主暗斜井提升系统钢丝绳异常颤动检测保护器的制造方法
【专利摘要】一种主暗斜井提升系统钢丝绳异常颤动检测保护器，由松绳检测装置和松绳保护装置组成，其特征是：所述松绳检测装置由托辊支架、绝缘垫板、托辊、转动传感器和触动传感器组成，所述的托辊由托辊轴、托辊外套、两件轴套托块、两件轴承座、两件轴承和两件轴承端盖组成；所述松绳保护装置上有隔离电路模块、PLC智能控制模块、两件数据通讯模块和一根数据通讯传输线。其优点为，结构合理、使用寿命长，能够在提升箕斗发生掉道时及时检测到松绳信息，从而迅速实施安全制动，停止主暗斜井提升系统运行，避免了事故进一步扩大，并防止酿成重大事故，保证了矿井生产任务的完成和矿井生产的安全。
【专利说明】主暗斜井提升系统钢丝绳异常颤动检测保护器
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种钢丝绳异常颤动检测保护器，特别是一种主暗斜井提升系统 钢丝绳异常颤动检测保护器。
【背景技术】
[0002] 目前，在煤矿上，当主暗斜井提升系统坡上运行的箕斗发生掉道事故时，为了避免 事故进一步扩大，通常采用松绳检测装置检测箕斗发生掉道事故后的钢丝绳松弛信息，即 松绳信息，当松绳检测装置检测到松绳信息时，可启动松绳保护装置实施安全制动，从而实 现主暗斜井提升系统安全停车。上述现有的松绳检测装置所采用的工作原理是：在牵引下 放箕斗的钢丝绳下方一定距离处，垂直于钢丝绳横拉一根松绳检测线，利用钢丝绳与松绳 检测线的接触发出松绳信息；并且，由于钢丝绳在箕斗爬行、加速两个区段力矩变化太大， 使得此范围内钢丝绳的颤动幅度很大，为使得松绳检测线不被颤动运行的钢丝绳打坏或拉 坏，通常松绳检测线设置在与静止张紧的钢丝绳相距300?350mm以外的下方。然而，这样 一来，箕斗在坡上运行过程中一旦发生掉道，在初期由于惯性和较为光滑的轨道道床的影 响，事故箕斗会拖着钢丝绳继续以较快的速度沿坡下滑，此时虽然钢丝绳出现了较异常地 大幅度颤动，但仍然触及不到松绳检测线，使得箕斗掉道故障不能被及时发现，事故进一步 扩大，直到非常严重的状态下(如，箕斗撞到巷壁或箕斗的轮组被卡住时）钢丝绳触及到松 绳检测线才能启动松绳保护装置，停止主暗斜井提升系统带故障运行。综上所述，现有的松 绳检测装置易损坏，使用寿命短，不能在箕斗发生掉道时及时检测到松绳信息，从而迅速实 施安全制动，停止主暗斜井提升系统运行；因此其仍然无法避免事故进一步扩大，特别是当 主暗斜井提升系统的提升距离长、运载量大、运行速度快时，提升系统在运行中一旦出现异 常不能及时发现并停车，将会酿成重大事故，也给矿井生产任务的完成和矿井生产的安全 造成了的严重的影响。 实用新型内容
[0003] 本实用新型的目的是：设计一种主暗斜井提升系统钢丝绳异常颤动检测保护器， 该钢丝绳异常颤动检测保护器，结构合理、使用寿命长，能够在提升箕斗发生掉道时及时检 测到松绳信息，从而迅速实施安全制动，停止主暗斜井提升系统运行，避免了事故进一步扩 大，并防止酿成重大事故，保证了矿井生产任务的完成和矿井生产的安全。
[0004] 本实用新型的目的可以通过下述技术方案来实现：
[0005] 本主暗斜井提升系统钢丝绳异常颤动检测保护器，由松绳检测装置和松绳保护装 置组成，其特征是：所述松绳检测装置由托辊支架、绝缘垫板、托辊、转动传感器和触动传感 器组成，所述的托辊由托辊轴、托辊外套、两件轴套托块、两件轴承座、两件轴承和两件轴承 端盖组成；所述松绳保护装置上有隔离电路模块、PLC智能控制模块、两件数据通讯模块和 一根数据通讯传输线；托辊支架上端连接有绝缘垫板，托辊轴上中间部位套装有托辊外套， 托辊外套与托辊轴之间通过两件轴套托块支撑，托辊轴通过设置在其两端的两件轴承座固 定在绝缘垫板上，每件轴承座内装有一件轴承，每件轴承端盖通过若干套螺栓、平光垫、弹 垫以及螺母固定在每件轴承座的外端口处，每件轴承端盖与每件轴承之间有轴用弹性挡 圈，转动传感器通过柔性联轴套与托辊轴一端相连，触动传感器固定在绝缘垫板上，并位于 托辊一侧，触动传感器的电刷与托辊的托辊外套侧表面相接触；松绳保护装置上，隔离电路 模块用于将正常运行的钢丝绳与托辊表面触及时，触动传感器发出的触动信号隔离掉无用 信息后，输入到PLC智能控制模块；PLC智能控制模块用于数据综合处理及控制，当根据触 动传感器和转动传感器分别发出的触动信号和转动信号这两种松绳信息，判断主暗斜井提 升系统钢丝绳有异常颤动时，输出故障信息给提升机电气控制系统去执行提升机的停车操 作，并发出故障报警；PLC智能控制模块的型号为FX 2N-16MR，两件数据通讯模块的型号均 为FX2N-485-BD ;PLC智能控制模块输入接口侧的L端和N端连接单相交流220V电源，两件 数据通讯模块分别连接到PLC智能控制模块和提升机电气控制系统上，两件数据通讯模块 之间通过一根数据通讯传输线相连接；松绳保护装置与松绳检测装置之间，转动传感器的 24V端、COM端和OUT端通过一根电源信号采集线，分别连接到PLC智能控制模块输入接口 侦的24+端、COM端和X0端，触动传感器电刷引出的一根信号线与隔离电路模块的输入信 号端相连接，隔离电路模块输出信号端的两端分别连接到PLC智能控制模块输入接口侧的 X2端和COM端；该主暗斜井提升系统钢丝绳异常颤动检测保护器的松绳检测装置，设置在 主暗斜井提升系统的坡头导向轮和游动导向轮之间的正常运行钢丝绳中段的下方。
[0006] 本实用新型所述隔离电路模块内有六反相器集成电路芯片IC1、电阻R1?R4、电 容C1和C2、三极管T1、二极管D1、发光二极管LED1以及控制继电器J1，其六反相器集成电 路芯片IC1的型号为MC4069,控制继电器J1的型号为HH53P-FL ;
[0007] 其电路连接关系为：六反相器集成电路芯片IC1的第1管脚为所述隔离电路模块 的输入信号端，其连接电阻R1和电容C1的一端，并同时与触动传感器电刷引出的一根信号 线相连接，电阻R1和电容C1的另一端相互连接后，与电容C2的一端相连接，并同时连接六 反相器集成电路芯片IC1的第7管脚以及三极管T1的发射极，六反相器集成电路芯片IC1 的第7管脚接地，电容C2的另一端连接电阻R2的一端和六反相器集成电路芯片IC1的第 5管脚，电阻R2的另一端连接六反相器集成电路芯片IC1的第4管脚，六反相器集成电路 芯片IC1的第2和第3管脚以及第6和第9管脚分别短接，六反相器集成电路芯片IC1的 第8管脚通过电阻R3与三极管T1的基极相连接，三极管T1的集电极连接控制继电器J1 线圈的一端、二极管D1的正极和发光二极管LED1的负极，控制继电器J1线圈的另一端连 接电源VDD，并同时连接六反相器集成电路芯片IC1的第14管脚、二极管D1的负极和电阻 R4的一端，电阻R4的另一端连接发光二极管LED1的正极，控制继电器J1的一常开触点两 端为所述隔离电路模块的输出信号端，其分别连接到PLC智能控制模块输入接口侧的X2端 和COM端。
[0008] 本实用新型松绳检测装置的托辊表面，与主暗斜井提升系统的坡头导向轮和游动 导向轮之间的正常运行钢丝绳中段的直线距离为80?100mm。
[0009] 本实用新型的转动传感器为轴编码器，其型号为TRD-J100RZ。
[0010] 本实用新型的触动传感器由支架、弹簧、刷握和电刷构成，支架内设有压力调节 槽，压力调节槽内装有弹簧，刷握连接在支架上，并与支架内的压力调节槽在同一轴线上， 刷握内装有电刷，电刷一端与弹簧相连，另一端引出一根信号线，支架固定在绝缘垫板上， 并位于托辊一侧。
[0011] 本实用新型所述电刷的型号为D207。
[0012] 本实用新型的托辊支架由槽钢构成。
[0013] 本实用新型的优点是：1)结构合理、使用寿命长；2)松绳检测装置托辊为刚性托 辊，能够承载提升箕斗运行在爬行和加速区时钢丝绳大幅颤动的敲击力，同时，又能实现钢 丝绳与托辊触及和托辊在钢丝绳带动下被动转动两种松绳信息的检测功能；3)该钢丝绳异 常颤动检测保护器能够通过所述的松绳检测装置，在提升箕斗发生掉道时，及时检测到触 动和转动两种松绳信息，并由松绳保护装置的PLC智能控制模块对两种松绳信息数据进行 综合处理后，如果作出主暗斜井提升系统钢丝绳有异常颤动的判断，则输出故障信息给提 升机电气控制系统去迅速执行提升机的安全制动，停止主暗斜井提升系统运行，因而避免 了事故进一步扩大，并防止酿成重大事故，保证了矿井生产任务的完成和矿井生产的安全。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1是松绳检测装置结构示意图；
[0015] 图2是本实用新型的电路连接原理图；
[0016] 图3是触动传感器结构示意图；
[0017] 图4是松绳检测装置现场安装结构示意图。
[0018] 图中：28、提升机滚筒；30、提升箕斗；31、储煤仓。
【具体实施方式】
[0019] 如图1-4所示，本主暗斜井提升系统钢丝绳异常颤动检测保护器，由松绳检测装 置29和松绳保护装置组成，其特征是：所述松绳检测装置29由托辊支架12、绝缘垫板15、 托辊、转动传感器14和触动传感器17组成，所述的托辊由托辊轴9、托辊外套11、两件轴套 托块10、两件轴承座6、两件轴承5和两件轴承端盖4组成；所述松绳保护装置上有隔离电 路模块20、PLC智能控制模块21、两件数据通讯模块22和一根数据通讯传输线23 ;托辊支 架12上端连接有绝缘垫板15,托辊轴9上中间部位套装有托辊外套11，托辊外套11与托 辊轴9之间通过两件轴套托块10支撑，托辊轴9通过设置在其两端的两件轴承座6固定在 绝缘垫板15上，每件轴承座6内装有一件轴承5,每件轴承端盖4通过若干套螺栓1、平光 垫2、弹垫7以及螺母8固定在每件轴承座6的外端口处，每件轴承端盖4与每件轴承5之 间有轴用弹性挡圈3,转动传感器14通过柔性联轴套13与托辊轴9 一端相连，触动传感器 17固定在绝缘垫板15上，并位于托辊一侧，触动传感器17的电刷与托辊的托辊外套11侧 表面相接触；松绳保护装置上，隔离电路模块20用于将正常运行的钢丝绳27与托辊表面触 及时，触动传感器17发出的触动信号隔离掉无用信息后，输入到PLC智能控制模块21 ;PLC 智能控制模块21用于数据综合处理及控制，当根据触动传感器17和转动传感器14分别发 出的触动信号和转动信号这两种松绳信息，判断主暗斜井提升系统钢丝绳有异常颤动时， 输出故障信息给提升机电气控制系统24去执行提升机的停车操作，并发出故障报警；PLC 智能控制模块21的型号为FX 2N-16MR，两件数据通讯模块22的型号均为FX2N-485-BD ;PLC 智能控制模块21输入接口侧的L端和N端连接单相交流220V电源，两件数据通讯模块22 分别连接到PLC智能控制模块21和提升机电气控制系统24上，两件数据通讯模块22之间 通过一根数据通讯传输线23相连接；松绳保护装置与松绳检测装置29之间，转动传感器 14的24V端、COM端和OUT端通过一根电源信号采集线19,分别连接到PLC智能控制模块 21输入接口侧的24+端、COM端和X0端，触动传感器17电刷引出的一根信号线18与隔离 电路模块20的输入信号端相连接，隔离电路模块20输出信号端的两端分别连接到PLC智 能控制模块21输入接口侧的X2端和COM端；该主暗斜井提升系统钢丝绳异常颤动检测保 护器的松绳检测装置29,设置在主暗斜井提升系统的坡头导向轮25和游动导向轮26之间 的正常运行钢丝绳27中段的下方。
[0020] 如图2所示，所述隔离电路模块20内有六反相器集成电路芯片IC1、电阻R1?R4、 电容C1和C2、三极管T1、二极管D1、发光二极管LED1以及控制继电器J1，其六反相器集成 电路芯片IC1的型号为MC4069,控制继电器J1的型号为HH53P-FL ;
[0021] 其电路连接关系为：六反相器集成电路芯片IC1的第1管脚为所述隔离电路模块 20的输入信号端，其连接电阻R1和电容C1的一端，并同时与触动传感器17电刷引出的一 根信号线18相连接，电阻R1和电容C1的另一端相互连接后，与电容C2的一端相连接，并 同时连接六反相器集成电路芯片IC1的第7管脚以及三极管T1的发射极，六反相器集成电 路芯片IC1的第7管脚接地，电容C2的另一端连接电阻R2的一端和六反相器集成电路芯 片IC1的第5管脚，电阻R2的另一端连接六反相器集成电路芯片IC1的第4管脚，六反相 器集成电路芯片IC1的第2和第3管脚以及第6和第9管脚分别短接，六反相器集成电路 芯片IC1的第8管脚通过电阻R3与三极管T1的基极相连接，三极管T1的集电极连接控制 继电器J1线圈的一端、二极管D1的正极和发光二极管LED1的负极，控制继电器J1线圈的 另一端连接电源VDD，并同时连接六反相器集成电路芯片IC1的第14管脚、二极管D1的负 极和电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接发光二极管LED1的正极，控制继电器J1的一常 开触点两端为所述隔离电路模块20的输出信号端，其分别连接到PLC智能控制模块21输 入接口侧的X2端和COM端。
[0022] 如图4所示，松绳检测装置29的托辊表面，与主暗斜井提升系统的坡头导向轮25 和游动导向轮26之间的正常运行钢丝绳27中段的直线距离为80?100mm。
[0023] 如图1、2、3所示，触动传感器17由支架16、弹簧34、刷握33和电刷32构成，支架 16内设有压力调节槽35,压力调节槽35内装有弹簧34,刷握33连接在支架16上，并与支 架16内的压力调节槽35在同一轴线上，刷握33内装有电刷32,电刷32-端与弹簧34相 连，另一端引出一根信号线18,支架16固定在绝缘垫板15上，并位于托辊一侧。所述电刷 32的型号为D207。
[0024] 转动传感器14为轴编码器，其型号为TRD-J100RZ。托辊支架12由槽钢构成。
[0025] 本主暗斜井提升系统钢丝绳异常颤动检测保护器，其工作原理是：由松绳检测装 置29收集的转动松绳信息直接输入到松绳保护装置的PLC智能控制模块21内，松绳检测 装置29收集的触动松绳信息经松绳保护装置的隔离电路模块20隔离处理，隔离掉无用信 息后，再输入到PLC智能控制模块21内；上述转动、触动两种松绳信息在PLC智能控制模块 21内进行数字化处理，并结合主暗斜井提升系统的运行行程进行综合判断，从而给出是否 输出故障信息的结果，然后再将故障信息送入提升机电气控制系统24,去完成松绳故障后 提升机的安全制动。
[0026] PLC智能控制模块21接收到转动、触动两种松绳信息后，对这两种松绳信息的处 理原理为：根据观察的钢丝绳27在整个行程中运行的规律，把松绳信息按提升箕斗30运行 区段分为3种状态进行处理。一是提升箕斗30进、出储煤仓31的3米区，此区段装载煤过 程中钢丝绳27因弹性伸长的影响会出现松弛，卸载煤过程中提升箕斗30受卸载煤反冲力 的作用钢丝绳27会出现大幅度弹动，此区段设定松绳延时动作时间为3秒，即检测到松绳 信息持续3秒后PLC智能控制模块21认定为松绳故障，并命令提升机电气控制系统24立 即实施安全制动；二是是加速区，由于主暗斜井提升系统的调速方式为转子串电阻有级调 速，加速切电阻过程中拖动力矩会随着电阻的切换呈阶跃式变化，钢丝绳27在此区段因力 的突变也会出现较大幅度的颤动而频繁触及松绳检测装置29并使其转动，但其颤动接触 松绳检测装置29托辊的持续时间非常短暂(通常不超过0. 3秒)，此区段对松绳信息采取的 处理方法是如果钢丝绳27持续接触松绳检测装置29托辊0. 5秒以上时间，PLC智能控制 模块21即认定为松绳故障，并输出故障信息，命令提升机电气控制系统24实施紧急制动； 三是等速运行区段，此区段对松绳信息的处理为瞬动，即只要松绳检测装置29检测到钢丝 绳27有触及托辊或托辊转动10°左右的角度，PLC智能控制模块21立即认定为松绳故障， 并命令提升机电气控制系统24马上切断拖动电源并使制动力在4秒内由贴闸状态线性变 化到完全制动状态，从而实现运行的提升箕斗30的缓慢停止，弥补二级制动两次制动力矩 突变带来冲击的缺陷，实现了平稳停车。
【权利要求】
1. 一种主暗斜井提升系统钢丝绳异常颤动检测保护器，由松绳检测装置（29)和松绳 保护装置组成，其特征是：所述松绳检测装置（29)由托辊支架（12)、绝缘垫板（15)、托辊、 转动传感器（14)和触动传感器（17)组成，所述的托辊由托辊轴（9)、托辊外套（11)、两件轴 套托块（10)、两件轴承座（6)、两件轴承（5)和两件轴承端盖（4)组成；所述松绳保护装置 上有隔离电路模块（20)、PLC智能控制模块（21)、两件数据通讯模块（22)和一根数据通讯 传输线（23);托辊支架（12)上端连接有绝缘垫板（15)，托辊轴（9)上中间部位套装有托辊 外套（11)，托辊外套（11)与托辊轴（9)之间通过两件轴套托块（10)支撑，托辊轴（9)通过 设置在其两端的两件轴承座（6)固定在绝缘垫板（15)上，每件轴承座（6)内装有一件轴承 (5)，每件轴承端盖（4)通过若干套螺栓（1)、平光垫（2)、弹垫（7)以及螺母（8)固定在每件 轴承座（6 )的外端口处，每件轴承端盖（4)与每件轴承（5 )之间有轴用弹性挡圈（3 )，转动传 感器（14)通过柔性联轴套（13)与托辊轴（9) 一端相连，触动传感器（17)固定在绝缘垫板 (15)上，并位于托辊一侧，触动传感器（17)的电刷与托辊的托辊外套（11)侧表面相接触； 松绳保护装置上，隔离电路模块（20)用于将正常运行的钢丝绳（27)与托辊表面触及时，触 动传感器（17)发出的触动信号隔离掉无用信息后，输入到PLC智能控制模块（21); PLC智 能控制模块（21)的型号为FX2N-16MR，两件数据通讯模块（22)的型号均为FX 2N-485-BD ;PLC 智能控制模块（21)输入接口侧的L端和N端连接单相交流220V电源，两件数据通讯模块 (22)分别连接到PLC智能控制模块（21)和提升机电气控制系统（24)上，两件数据通讯模 块（22 )之间通过一根数据通讯传输线（23 )相连接；松绳保护装置与松绳检测装置（29 )之 间，转动传感器（14)的24V端、COM端和OUT端通过一根电源信号采集线（19)，分别连接到 PLC智能控制模块（21)输入接口侧的24+端、COM端和X0端，触动传感器（17 )电刷引出的 一根信号线（18)与隔离电路模块（20)的输入信号端相连接，隔离电路模块（20)输出信号 端的两端分别连接到PLC智能控制模块（21)输入接口侧的X2端和COM端；该主暗斜井提 升系统钢丝绳异常颤动检测保护器的松绳检测装置（29)，设置在主暗斜井提升系统的坡头 导向轮（25)和游动导向轮（26)之间的正常运行钢丝绳（27)中段的下方。
2. 根据权利要求1所述的主暗斜井提升系统钢丝绳异常颤动检测保护器，其特征是： 所述隔离电路模块（20)内有六反相器集成电路芯片IC1、电阻R1?R4、电容C1和C2、三极 管T1、二极管D1、发光二极管LED1以及控制继电器J1，其六反相器集成电路芯片IC1的型 号为MC4069,控制继电器J1的型号为HH53P-FL ; 其电路连接关系为：六反相器集成电路芯片IC1的第1管脚为所述隔离电路模块（20) 的输入信号端，其连接电阻R1和电容C1的一端，并同时与触动传感器（17 )电刷引出的一根 信号线（18)相连接，电阻R1和电容C1的另一端相互连接后，与电容C2的一端相连接，并 同时连接六反相器集成电路芯片IC1的第7管脚以及三极管T1的发射极，六反相器集成电 路芯片IC1的第7管脚接地，电容C2的另一端连接电阻R2的一端和六反相器集成电路芯 片IC1的第5管脚，电阻R2的另一端连接六反相器集成电路芯片IC1的第4管脚，六反相 器集成电路芯片IC1的第2和第3管脚以及第6和第9管脚分别短接，六反相器集成电路 芯片IC1的第8管脚通过电阻R3与三极管T1的基极相连接，三极管T1的集电极连接控制 继电器J1线圈的一端、二极管D1的正极和发光二极管LED1的负极，控制继电器J1线圈的 另一端连接电源VDD，并同时连接六反相器集成电路芯片IC1的第14管脚、二极管D1的负 极和电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接发光二极管LED1的正极，控制继电器J1的一常 开触点两端为所述隔离电路模块（20)的输出信号端，其分别连接到PLC智能控制模块（21) 输入接口侧的X2端和COM端。
3. 根据权利要求1或2所述的主暗斜井提升系统钢丝绳异常颤动检测保护器，其特征 是：松绳检测装置（29)的托辊表面，与主暗斜井提升系统的坡头导向轮（25)和游动导向轮 (26)之间的正常运行钢丝绳（27)中段的直线距离为80?100mm。
4. 根据权利要求3所述的主暗斜井提升系统钢丝绳异常颤动检测保护器，其特征是： 转动传感器（14)为轴编码器，其型号为TRD-J100RZ。
5. 根据权利要求3所述的主暗斜井提升系统钢丝绳异常颤动检测保护器，其特征是： 触动传感器（17)由支架（16)、弹簧（34)、刷握（33)和电刷（32)构成，支架（16)内设有压 力调节槽（35)，压力调节槽（35)内装有弹簧（34)，刷握（33)连接在支架（16)上，并与支架 (16)内的压力调节槽（35)在同一轴线上，刷握（33)内装有电刷（32)，电刷（32) -端与弹 簧（34)相连，另一端引出一根信号线（18)，支架（16)固定在绝缘垫板（15)上，并位于托辊 一侧。
6. 根据权利要求5所述的主暗斜井提升系统钢丝绳异常颤动检测保护器，其特征是： 所述电刷（32)的型号为D207。
7. 根据权利要求3所述的主暗斜井提升系统钢丝绳异常颤动检测保护器，其特征是： 托辊支架（12)由槽钢构成。
【文档编号】B66B5/02GK203833410SQ201320706900
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2013年11月11日 优先权日:2013年11月11日
【发明者】魏士敬 申请人:冀中能源峰峰集团有限公司新三矿