井下輔助運輸架空乘人裝置的改造和智能化應用

劉思敏

（晉能控股煤業集團永定莊煤業公司， 山西 大同 037000）

0 引言

隨著煤礦開采工作的持續進行，我國煤礦井下巷道的距離逐漸增長，在長距離巷道的人員運輸中，雖然傳統的架空乘人裝置有著一定的輔助運輸效果，不過在實際應用中易受到井下復雜環境的影響。如何有效對井下輔助運輸架空乘人裝置進行改進，便成為當前很多煤礦企業需要考慮的問題。結合該裝置所具有的投資低、效率高和能耗低的特點，對架空乘人裝置的改造和智能化應用進行分析。

1 架空乘人裝置的工作原理及結構功能

針對井下輔助運輸架空乘人裝置而言，作為煤礦井下開采中的重要人員轉移設備，其運行工作原理較為簡單，主要借助電動機驅動、減速機減速，實現人員的上升、下降運輸。在其結構組成及作用上有以下幾點：第一，減速機可以在工作中帶動旋轉摩擦輪進行滾動，實現對整個驅動裝置的帶動；第二，自動閘和摩擦輪相互結合，可以帶動架空的傳動鋼絲繩，既可以通過無級變速實現各級速度的調節，也能結合井下工作面坡度的不同調整轉動的角度；第三，當吊椅從機頭（機尾）運動到機尾（機頭），便可以實現一次人員運輸任務；第四，架空乘人裝置還有尾輪和張緊裝置，結合鋼絲繩在長期受力下的拉長，需要借助張緊裝置進行張緊，確保鋼絲繩受力均勻且保持運輸高度穩定[1]。

2 井下架空乘人裝置的改進設計

2.1 地軌導向裝置改造設計

在對地軌導向裝置進行改造后，可以避免在下人站點、上人站點和通過驅動輪的過程中出現大幅度的擺動，具體會在機頭和機尾處設計地軌導向裝置，可以與吊廂下部導向輥互相配合，提高吊廂運動軌跡的穩定性，降低人員上、下吊廂所導致的擺動風險。同時，為了提高地軌導向裝置的應用價值，還需要做好以下改造：第一，可以將地軌導向端頭軌設計為扇子狀，在避免吊廂進入導向槽卡阻后，提高吊廂運行安全性；第二，機尾處導向裝置的導向內軌為活動軌，能結合架空乘人裝置的部位變動進行自動調整，可確保吊廂沿著內軌外沿安全運行[2]。

2.2 語音提示升級改造

結合以往的架空乘人裝置而言，所使用的語音提示音箱存在著較多的缺陷，不僅有著語音提示單一、聲音小和音箱體積大的問題，也存在內部配件易損壞的問題，結合語音提示的作用，需要及時進行升級改造。具體可以對礦用通信信號裝置進行改造，在加入語音模塊和人體感應開關后，起到及時、有效的語音提示目的。經過測試，只有員工乘坐架空乘人裝置時，人體感應開關才會工作，進而語音系統發出語音提示，且聲音較為洪亮和清晰。另外，升級的語音提示內容也更為多樣化，可以進行下車點提示、安全乘坐規范等方面信息的播報，能提高架空乘人裝置的應用價值[3]。

2.3 可調壓固定式抱索器改造設計

在可調壓固定式抱索器中，組成上主要包括調壓螺栓、壓緊螺栓、上下壓板等方面，在進行安裝中需要注重以下流程：第一，要先用上壓板卡住鋼絲繩，然后進行下、上壓板的安裝并壓緊螺栓；第二，在壓緊螺栓中不可直接將上、下壓板進行壓緊，需要使用調壓螺栓由左至右緩慢推動下壓板，在抵緊鋼絲繩直到變形后，再擰緊3 根壓緊螺栓，保障上、下壓板可以對整個鋼絲繩進行緊抱。結合鋼絲繩在受力后會拉得更長、更細，需要相關人員做好壓緊力的合理調整和鋼絲繩滑動的檢查。經過實踐，該可調壓固定式抱索器與托輥套、繩輪摩擦塊之間的沖擊磨損較小，可有效提高摩擦塊、鋼絲繩和托輥的使用壽命，有著較高的價值，其結構可以參考圖1。

圖1 調壓抱索器結構

2.4 上車感應開關改造設計

傳統架空乘人裝置的電氣控制系統中，使用紅外漫反射光電開關，結合實際應用的情況看，有著感應范圍小和感應精度低的問題，當乘人椅子經過時容易被誤感應，且維修頻率和難度上都有著一定缺陷。經過技術人員研究，決定使用安全監控本安型接線盒，在充分利用隨著光敏電阻光線越強，其阻值越小的原理，同時結合三極管導通的特性，在實現對輸入PLC的信號進行改造后，形成新的上車感應開關。通過光電開關對架空乘人裝置的開機進行控制，有著動作靈敏和故障率低的優勢，且改造成本和維護成本都在合理范圍內。改造后的開關原理可以參考圖2。

圖2 改造后的開關原理

3 井下架空乘人裝置的智能化應用

3.1 故障診斷智能化系統應用

煤礦井下的開采環境較為復雜，因此在多種因素的干擾下容易出現各種故障問題。結合信息時代的發展，通過故障診斷智能化系統的應用，可以有效對故障點進行提前發現和位置確定，進而更好地解決故障問題，確保架空乘人裝置有著運行安全性。為提高故障診斷智能化系統的可靠性，需要選擇防爆型壓力傳感器，在對人員輸送過程中的模擬信號進行采集后，通過轉化成數字信號并且輸送到計算機中，可以對數字信號進行分析，進而幫助相關人員了解實時的井下人員輸送情況，圖3 為智能化故障診斷系統。結合圖3 可知，不同部件有著不同的傳感器，可以通過電壓式傳感器將各部件的數據信息進行收集，在實現信號轉化、分類、傳遞和分析后，可以實現遠程發布、顯示、報警和數據庫等功能。

圖3 智能化故障診斷系統

3.2 電氣自動控制智能化系統應用

在架空乘人裝置的電氣自動控制智能化系統中，主要由礦用本質安全型電氣操作臺、礦用隔爆型液晶顯示屏、PLC 礦用隔爆電氣控制箱、礦用隔爆語音提示箱等設備組成。其中電氣控制箱是該系統的核心組成，有著較多功能操作，同時能向隔爆液晶顯示屏輸出對應裝置信息，滿足相關人員對裝置的安全監測需要；電氣操作臺也有著重要作用，包含索道啟停、開車預警、故障復位、運行調試、報警消音和畫面切換等功能，同時配有電源指示燈和報警蜂鳴器，該裝置的自動運行流程可以參考圖4。

圖4 架空乘人裝置自動運行流程

4 應用效果分析

在對井下輔助運輸架空乘人裝置進行改造和智能化升級后，在長達半年的運行中表現較為穩定，無安全事故發生，有著較高的安全效益。同時借助PLC控制系統，能提高架空乘人裝置的自動化程度，實現設備的無人值守，降低企業的人力資源成本支出，有著較高的經濟效益。通過改造和升級架空乘人裝置，不僅能提高員工上下班的便利性、降低員工的工作強度，也能實現故障的自動監測，有著良好的生產效益。

5 結語

結合目前很多煤礦企業應用的架空乘人裝置看，雖然能基本滿足員工的運輸需要，不過在設計方面存在一些缺陷，有著安全隱患，需要在地軌導向裝置、語音提示、可調壓固定式抱索器和上車感應開關等方面，結合實際需要進行改造設計，同時要結合信息時代的發展，做好架空乘人裝置的智能化升級。經過實踐，改造后的架空乘人裝置有著較高的運行安全性和效率，能滿足煤礦井下開采的需要。