摘要：针对目前国内大部分单绳缠绕式提升机使用的跌入式光幕松绳保护装置存在易受干扰发出误报警的情况，西和中宝提升创新工作室经多次探讨，反复试验，研究出离线式光幕松绳保护装置。
关键词：离线式光幕松绳；松绳保护；装置研制
1研制背景
1.1松绳保护装置的安全性要求
在矿井提升过程中，如果发生卡罐现象，钢绳绳就会松弛，若提升机未能及时停止运行，钢丝绳就会不断堆积在井筒中，当提升容器松动后，会因为钢丝绳松弛快速下落，严重时会拉断钢丝绳，发生坠罐事故，造成人员伤亡和设备损坏。为确保提升机安全可靠运行，《煤矿安全规程》规定，缠绕式提升机必须设置松绳保护装置，并接入安全回路和报警回路，在钢丝绳松弛时能自动断电并报警。
1.2松绳保护装置的现状与不足
目前提升机应用的松绳保护装置主要是跌入式光幕式松绳保护装置，该装置由发射装置和接收装置组成，发射装置和接收装置对齐安装在提升钢丝绳的下方，钢丝绳未处于松绳状态时接收装置可接受发射装置发出的全部红外线信号；当钢丝绳处于松绳状态时，钢丝绳处于两对射的光幕开关中，阻挡发射装置发射的红外信号，接收装置不能接收到全部信号，保护装置就会发出报警信号并切断提升机安全回路。这种跌入式光幕松绳保护装置易受到干扰，如有雪花或者飞虫进入光幕检测范围内保护装置就会发出报警信号，这种误报警会引起提升机不必要的紧急停车，即对提升设备造成伤害，又影响提升效率。
针对以上不足，我工作室针对这一情况发起研究，经多次讨论实验，研究出离线式光幕松绳保护装置。
2 离线式光幕松绳保护装置的原理
该装置由主要由光幕传感器、控制监视器及连接电缆等组成组成，主要原理是将光幕检测装置安装在提升机运行过程中钢丝绳正常存在的位置，光幕检测装置实时检测钢丝绳的存在，当钢丝绳出现松绳现象或出现不正常剧烈抖动时，钢丝绳将脱离光幕检测装置的检测范围，此时松绳保护装置会发出报警信号并切断提升机的安全回路，起到松绳保护的作用。
3 离线式光幕松绳保护装置的方案论证
3.1离线式光幕松绳保护装置方案的论证过程
光幕采用调制光源,同步扫描方式,抗外部干扰能力强；具有优质的防护结构和抗振性，使光幕可在恶劣的场合使用；光幕具有失电停止,内部器件失灵停止,连接失灵停止,物体侵入停止信号输出等功能；光幕传感器的响应时间快，均不大于15ms；光幕为安全自检电路设计，即当安全光幕传感器自身出现器件或线路故障时，确保输出双回路的停止工作不被延迟。装置改变过去老式光幕开关掉入式检测方式，改为实时监测钢绳运行情况，使得钢绳运行动作更可靠，故障率低，维护量小；通过控时器的调节，可避免提升钢丝绳在提升过程中正常摆动时产生的误动作。实现松绳保护的智能化，与提升系统自动化控制可靠的衔接；结构紧凑，采用PLC控制，反应迅速，安全可靠。可实现与电脑的连接，将报警延迟时间精确到0.1秒采用智能控制显示装置，准确记录运行保护时间和故障次数，让维修人员直观的观察到钢绳运行情况。
3.2离线式光幕松绳保护装置方案的论证方式及结果
为防止出现因飞虫或其他物体干扰检测信号的问题，我们根据钢丝绳的直径设定红外线检测密度，即钢丝绳正好可阻挡两组红外线信号的发射与接受，只有同时有相邻的两组红外信号被阻挡时才认为钢丝绳处于检测范围，未发生松绳事故，这样即能保证松绳保护装置切实可靠，又避免因外部因素干扰而造成的误报警或未及时报警现象的发生，在保证提升机安全运行的前提下提高了提升机的运行效率并降低了提升设备的损耗。目前该装置正在申请国家实用型专利。离线式光幕松绳保护装置机电系统原理图和结构示意图分别如下图1和图2所示。
图1 离线式光幕松绳保护装置机电系统原理示意图
图2 离线式光幕松绳保护装置示意图
4离线式光幕松绳保护装置的主要创新点
（1）改变了以前跌入式光幕松绳保护装置容易收到外接干扰如飞鸟、飞虫、下雨、下雪、炮烟、雾气等造成误动作的情况，提高了对非松绳状态判断的分辨精确度，大大减少了故障率。
（2）由于采用了离线式保护，使钢丝绳始终处在光幕的监视之下，安全性及可靠性更高。
（3）光幕为安全自检电路设计，即当安全光幕传感器自身出现器件或线路故障时，确保输出双回路的停止工作不被延迟。
（4）、采用智能控制显示装置，准确记录运行保护时间和故障次数，让维修人员直观的观察到钢绳运行情况。
（5）采用一体机控制，带有液晶显示屏幕，可以方便的设定各种参数以及延时时间按，结构更紧凑功能更强大。
（6）采用直流电源，元器件工作电压采用DC24V电压等级，满足了电气技术安全要求，保证操作人员的安全。
（7）光幕采用调制光源,同步扫描方式,抗外部干扰能力强；光幕具有优质的防护结构和抗振性，使光幕可在环境恶劣的场合使用。
5 安装改造后使用效果
该装置自2017年4月研发成功投入使用至今，目前使用状况良好，能准确判断松绳故障，且避免了原有松绳保护装置存在的易受到干扰，易发出误报警信号的问题，降低了因误报警情况引发的提升机急停对提升钢丝绳及提升设备造成的不必要损伤，延长了钢丝绳的使用寿命，同时提高了提升机运行的效率，提高了提升人员的安全系数。
该装置由于核心采用同样的光幕控制结构可以兼顾以前老式松绳的所有优点，比如反应灵敏，非物理触碰没有机械磨损等；由于采用了离线式保护，使钢丝绳始终处在光幕的监视之下，安全性及可靠性更高。本装置排除飞鸟、飞虫、下雪等情况对光幕干扰造成的误动作，提高了对非松绳状态判断的分辨精确度；大大减少故障率。采用一体机控制，带有液晶显示屏幕，可以方便的设定各种参数，结构更紧凑功能更强大，增加了“运行状态保护模式”，选择接入运行状态信号可以实现检修时的保护。
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论文作者:秦世,李巍,柳耀鹏
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/12
标签：钢丝绳论文; 离线论文; 保护装置论文; 装置论文; 提升机论文; 信号论文; 干扰论文; 《电力设备》2017年第30期论文;