下面文章通過對(duì)原有多繩摩擦式提升機(jī)鋼絲繩更換所使用的主要設(shè)備及工藝進(jìn)行分析，指出原有工具及工藝中制約更換效率的主要問題及原因。提出通過利用變頻調(diào)速、PLC控制、網(wǎng)絡(luò)通信手段，改進(jìn)更換主繩所用的穩(wěn)車控制系統(tǒng)。通過網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)車調(diào)速控制系統(tǒng)與提升機(jī)控制系統(tǒng)的信息交互，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)車與提升機(jī)的控制統(tǒng)一，保持兩車的統(tǒng)一協(xié)作，提高主繩更換的效率和安全性。

　　關(guān)鍵詞：鋼絲繩,變頻調(diào)速,網(wǎng)絡(luò)通信,信息交互,尾繩車

　　按照《煤礦安全規(guī)程》及相關(guān)管理規(guī)定，立井提升機(jī)鋼絲繩在實(shí)際使用中必須按照各自使用期限定期進(jìn)行更換，主要包括主鋼絲繩、尾繩。此類大型更換工作均具有施工時(shí)間長(zhǎng)、勞動(dòng)強(qiáng)度高、作業(yè)人員多、風(fēng)險(xiǎn)隱患大等特點(diǎn)，原有的更換工藝及設(shè)備設(shè)施是基于老式電阻式調(diào)速系統(tǒng)，并且控制簡(jiǎn)單，不能實(shí)現(xiàn)信息共享，工作過程中的信息交流完全靠老式的聲光信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　且尾繩車無(wú)動(dòng)力系統(tǒng)，全部手動(dòng)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)尾繩車的控制，與提升機(jī)的協(xié)作無(wú)法實(shí)現(xiàn)。致使在鋼絲繩更換過程中存在不同程度的問題和隱患，難以滿足現(xiàn)階段安全生產(chǎn)的需要。變頻調(diào)速系統(tǒng)和PLC系統(tǒng)的成熟運(yùn)用為鋼絲繩的更換工藝提供了新的解決途徑。

　　1現(xiàn)有工藝存在的主要問題

　　1)更換提升機(jī)主繩時(shí)，需用兩臺(tái)穩(wěn)車分別進(jìn)行收舊繩和放新繩工作，為防止新繩受到損傷或造成曲繩事故，2臺(tái)穩(wěn)車收放繩的速度需時(shí)刻跟提升機(jī)保持同步。原有操作完全靠司機(jī)觀察和通過聲光信號(hào)來(lái)完成，操作時(shí)對(duì)絞車司機(jī)操作和反應(yīng)能力要求較高。

　　且原穩(wěn)車在調(diào)速上采用串電阻調(diào)速，用交流接觸器逐級(jí)切除轉(zhuǎn)子串聯(lián)的電阻從而達(dá)到調(diào)速的目的，這樣的調(diào)速方式在啟動(dòng)、換擋時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊電流，大量的電能消耗在電阻上，造成能源的極大浪費(fèi)。并且調(diào)速精度差，完全按照檔位來(lái)調(diào)節(jié)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)無(wú)極變速，在減速和低速爬行過程中主要依靠工作閘來(lái)控制，對(duì)閘瓦的磨損比較嚴(yán)重，需要經(jīng)常更換，增加了維護(hù)費(fèi)用，同時(shí)在換繩過程中速度控制的準(zhǔn)確性和安全性也難以保障。

　　2)更換提升機(jī)尾繩時(shí)，原所用的繩車為建礦初期產(chǎn)品，自動(dòng)化程度較差，屬于純手動(dòng)設(shè)備，缺少動(dòng)力源和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。作業(yè)時(shí)全部靠人工纏繩，在放繩過程中無(wú)法提供主動(dòng)速度，只能依靠提升機(jī)拽動(dòng)被動(dòng)工作，無(wú)法與提升機(jī)保持同步放繩，收繩工作完全靠人力，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，在放繩過程中不能實(shí)現(xiàn)收繩作業(yè)。

　　加上其速度控制完全靠制動(dòng)閘調(diào)節(jié)，導(dǎo)致制動(dòng)閘瓦磨損較大，制動(dòng)閘易于老化導(dǎo)致制動(dòng)力效果差。原尾繩車體積較大，難于運(yùn)輸，對(duì)井下工作地點(diǎn)的空間要求大。由于纏繩完全采用人力，導(dǎo)致排繩質(zhì)量差，工作耗時(shí)長(zhǎng)，在實(shí)際操作中對(duì)周邊人員存在較大的安全隱患，無(wú)論是從時(shí)間、效率還是人工強(qiáng)度上都不能滿足煤礦安全生產(chǎn)的需要。

　　3)換繩過程中工程設(shè)備與提升機(jī)的控制系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，各個(gè)設(shè)備間的通信通過聲光信號(hào)或?qū)χv機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，不能實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)層面的直接信息共享和信息交互。由于信號(hào)不直接作用于控制系統(tǒng)，由于人的反應(yīng)時(shí)間和人對(duì)傳輸信號(hào)的分析處理速度造成工程設(shè)備與提升機(jī)之間不能有效的配合，為了實(shí)現(xiàn)工程設(shè)備與提升機(jī)之間的有效配合，一般需要派遣經(jīng)驗(yàn)豐富的司機(jī)進(jìn)行協(xié)作，同時(shí)為保證一致性會(huì)采用較低的工作速度，這樣造成大量的時(shí)間浪費(fèi)。

　　2工藝改進(jìn)內(nèi)容

　　2.1繩車調(diào)速方式及控制方式的改進(jìn)

　　使用變頻調(diào)速系統(tǒng)替換原有的電阻調(diào)速系統(tǒng)，并利用PLC實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的升級(jí)，將原電機(jī)更換為變頻電機(jī)，可通過操作臺(tái)上的控制搖桿進(jìn)行無(wú)極調(diào)速，并且在集中操作臺(tái)上設(shè)有頻率、電流、信號(hào)指示等儀表顯示，增加了現(xiàn)場(chǎng)使用的可靠性和操作性。主要有如下優(yōu)點(diǎn)：

　　1)變頻器具有軟起功能，在啟動(dòng)時(shí)會(huì)遏制電流的沖擊，延長(zhǎng)電機(jī)等設(shè)備的使用壽命。

　　2)變頻調(diào)速是無(wú)極調(diào)速，調(diào)速平滑，徹底解決了逐級(jí)調(diào)速的弊端，并且調(diào)速精度高。

　　3)變頻器可以四象限運(yùn)行，在減速階段可以將勢(shì)能轉(zhuǎn)換成電能返回電網(wǎng)，達(dá)到節(jié)能的效果。

　　4)原串電阻調(diào)速在調(diào)速時(shí)對(duì)閘皮的磨損，設(shè)備較多，種類復(fù)雜，故障率高，直接影響施工進(jìn)度，需在施工前對(duì)接觸器觸頭等易損件需維護(hù)更換，使用變頻控制可徹底解決以上問題，設(shè)備集成，外部控制線路接線簡(jiǎn)單，故障率低，設(shè)備使用的可靠性高，降低維修費(fèi)用。

　　2.2尾繩車的改進(jìn)

　　對(duì)舊繩車從動(dòng)力源、制動(dòng)力、速度調(diào)節(jié)、繩槽容量、底盤強(qiáng)度和排繩裝置等幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，主要改進(jìn)內(nèi)容如下：

　　1)增加動(dòng)力源。增加尾繩車動(dòng)力系統(tǒng)，并按照模塊化結(jié)構(gòu)整合在底盤上，與滾筒組成一體結(jié)構(gòu)，絞車與滾筒間采用齒輪嚙合，減小空間布置體積。使其在收放鋼絲繩的過程中均能夠充分發(fā)揮調(diào)速和制動(dòng)性能，不會(huì)出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，控制精度高。而且操作方便，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況及時(shí)調(diào)節(jié)速度，確保安全準(zhǔn)確可靠，減少了施工的人數(shù)，大大提高了工作效率。

　　2)加強(qiáng)制動(dòng)力。針對(duì)繩車制動(dòng)能力不足的問題，我們對(duì)制動(dòng)裝置重新設(shè)計(jì)，通過分析提升機(jī)速度和慣量設(shè)計(jì)安全制動(dòng)裝置，利用楔塊增加摩擦制動(dòng)力，增加緊急制動(dòng)效果，解決了放繩時(shí)制動(dòng)力矩不足的問題，更好的保障了更換工作的順利進(jìn)行。

　　3)實(shí)現(xiàn)速度可調(diào)。通過分析提升機(jī)速度改進(jìn)制動(dòng)裝置，設(shè)計(jì)傳動(dòng)比，能夠使?jié)L筒速度保持在0.5~1.5m/s之間，可配套變頻調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速。且保證內(nèi)層繩速不低于0.5m/s。能夠根據(jù)纏、放繩需要進(jìn)行調(diào)速，在放新繩、收舊繩且可以與提升機(jī)保持同步、速度一致，最終實(shí)現(xiàn)速度可調(diào)。

　　4)增大繩槽容量。針對(duì)過去容繩量有所欠缺的實(shí)際，根據(jù)換繩工藝、鋼絲繩繩徑、長(zhǎng)度和換繩現(xiàn)場(chǎng)的特殊要求對(duì)繩車的卷筒進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，優(yōu)化現(xiàn)有纏繩滾筒結(jié)構(gòu)，縮短排繩滾筒長(zhǎng)度，增加繩槽容量。新加工滾筒長(zhǎng)度由原4.15m改為3.9m，內(nèi)筒直徑由0.7m改為0.45m，在減小自身體積的同時(shí)容繩量變成原繩車的1.15倍。

　　5)加強(qiáng)底盤強(qiáng)度。新加工的專用底盤，長(zhǎng)度4.9m，寬度1.3m，強(qiáng)度和剛度均有加強(qiáng)，更符合現(xiàn)場(chǎng)底盤固定使用要求，在上下井運(yùn)輸繩車時(shí)方便安全。并在施工點(diǎn)設(shè)置了卡軌器，進(jìn)一步增加了收放繩施工的安全可靠性。

　　6)增加排繩裝置。在撤舊繩時(shí)，繩車兩側(cè)各有一個(gè)排繩裝置，方便施工人員分居兩側(cè)調(diào)整鋼絲繩位置，消除了纏繩人員在滾筒位置存在的隱患，操作簡(jiǎn)單且很好的保證排繩質(zhì)量。

　　2.3信號(hào)系統(tǒng)的改進(jìn)

　　利用網(wǎng)線把提升機(jī)控制和工程設(shè)備控制連起來(lái)，利用統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)工程設(shè)備控制系統(tǒng)與提升機(jī)控制系統(tǒng)的通信，實(shí)現(xiàn)控制層面的信息共享和信息交互，使信號(hào)信息能夠直接作用于控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)快速啟停，快速跟進(jìn)，實(shí)現(xiàn)精確控制。同時(shí)對(duì)繩車上的鋼絲繩速度加裝速度傳感器，速度信息直接傳至控制系統(tǒng)。通過實(shí)現(xiàn)新舊鋼絲繩的速度比對(duì)，來(lái)實(shí)現(xiàn)工程設(shè)備的自動(dòng)跟隨控制，保證新舊鋼絲繩的速度一致性。

　　主要有如下優(yōu)點(diǎn)：1)控制系統(tǒng)的信息交互、信息共享保證了控制信號(hào)的快速執(zhí)行。2)自動(dòng)速度跟隨的實(shí)現(xiàn)能夠提高鋼絲繩的敷設(shè)速度，節(jié)約時(shí)間。3)控制系統(tǒng)的通信使得自動(dòng)操作變?yōu)榭赡�，能夠�?jié)約大量人力。

　　3結(jié)論

　　使用變頻改造后的穩(wěn)車進(jìn)行放新繩工作，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)速效果好，精度高，加減速平穩(wěn)，易與提升機(jī)保持同步，可操作性和安全性高，減少了施工時(shí)間，提高施工效率。使用改進(jìn)后的尾繩車進(jìn)行換尾繩工作，大大降低勞動(dòng)強(qiáng)度，減少人工費(fèi)用，保證了檢修效率，比原施工工藝提高了近40%的效率，增加經(jīng)濟(jì)收益。大大縮短了更換鋼絲繩時(shí)的施工時(shí)間，降低安全隱患，減少了現(xiàn)場(chǎng)繩車附近人員因人身傷害造成的經(jīng)濟(jì)損失。

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　　相關(guān)期刊推薦：《煤礦機(jī)械》(月刊)創(chuàng)刊于1980年，是由黑龍江科技學(xué)院、哈爾濱煤礦機(jī)械研究所主辦的煤礦機(jī)械行業(yè)綜合性技術(shù)刊物。發(fā)行范圍除煤炭行業(yè)外，在冶金機(jī)械、礦山機(jī)械、工程機(jī)械、鐵道機(jī)械、石油機(jī)械，化工機(jī)械、建筑機(jī)械，船舶機(jī)械、通用機(jī)械等行業(yè)同樣擁有眾多讀者，科研院所，大專院校也有讀者，發(fā)行量大、覆蓋面廣，在廣大讀者群及企業(yè)中有著重要影響。