一種新型的跳軌報警裝置的研制

在運輸過程中，由于托板車輪損壞、軸承損壞、托板車輪變形、塔架位移和傾斜引起的鋼環旋轉擾動等意外因素，鋼環旋轉鋼絲繩和桿的操作發生了意外變化。當桿的懸掛桿和桿的結構發生變化時，鋼環的懸掛桿應小心分離于桿的形狀。它極大地危及了走廊的運營安全。金雞巖洗選廠索道雖然設有3號和6號兩個巡線崗哨房,但由于受地理位置的限制,夜間運行的影響,及崗位人員工作責任心、長時間巡視望引起的疲勞等一些因素的制約,不能起到有效的防范作用。在2007年3月22時,因鋼繩在3號塔架重車道內跳未能及時發現停車,造成掉斗、托繩輪夾板與抱索器形成碰撞擠壓而變形報廢,更換僅一月的新鋼繩就不得不進行綁股處理,影響了運行,造成嚴重的經濟損失。1弧形屏障的缺點和破碎針的缺點1.1弧形斑塊與托繩輪面板對接貨運索道一直采用的是用弧形擋板來防止鋼繩內跳,即在托繩輪夾板內側焊接一弧形擋板,通過弧形擋板的曲線阻擋,使發生內跳的鋼繩又彈落到托繩輪上。但此裝置卻極易使內跳的鋼繩在落下時被卡在弧形擋板與托繩輪夾板縫隙之間,造成鋼繩的嚴重損傷,如圖1所示。弧形擋板2焊接固定在托繩輪夾板1內側上,鋼繩3位于弧形擋板斜下方。當鋼繩因一些偶然因素發生內跳時,就會朝著圖1中A的方向斜上脫離托繩輪,在弧形擋板的阻擋下,鋼繩因反作用力彈回或是順著擋板彎曲的弧線而滑落到托繩輪原有的繩槽內。但當朝斜上方向彈起的力量不足或因鋼繩的張力變化致使滑落速度出現偏差時,鋼繩就會如圖1中B所示的方向偏離托繩輪繩槽而擠進內側夾板與Φ600托繩輪之間的縫隙內。如不能及時發現停車,就會造成夾板的磨損變形損壞和鋼繩斷絲等嚴重事故。2.2托繩輪成為環對于鋼繩外跳,則采取的是破斷針式報警裝置來及時發出鋼繩外跳事故信號。即在托繩輪夾板外側安裝一個U形卡(即破斷針)與24V直流電源串接形成控制回路,當鋼繩外跳脫離托繩輪,在下落過程中正好經過破斷針時就能將其打斷,造成控制線路開路而發出跳繩報警信號。這種守株待兔的防范措施既不準確,也極不可靠,在索道運行過程中,托繩輪旋轉產生的振動也常使脆性的破斷針產生裂紋而形成誤報警。所以,多年來,貨運索道雖有跳繩防范裝置卻無法應用于生產實際。3裝置的設計特點為了索道運輸安全的實際需要,金雞巖洗選廠經過不斷地嘗試和摸索,研制出一種新型跳繩報警裝置。此裝置是根據光電開光的性能特點進行設計,不但具有極高的靈敏度,而且對內跳、外跳都能很好地檢測。不管是鋼繩偏離一個托繩輪還是兩個托繩輪,只要鋼繩偏離托繩輪繩槽中心線超過5mm,就會因光電開關接收不到從鋼繩反射回的檢測信號而停車,因而具有很好的實用性。3.1金屬離子檢測光電開關(光電傳感器)是光電接近開關的簡稱,它是利用被檢測物對光束的遮擋或反射,由同步回路選通電路,從而檢測有無物體。物體不限于金屬,所有能反射光線的物體均可被檢測。光電開關將輸入電流在發射器上轉換為光信號射出,接收器再根據接收到的光線強弱或有無對目標物體進行探測。3.2鋼繩正常運行狀態光電開關所發出光束的寬度不足8mm,當鋼繩偏離繩槽時,就超出了它的檢測范圍,而鋼繩又屬于光滑金屬表面,反射率超過130%,所以采用光電開關檢測鋼繩的狀態具有實際意義。新型跳繩報警裝置采用的是HL50-G32DK型漫反射式光電開關,其控制原理見圖2。鋼繩運行時,接通其控制電源QA,光電開關獲得24V直流電源并發出檢測信號,鋼繩無異常時,光電開關接收從鋼繩反射回的信號,使控制線路形成通路,直流繼電器1ZJ吸合導通,其常開觸頭1ZJ1閉合,使監控指示燈1LD亮,說明鋼繩處于正常運行狀態,常閉觸頭1ZJ2斷開使時間繼電器1SJ不進入汁時狀態。當光電開關損壞或是發生跳繩事故時,光電開關因沒處于工作狀態或因接收不到鋼繩反射回的檢測信號,使直流回路成為斷路狀態。這時,直流繼電器1ZJ不再吸合導通,其常開觸頭1ZJ1就會斷開,使監控指示燈熄滅,告知操作人員鋼繩異常所在位置,常閉觸頭1ZJ2恢復導通狀態使數字式時間繼電器1SJ吸合計時,到了設定的3s后,1SJ,導通使中間繼電器DJ吸合,其串接于驅動機控制回路中的常閉觸頭斷開,使驅動機自動停車,有效降低了因跳繩事故停車不及時所造成的危害和損失。3.3光電開關有效檢測距離板片中鋼繩和板為減小振動,增加可靠性,此跳繩報警裝置的光電開關安裝固定在厚10mm的座板上,再用20mm的螺栓將座板緊固在托繩輪夾板上,這樣光電開關既正對鋼繩,又能隨著夾板一起上下擺動,避免因檢測距離和檢測角度的變化而產生誤報警。如圖3所示,所采用光電開關有效檢測距離為300mm,實際檢測距離為200mm,留有很大的保險系數,增加了報警的可靠程度。根據托繩輪與夾板的位置關系,光電開關安裝于兩個托繩之間的夾板軸上方,距夾板軸2的高度為:200(檢測距離)+34.5(鋼繩直徑)+160(間隙高度)=394.5mm。當鋼繩偏離托繩輪時,光電開關雖正對夾板軸,但因超過其有效檢測距離300mm而無法接收反射回的信號,造成控制回路開路而及時停車。為了避免出現塔架偶爾劇烈振動引起的誤報警,此裝置的控制線路上增設了JS14P型數字式時間繼電器,通過延時3s,使報警更加準確。圖4是安裝光電開關的座板示意圖。4光電開關式成為監獄監測方式的基礎金雞巖洗選廠貨運索道自投入運行以來,因弧形擋板的缺陷和破斷針的弊端而采取人工巡視監測的方式來避免跳繩所帶來的危害。但由于這是一種被動和不合理的檢測方式,因此曾因跳繩事故停車不及時而多次危及索道的運行安全,造成較為嚴重的經濟損失。期間對行程開關、接近開關等一些報警方法進行了摸索,但受天氣、塔架晃動、磨損及維護檢修不便等諸多因素的影響而效果不佳。此次研制的光電開關式跳繩報警裝置,考慮了索道的運輸環境,針對鋼繩與夾板軸之間的空隙高度,很好地利用了光電開關檢測距離長、分辨能力高、抗振和抗沖擊能力好、適應溫度特性佳以及壽命長等一些特性,取得了圓滿成功。既避免了使用接近開關檢測不靈敏準確、檢測距離小、易與經過的斗子產生擦掛的弊病,也避免了行程開關由于塔架振動和鋼繩載荷變化引起起伏沖擊造成誤報警。所選用的西普HL50-G32DK型光電開關,工作環境溫度在-20～55℃之間,工作方式為非接觸檢測,工作電壓為24V,具有安全性,不影響塔架的檢修和日常維護工作,這些都很好地適應了檢測索道鋼繩的各種條件和要求。2008年10月,新型跳繩報警裝置先后在洗選廠索道的2、3、4、5、6和11號等塔架安裝,在5個多月的使用過程中,已成功報警停車兩次。由于此裝置簡單可靠,不需進行日常維護,在鋼繩正常運行時,各塔架指示燈偶爾會閃爍兩下,但沒有出現誤報警,與設想狀況一致。現該廠已拆除了2個崗哨房的5名巡視人員充實到其它崗位,很好地促進了索道的運行安全和廠經濟效益的提高。5創新性探索,將產生鋼繩生新型光電開關式跳繩報警裝置雖然屬于事后控制,但卻能最大限度地減少鋼繩