錯誤絕不會發生。廣義：如何設計一個東西，而使錯誤發生的機會減至最低的程度。因此，更具體的說“防呆法”是：1、具有即使有人為疏忽也不會發生錯誤的構造──不需要注意力。2、具有外行人來做也不會錯的構造──不需要經驗與直覺。3、具有不管是誰或在何時工作都不會出差錯的構造──不需要專門知識與高度的技能。

（二）、功用：

積極：使任何的錯誤，絕不會發生。消極：使錯誤發生的機會減至最低程度。

（三）、基本原則：

在進行“防呆法”時，有以下4原則可供參考：1、使作業的動作輕松。2、使作業不要技能與直覺。3、使作業不會有危險。4、使作業不依賴感官。

（四）、應用原理：

1、斷根原理：將會造成錯誤的原因從根本上排除掉，使絕不發生錯誤。2、保險原理：藉用二個以上的動作必需共同或依序執行才能完成工作。3、自動原理：以各種光學、電學、力學、機構學、化學等原理來限制某些動作的執行或不執行，以避免錯誤之發生。4、相符原理：藉用檢核是否相符合的動作，來防止錯誤的發生。5、順序原理：避免工作之順序或流程前后倒置，可依編號順序排列，可以減少或避免錯誤的發生。6、隔離原理：藉分隔不同區域的方式，來達到保獲某些地區，使其不能造成危險或錯誤的現象發生。7、警告原理：如有不正常的現象發生，能以聲光或其它方式顯示出各種“警告”的訊號，以避免錯誤的發生。

二、渦北礦主井直流提升機電控系統介紹

提升機型號：JKMD3.5×4（III） 落地式多繩摩擦提升機，提升高度663m，最大提升速度9.163m/s，天輪直徑3.5 m，主電機ZKTD-250/50，功率1400kW。主回路采用原裝西門子公司生產的6RA70成套全數字直流調速裝置，并聯12脈動，邏輯無環流方式。礦井提升機控制系統采用河南焦作華飛電子電器工業有限公司設計的ZTDK-ZN-01SP電控系統。電控系統的核心設備采用日本三菱可編程控制器。

三、渦北礦主井提升機電控系統“防呆法”的應用。

渦北礦主井提升機電控系統自2006年底投入運行，針對在實際生產運行出現的一些問題，我們技術人員精心思考，采用防呆法應用原理，經過調試試驗，對原系統作出了一些改善，取得了良好的效果。

（一）、井筒內磁控開關更換為無源型。

礦井提升機電控系統在井筒井架上安裝減速、到位、過卷等磁控開關，焦作華飛電子電器公司生產的交直流電控系統在井筒井架上安裝的磁控開關均為有源型。由于有源型磁控開關需要外部提供（24VDC）電源才可工作，井筒中一旦淋水量較大時，電源可能發生短路，造成可編程控制器（PLC）停止運行造成緊急停車，影響正常提升。且我礦現用的焦作華飛公司生產的有源型磁控開關防爆外殼體積大，在主井井筒內減速點處易被掉落的小塊矸石砸壞。生產兩年來已發生3次短路故障，矸石砸壞磁控開關5個。

改造后，使用無電源型磁控開關后，有效的防止了淋水、矸石砸壞等短路故障。并且磁控開關動作更加靈敏可靠，故障率明顯減少，并且節省了材料成本。

此處改善是“防呆法”斷根原理的一種典型應用，從根本上杜絕了在井筒內淋水墜物惡劣環境下因減速開關損壞造成可編程控制器DC24V電源短路的安全隱患。

（二）加設負荷測量。

主井提升機承擔著提升原煤的生產任務，由于原煤含水量較大，正式生產以來，出現箕斗提升至上井口后卸載不掉或卸載不完全的情況，箕斗再次裝載，造成裝重罐，超載，若超載量過大，造成無法提升，提升機司機僅能通過觀察主控臺上電樞電流表的偏擺幅度來判斷負載的大小與變化，若提升機司機發現不及時，導致重罐下放。即使及時發現，也需要調集人員從箕斗中往外攉煤，由于箕斗內空間狹小，只能一人作業，正常情況下需要1.5小時以上才能正常提升，影響生產的連續進行。此種情況不能達到有效的“防呆”，存在安全隱患。

根據提升機電流與負載成線性關系的特征，觀察提升機在不同運行階段（初加速、加速、等速、減速、爬行）顯示的電流值，當電流異常時，相應的反映負載的變化。采用DSCL電流變換模塊，取樣于電樞回路0～±75mV的電壓，處理為0～±10V的標準信號電壓，經A/D轉換模塊FX2N-4AD轉換成數字量，作為電樞電流信號量，供PLC機使用。再通過修改電控系統的可編程控制器（PLC）內部的程序，加設聲光報警和驅動中間繼電器，達到報警和安全閉鎖的目的。在煤未卸盡時，兩箕斗平衡重量后，電流減小到一定值，“欠負荷”保護報警。裝載量在13噸以上時，加速段電流增大一定比例以上時，“超載”保護報警。

此處改善是“防呆法”自動原理、層別原理、警告原理、緩和原理的一種綜合應用，以解決主井箕斗中原煤卸載不完全可能引起裝重罐造成過放事故而影響生產連續進行的安全隱患。

（三）其它改善

1、增加極限開關：為防止發生過卷事故，在井架過卷開關上方1米處加機械式開關，定義為極限過卷開關，串入制動泵控制回路。相當于又增加了一種安全保護，以避免過卷事故的發生，確保提升機的安全運行。渦北礦主井提升機過卷保護現有主控機內數據過卷保護、監控機內數據過卷保護、后備綜保過卷保護、外部磁控開關過卷保護、外部機械式極限過卷保護。此處改善應用了“防呆法”自動原理和隔離原理。

2、增加2米速度保護：井筒內增加主控機、監控機2m/s保護，即到該位置后速度必須降至2m/s以下，從根本上防止減速功能失效，確保提升機安全。

3、增加不同電壓控制電源隔離繼電器：主控臺主要有220V、24V兩種電壓等級的控制電路。曾經出現220V串入24V電路系統，導致燒壞24V繼電器板。為了減少這種情況，在220V與24V之間增加一個中間繼電器進行隔離，有效的防止了這種情況的發生。

4、增加“切除程序保護”聲音報警：司機操作臺上“切除程序保護”按鈕是一把雙刃劍，在故障態下為了應急提升，短暫的將故障點切除應急提升，能確保人員的安全。增加蜂鳴器提示，按下該按鈕后會提醒操作人員此時處于不安全狀態運行。若按鈕損壞，蜂鳴器用以提醒現場人員存在故障，及時予以排除。此處改善應用了“防呆法”警告原理。

以上改造方案適用于立井直流摩擦式提升機，對交流提升機亦有借鑒價值。

參考文獻：

[1]國家煤礦安全監察局，煤礦安全規程，煤炭工業出版社，2016年。

[2]王家興，防呆法的活用/世界優質管理書系，廣東經濟出版社，2008