КОМАРОВ С.Г. АНАЛИЗ ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ УСТРОЙСТВ ЗАЩИТЫ ПОДЪЁМНЫХ УСТАНОВОК ОТ НАПУСКА КАНАТА


КОМАРОВ С.Г. АНАЛИЗ ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ УСТРОЙСТВ ЗАЩИТЫ ПОДЪЁМНЫХ УСТАНОВОК ОТ НАПУСКА КАНАТА


Библиографическая ссылка на статью:
// Современная техника и технологии. 2012. № 11 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2012/11/1391 (дата обращения: 04.10.2017).

Комаров С.Г., электромеханик

 

Представлены анализ практического применения устройств защиты подъёмных установок от напуска каната при застревании подъёмного сосуда в шахтном или лифтовом стволе, защищённых в своё время Авторскими свидетельствами СССР на изобретения, краткое конструктивное исполнение устройств и пути их модернизации.

 

А. Для обеспечения повышенной безопасности движения подъёмного сосуда (клети) подъёмной установки в шахтном стволе, помехоустойчивости и надёжности телеконтроля было изготовлено в 1977 г. и практически применено на одной из шахт Красноуральского медеплавильного комбината им. Серго Орджоникидзе «Устройство для контроля безопасного движения шахтного подъёмного сосуда» (1).

 

Данное устройство содержало в блоке передачи на клети ключи управления, генераторы тональных и несущих частот, полосовой передающий фильтр, антенну в виде высокочастотного трансформатора связи с подъёмным канатом, установленного над подвесным устройством клети, а в блоке приёма – приёмную антенну в виде высокочастотного трансформатора связи с подъёмным канатом, установленного под копровым шкивом в месте минимальных биений каната и тем самым индуктивно связанного с высокочастотным трансформатором в блоке передачи, полосовой фильтр, фильтры тональных частот, приёмник цепи аварийной защиты и счётчик кодовых сигналов.

 

Блок передачи был снабжён звеном, содержащим датчик ослабления и перегрузки каната, выполненный в виде концевого выключателя на два положения и взаимодействующий с подпружиненным штоком ловителя парашютного устройства клети, датчик контроля расстояния между направляющими подъёмного сосуда – клети, датчик-акселерометр, датчик точной остановки клети на рабочих горизонтах шахты, взаимодействующий с задатчиком выбранного рабочего горизонта шахты, на выходе каждого генератора тональных частот был установлен кодирующий элемент и на выходе звена датчиков включен блок быстрого обегающего подключения датчиков и ключей управления, блок приёма был снабжён звеном ступенчатого регулирования скорости подъёма клети, цепями отделения помех и формирования аварийно-оперативных исполнительных импульсов, включенными на выходах фильтров тональных частот, одновибраторами, электронными индикаторами срабатывания защит, элементом логики И-НЕ, тактовыми ключами и накопителями аварийных и оперативных импульсов, соединёнными с входами элемента И-НЕ, выход которого связан с цепями аварийной защиты, управляющими предохранительным тормозом подъёмника, а накопители оперативных импульсов соединены посредством токовых ключей с блоком ступенчатого регулирования скорости движения клети и со счётчиком кодовых сигналов.

 

Недостатками данного многофункционального устройства являлись необходимость применения на клети трёх шахтных аккумуляторов на 3, 5 В (от шахтёрских светильников), включенных последовательно, необходимость замены аккумуляторов на свежезаряженные каждые сутки, сложность конструкции устройства и потребность его  квалифицированного обслуживания, дороговизна индивидуального изготовления  единичного устройства (а на предприятии в наличии не одна, а несколько шахт, оборудованных клетьевыми подъёмами), неоправданность применения устройства на таких подъёмных сосудах, как скипы, противовесы и бадьи, имеющие иные, чем на клетях, подвесные устройства.

 

В последующее время автором (в том числе, данной статьи) был разработан блок питания, выполненный в виде узла возбуждения тока высокой частоты и узла преобразования тока высокой частоты в постоянное напряжение, который исключал необходимость замены аккумулятора в клети на свежезаряженный каждые сутки.

 

Узел возбуждения тока высокой частоты блока питания содержал генератор высокой частоты, частота которого отличалась от несущих частот в существующем блоке передачи, подключенные последовательно на выходе генератора полосовой фильтр и высокочастотный трансформатор связи с подъёмным канатом, установленный под копровым шкивом в месте минимальных биений каната (и тем самым индуктивно связанный с канатом).

 

Узел преобразования тока высокой частоты в постоянное напряжение в блоке питания содержал высокочастотный трансформатор связи с подъёмным канатом, установленный  над подвесным устройством клети, и последовательно подключенные к выходу высокочастотного трансформатора полосовой фильтр, трансформатор тока, регулятор тока, двухполупериодный выпрямитель и сглаживающий фильтр, в свою очередь подключенный на аккумулятор с напряжением 9 В (малых габаритов, но достаточной энергоёмкости).

 

В наше уже время всё большее применение находят в электронных и радиоэлектронных устройствах специализированные микропроцессоры вместо набора электронных и логических элементов, из-за чего описанное выше многофункциональное устройство, включающее устройство защиты подъёмной установки от напуска каната, при серийном  производстве  и с применением специализированного микропроцессора сможет обеспечить себе более широкое практическое применение за счёт оптимизирования режима работы, экономии потребляемой энергии, повышения срока службы и снижения требований к обслуживающему персоналу. То же касается и устройств, описанных ниже.

 

Б. Для сигнализации из подъёмного сосуда (клети, скипа, противовеса, бадьи) и защиты подъёмника при напуске каната – зависании сосуда в стволе шахты, перегрузе каната – заклинивании сосуда в направляющих, ложном срабатывании парашютного устройства, при зависании направляющего устройства бадьи, для аварийной остановки подъёмника из сосуда, для подачи кодовых сигналов при осмотре и ремонте шахтного ствола было разработано, изготовлено и применено устройство для защиты от напуска каната при застревании подъёмного сосуда в стволе шахты (2).

 

С целью упрощения конструкции оно содержало концевой выключатель, взаимодействующий с подвесным узлом сосуда, ключи управления, линию связи в виде подъёмного каната, высокочастотный трансформатор связи с подъёмным канатом, генератор высокой частоты и релейный блок, соединённый одним из выходов с аппаратами аварийной сигнализации и противоаварийной защиты.

 

Линия связи была выполнена с электрически изолирующим участком, расположенным между сосудом и подъёмным канатом, параллельно которому включены концевой выключатель и ключи управления, причём генератор подключен к выходу релейного блока, другой выход которого подключен к высокочастотному трансформатору связи с подъёмным канатом.

 

Недостатком данного устройства также являлась необходимость ежесуточной замены на подзаряженный аккумулятора электропитания электрической схемы устройства в сосуде. Наиболее эффективно данное устройство может быть использовано при наличии металлических направляющих сосуда, используемых в качестве обратного провода.

 

В. Впоследствии данное устройство для защиты от напуска каната при застревании подъёмного сосуда в стволе (2) было, с целью повышения надёжности защиты, преобразовано в устройство (3), которое было снабжено дополнительными ключами управления с подключенными к их входам датчиками аварийного состояния, дополнительными генераторами и дополнительными высокочастотными трансформаторами, связанными с последними через полосовые фильтры, и блоком автоматического устранения напуска каната, подключенным управляющим входом к третьему выходу релейного блока, при этом ключи управления выполнены на соединённых последовательно полосовом фильтре, измерителе тока и регуляторе тока.

 

Блок устранения напуска каната был выполнен в виде смонтированного под подшкивной площадкой охватывющего подъёмный канат блока, соединённого с ним через натяжной трос груза, установленного с возможностью перемещения в направляющих, и элемента стопорения груза в направляющих, снабжённого приводом, вход которого являлся управляющим входом блока.

 

Недостатком устройства (3) являлась сложность конструкции блока устранения напуска каната. Усилие, развиваемое весом груза, устраняющего напуск подъёмного каната, должно выбираться примерно равным усилию, развиваемому весом подъёмного каната длиной, равной максимальной глубине шахтного ствола. Из-за чего при малой высоте шахтного ствола, на которой происходило зависание сосуда в направляющих, возникал  рывок подъёмного каната.

 

Г. Было также разработано, изготовлено и проходило испытание устройство защиты шахтного подъёмника (4), в том числе, защиты от напуска и перегрузки подъёмного каната, нарушения нормального режима работы направляющего органа подъёмного каната, например заклинивания или же износа его подшипников.

 

Устройство содержало силоизмерительный датчик, смонтированный над подшипником направляющего органа каната (шкива), задатчик массы опускаемого в ствол шахты каната, выход которого соединён с блоком компенсации, последовательно соединённые блок разделения сигналов по амплитуде и блок управления, к выходу которого подключены аварийные сигнальные блоки и исполнительные органы управления предохранительным тормозом подъёмника и ловителем каната захватывающего типа, при этом силоизмерительный датчик был выполнен в виде преобразователя акустического сигнала, вырабатываемого подшипником направляющего органа каната в электрический сигнал, причём устройство было снабжено блоком выделения ударных нагрузок, узлом контроля наличия вращения привода подъёмника, соединённым с блоком управления, и блоком выделения весового параметра сигнала преобразователя, подключенным входом к выходу преобразователя акустического сигнала в электрический сигнал, а выходом – к входам блока компенсации и блока выделения ударных нагрузок, соединённого выходом с блоком компенсации.

 

Блок выделения весового параметра сигнала преобразователя был выполнен на последовательно соединённых фильтре и детекторе.

 

Блок выделения ударных нагрузок был выполнен на трансформаторе.

 

Блок управления содержал триггеры, узел сброса, логический элемент ИЛИ и логические элементы И, один из входов которых соединён с выходом узла контроля наличия вращения привода подъёмника, другие – с выходом блока разделения сигналов по амплитуде, а выходы – с одним из входов соответствующих триггеров, выход одного из которых соединён с одним из аварийных сигнальных блоков и одним из входов элемента ИЛИ, а второго – с другим входом элемента ИЛИ, соединённого выходом с исполнительным органом управления предохранительным тормозом подъёмника, с другим аварийным сигнальным блоком и с исполнительным органом управления ловителем каната, причём другие входы триггеров соединены с узлом сброса.

 

Принцип работы устройства основан на том, что величина акустического сигнала, вырабатываемого подшипником направляющего органа каната, мало зависит от скорости вращения вала, но существенно меняется в зависимости от нагрузки. Чем больше нагрузка, тем сильнее удары в его подшипниках. Сила соударений деталей подшипника меняется и от степени износа самого подшипника.

 

Сигналы от соударения деталей подшипника поступают в материал обоймы подшипника, которая является акустическим каналом связи с силоизмерительным датчиком и характеризуется своей частотной характеристикой. Произведение спектра соударений деталей подшипника и частотной характеристики канала связи определяет спектр сигнала, регистрируемого датчиком. Что позволяет использовать частотную фильтрацию и детектирование для выделения весового параметра сигнала, характеризуемого амплитудой.

 

Испытания устройства показали, что оно надёжно работает при наличии одного направляющего шкива для подъёмного каната на площадке его установки. То есть, когда подъёмная установка работает как лифтовой подъёмник или внутришахтный одноконцевой подъёмник. В другом случае процессы выделения полезных сигналов и их обработки усложняются, что является недостатком данного технического решения.

 

Источники Информации 

1.Комаров С. Г. и др. Устройство для контроля безопасного движения шахтного подъёмного сосуда, Авторское свидетельство СССР № 725998 на изобретение, заявлено 22. 02.1978 г.

2. Комаров С. Г., Комаров Р. С. Устройство защиты от напуска каната при застревании подъёмного сосуда в стволе, Авторское свидетельство СССР № 861266, приоритет изобретения 4 апреля 1979 г.

3. Комаров С. Г. Устройство для защиты от напуска каната при застревании подъёмного сосуда в стволе, Авторское свидетельство СССР № 1255540 на изобретение, заявлено      09. 10. 1984 г.

4. Комаров С. Г. и др. Устройство защиты шахтного подъёмника, Авторское свидетельство СССР № 781171, приоритет изобретения 19 декабря 1978 г.



Все статьи автора «Комаров Станислав Григорьевич»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: