DOI:10.13436/j.mkjx.2013.05.115 第 34 2013 卷第 年 05 05 期 月 煤 矿 机 械 Coal Mine Machinery Vol.34No.05 May. 2013 单绳罐笼限速防坠器设计 郭 波 白宏峰 ， 潞安集团 （ ， ， 王克智 山西 长治 王 韬 ， 046204） 摘 要 ： 分析了目前矿井普遍使用的 BF 系列防坠器在制动过程中存在的问题， 并且针对此 问题，设计一种集限速、缓冲及防坠功能于一体的限速防坠器，该装置不仅能够避免罐笼在钢丝绳 或连接装置断裂时坠落，而且能够在其超速时起到减速防坠作用，大大提高矿井提升的安全性。 关键词 中图分类号 ： 单绳罐笼； BF 系列防坠器； 限速 文献标志码 文章编号 ： TD534 Single Rope Cage Speed Limit Parachute Device ： B ： 1003 － 0794（2013）05 － 0174 － 02 GUO Bo， BAI Hong-feng， WANG Ke-zhi， WANG Tao (Lu’an Group, Changzhi 046204， China) Abstract: The braking problem of BF parachute which is used commonly in mine at present is analyzed. And in order to solve this problem, a set speed, buffer and falling prevention function in one of the speed limit parachute device is designed, Which not only can prevent the cage falling when wire rope or connecting break off, but also decelerate and prevent falling when overspending, greatly improve the safety of mine hoist. Key words: single rope cage； BF parachute； speed limit ； ； 1 BF 防坠器存在主要问题 放 ， ） （ 在提升容器过卷 或绞车制动器失效的 提升容器的运行速度大大超过设定的允许 系列制动绳防坠器不 严重 冲击井 BF 事故 的发生 （1） 情况下 值但是未断绳时 容易导致过卷 动作 （ 架或者发生礅罐事故 传统的 放 ， ， ） ， BF 传统的 系列 制动绳防坠 器在进行制 动 （2） 制动钢丝 绳要承受提 升容器巨大 的惯 性 冲 击 会发生激烈 振 每根制动 钢丝绳的 受力不均匀 严重破坏制动钢丝绳 而且一 影响其使用寿命 ， ， 解除制动状态比较困难 ， ； ， 时 力 动 旦断绳制动后 ， ， ， 传统的 系列 制动绳防坠 器要实现断 绳 对其反应时间和制动力都有严 因此对生产加工精度和日常使用中维护检 ， （3） BF 后的可靠制动抓捕 格要求 修都提出了严格要求 ， 传统的 （4） 械的安全装置 现代化控制 数字化建设的要求 ， 系列 制动绳防坠 器是一部纯 机 BF 无法融入提升控制系统中进行集中 不符合 目前矿井 ， 无法 进行实时监 控 ， （ BF 传统的 防 过卷过放缓 冲托罐装 置 ； 系列 防坠器和现 有的防过卷 过 （5） 放装置 作为一套 纯机 械结构的安 全装置 在日常的例 行检修中只 能目测或 者简单地测 试其机械 零 件 是 各 转动部件是 否灵活 否受损 、 可靠 很难 获得准确 的数据和 信息 、 由于现场环 境恶劣 ） 正常 投入使用后 配合是否满 足要求 ， ， ， ， 。 限速防坠器设计 2 2.1 电控部分设计 该装置电控 部分由绞 车 房 内 的 监 控 系 统 和 井 口的测控系统组成 如图 所示 。 1 。 功能显示 声光报警 地面控制柜 计算机 PLC 通信扩展 工作状态选择 性能调试 紧急处理 隔离驱动 隔离驱动 工作指示 液压回路控制 电机控制 压力控制 PLC 模拟量模块 通信扩展 速度检测 性能测试 位置传感器 压力检测 图 1 电控系统原理图 、 ， ， ， （1） PLC 记录 绞车房内的监控系统 由计算机加组态软 主要完 系统 各部分 发生制动事件时要 件组成上位机和由 成系统 参数的设定 的实时数据和实时状态的显示 进行报警 ， 存储并建立报表 控制的操作台构成 工作状态的 选择 ， 通过转换和比较 （2） 控制柜和各类传感器组成 、 井口的测控系统 井口的测控系统主要由 主要完成提升容器 判别是滚筒打滑 、 根据上位机选 同时还 经转换计算后送上位机 自动控 制电机进行 PLC 运行速度检测 超过设定速度的 择的工作状态 可以检测液压系统的压力 显示 补压 控制执行相应的制动操作 并可以 根据设置和 需求 还是制动失灵 30% ， 。 ， ， ， ； ， ， , 电控系统技术要求 提升容器运行速度 ① ； （3） 174 中国煤炭期刊网 www.chinacaj.net

第 卷第 期 ， ， 34 30%。 05 即滚筒转速的测量和天轮转 点位测量 将 测量值相 互比较以判 别滚筒 是 否 打 将测量值与设定值比较以判别提升容器运行速 当判别的结果是滚筒 即开始报警并对罐 同时工作 同时换算 ， 只有在双机同时确认是异常的情况下才 当提升容器到达减速区 也要对 到达停止位时仍未停止 实时显示速度值 液压 测量采用 2 速的测量 。 滑 度是否超过设定速度的 打滑或者超过设定速度的 笼进行适当制动 以提高制动控制的可靠性 同时比较 能启动相应的制动操作 ；③ 时 一定时间后 设定速度的 ， 罐笼进行适时制动并报警 运行 强行进行三级制动 系统的压力值及系统各部分的实时状态 控制部分采用双 即同时检测 PLC ， 不减速 70%）， 30%， ；④ ；② ， ， ， ， ， （ 、 。 2.2 机械部分设计 限速防坠器 和制动器安 装 在 天 轮 平 台 和 层 该套防坠器配套有相应的电控 放 提升容 器过卷 2 、 ， ） 甚至提升钢丝绳发生断绳或者 只要系 统检测到 提升容器 速 度 异 并且 按照设定的 功能进行 适时制 （ 。 ， 无论是提升钢丝绳 打滑 平台之间组合使用 系统 或绞车制动器失效 连接装置 断裂 ， 会自 动报警 常 ， 动 且制动对象均为提升钢丝绳 ， ， （1） 限速制动器 通过液压缸推动卡绳板利用 一般 作 为 一 利用对提升 钢丝绳的 挤压摩擦 挤压摩 擦力对提升 钢丝绳进 行制动 级 力尽可能降低提升容器的运行速度 二 级制动使用 ， ， 、 。 如图 所示 。 2 。 1 2 3 4 井架平台 图 限速制动器组件图 支撑架 2 制动液压缸 卡绳板 导向柱 1. 限速防坠器 限速防坠器是通过电液推杆 （2） 3. 4. 2. 在前 控制卡绳器对提升钢丝绳进行制动 级制动使用 ， 速非常严重时 可以完全利用卡绳器将提升容器进行制动 所示 采用限速防坠器的第 级制 动未能有效 制动 2 3 ， ， 一般作为第 3 或者超 级制动功能 ， 如图 3 ， 。 天轮 天轮平台 天轮平台 12 11 10 9 5 4 3 2 1 6 7 8 二层平台 二层平台 导向轮 2. 支撑框架 图 3. 9. 立柱 1. 冲器 8. 限速防坠器组件图 3 电动推杆 辅助缓冲绳 4. 底座 绳轮 制动钢丝绳 5. 10. 天轮 12. ［1］ ［2］ ［3］ ［4］ 卡绳器 缓 提升钢丝绳 7. 6. 11. 2.3 工作过程 （1） 提升容器的运行速度测量采用光电编码器 从事煤矿大型固定设备技术管理工作 责任编辑 ： 175 单绳罐笼限速防坠器设计 郭 波 等 ， ——— Vol.34No.05 ， 实现 上 输出相 应的编码脉 冲 将光电编码器分别安装在绞车的滚筒和天轮 ， 通过滚筒和天轮的转动带动光电编码器运转 ， 将光电 编码器的 输 出 接 到 由 计算得 PLC ， 处测量的速度值进行比较以 到相应的速度值 将 2 ， 判别滚筒是否打滑 将测量的速度值与设定值比较 以 判 别 提 升 容 器 运 行 速 度 是 否 超 过 设 定 速 度 的 ， 的高速计数器端口 变换 采样 PLC ， 、 、 30%； ， ， 2 （2） 发出声光 报警 在发生异常的情况下 若判别是滚筒打滑 ， 同时控 制打开 启动一级限速制动 ， 调整控制 制 动 的 压 经过设定的时间后提升容器仍然没有停下来 ， 启动二级限 个电磁阀 同时控制模拟量输出的大小 调整控制制 又经过设定的时间后提升容器还没有停 启动 马上启 动报警信号 ， 个电磁阀 一级限速制动的 ， 同时 控制模拟量 输出的大小 ， 力 控制打开二级限速制动的 速制动 。 动的压力 下来 三级限速制动 控制打开三 级限速制动 的 个电磁 阀 ， ， 2 2 ， ， ， ， 结语 3 。 ， 器 的冲击力 冲击 ， ， （4） ； （1） 该装置只要检测到提升容器的运行速度超 即可对提升容器进 放 引起的冲击井 30%， 有效避免因为过卷 （ 出设定的安全运行速度的 行实时制动 架或者礅罐事故的发生 ， ） （2） 升钢丝绳进行限速制动 绳防坠器 一体的 研制的新型限速防坠器装置动作时是对提 系列制动 组成一套集提升钢丝绳与制动钢丝绳于 配合传统的 BF ， 、 可靠性更高的安全装置 ， 功能更全 ， 研制的新型限速防坠器装置中引入了缓冲 （3） 在进行制动时可以有效吸收提升容器惯性带来 从而减小对提升钢丝绳和制动钢丝绳的 ； 延长其使用寿命 ； 研制的新型限速防坠器装置集限速 缓冲 、 、 ， 制动于一体 提升容器同步制动 负载均衡 、 。 、 ， ， ， ， ， BF 绞车制 动器失效 甚至实现提 升容器的完 全制动 、 通过对 提升钢丝绳 的制动 该系统在传统的 引 入了一套新 的防坠安 全装置 系列制动绳防坠器的基础 可以 在提升容 上 绞 车滚筒打 滑等异常情 器超速 降低 提升容器 的 况下 运行速度 从而 避 免超速故障带来的冲击井架或者礅罐事故的发生 ； 此外可以实现实时监控和状态显示 实现各功能的 在提高矿井提升系统整体安全性的同时 集中控制 更加符合目 前矿井现代 化 智 能化建设的 在全国煤炭生产提升系统中具有很大 要求 的推广价值和广阔的发展前景 参考文献 自动化 因此 ， ， ， 。 、 、 。 。 关于单绳罐笼防坠器性能的讨论 煤炭工 ［J］. ： 任中华 鲁平 , . ，2007(4): 67-69. , 张晞 程 张爱军 , . 107. 李炳文 , 社 ，2010. 封士彩 , 定方法 ［J］. 作者简介 ： 王年 防坠器制动特性分析 煤矿机械 ［J］. ，2011，32（6）:105- 万丽荣 柴光远 , . 矿山机械 ［M］. 北 京 : 中 国 矿 业 大 学 出 版 张新民 矿井提升机制动绳防坠器制动时性能参数的确 . 煤矿机械 郭波 ,2002，23（1）：8-9. 山西长治人 ， (1983- )， 电子信箱 ， 侯淑华 收稿日期 硕士研究生 助理工程师 , ， ：gb830807@163.com. ：2012－12－05 中国煤炭期刊网 www.chinacaj.net