【摘要】多繩摩擦式提升機天輪采用軸瓦結(jié)構(gòu)，各輪轂分為一個固定輪和多個游動輪。由于天輪安裝位置較高，大部分運轉(zhuǎn)時間沒有人員觀察轉(zhuǎn)動情況。天輪作為一種轉(zhuǎn)動設備，其自身質(zhì)量較大、負重較重，而且露天使用，易出現(xiàn)機械損傷。若不及時發(fā)現(xiàn)，將造成顛覆性生產(chǎn)事故。采用天輪游動輪偏移的監(jiān)測，通過接近開關(guān)，當游動輪偏擺過大時，能夠及時監(jiān)測到天輪運行異常，進而發(fā)出報警，提示檢修人員上天輪查看，避免了較大事故的發(fā)生，確保了提升系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運行。

【關(guān)鍵詞】偏移量；傳感器；實時監(jiān)測。

引言

多繩摩擦式提升機天輪均安裝在井架上，一般距地面20-50米。天輪軸承采用軸瓦結(jié)構(gòu)，四個輪轂分為一個固定輪和三個游動輪組成。固定輪與軸承之間安裝有楔鐵，確保與主軸同步；游動輪與主軸采用軸瓦結(jié)構(gòu)連接，游動輪可在主軸上游動；游動輪外側(cè)裝設有卡箍固定，防止游動輪沿軸承方向外竄?？ü坎捎肕24高強度螺母、螺釘固定。由于天輪安裝較高，大部分運轉(zhuǎn)時間沒有人員觀察轉(zhuǎn)動情況。天輪作為一種轉(zhuǎn)動設備，其自身質(zhì)量較大、負重較重（主提升鋼絲繩和尾繩自重、罐籠重量以及載荷重量之和，至少在100噸以上），而且露天使用，易出現(xiàn)機械損傷。比如軸瓦磨損，導致游動輪在軸承上曠動；固定軸瓦的沉頭螺栓斷裂，軸瓦松動外竄；游動輪外側(cè)卡箍螺栓斷裂，游動輪外竄，等等。當天輪游動輪因為機械損傷擺動較大時，提升機運行將受到極大影響。若不及時發(fā)現(xiàn)，輕者提升機四根鋼絲繩受力不一致，主要受力的鋼絲繩損傷嚴重，同時系統(tǒng)振動，運行不穩(wěn)定；重者出現(xiàn)主提升鋼絲繩掉槽，提升容器在井筒內(nèi)卡罐，提升機電機堵轉(zhuǎn)，造成顛覆性生產(chǎn)事故。因此，監(jiān)測天輪運行期間的游動輪擺動情況意義重大。

1天輪游動輪偏移的監(jiān)測思路

天輪安裝方式是從固定輪起到最后一個游動輪依次穿入主軸后，在最外側(cè)游動輪外部用卡箍固定。天輪固定輪和游動輪正常情況下是緊密排列的。若天輪游動輪因磨損等原因出現(xiàn)擺動，則最外側(cè)的游動輪擺動幅度最大，而擺動幅度最大的位置為最外側(cè)游動輪外側(cè)繩槽處。因此，在此處進行實時監(jiān)測，就能直觀的反映出天輪各游動輪的偏移狀態(tài)。當游動輪在軸向上擺幅過大時，發(fā)出報警指令。檢修人員立即到現(xiàn)場檢查，及時采取補救措施維修，防止事故擴大化。

如圖2所示：

圖中：450mm為天輪軸承半徑；2300mm為游動輪外輪半徑。

如圖3所示，當軸承處位移5mm時，經(jīng)過計算游動輪外圓位移約放大到25mm。因此，在外側(cè)繩槽處固定托架、安裝傳感器，監(jiān)控其運行軌跡，可以進行精確、有效監(jiān)測，同時避免因距離過小導致傳感器誤動作。

2天輪游動輪偏移的監(jiān)測實施

天輪游動輪偏移的監(jiān)測由天輪平臺裝設得傳感器和提升機房增加電源模塊、自保持繼電器和報警指示燈兩部分組成。

2.1天輪平臺裝設傳感器

采用圖爾克（TURCK）接近開關(guān)作為所選用的傳感器（型號：Ni40U-CP40-AP6X2）。該傳感器動作原理為，當有鐵器接近傳感器頂端感應頭50mm以內(nèi)時，傳感器動作。

此傳感器接線方式如下：1#接線端子接24V直流電源正極，3#端子接24V直流電源負極；4#端子和24V電源負極共同組成傳感器感應回路，控制提升機房自保繼電器，進而輸出報警。

防水處理：由于此傳感器需露天裝設，要進行防水處理。將傳感器接好線后，放入瓶口剪開的礦泉水瓶中。傳感器頭部插入瓶底，在尾部接線口用擋板擋住，利用電纜冷補膠將傳感器尾部至礦泉水瓶口一段灌實（非整個礦泉水瓶灌實），從而達到防水的目的。

在天輪平臺合適位置焊接傳感器支架，將接線完畢、經(jīng)過防水處理后的圖爾克（TURCK）接近開關(guān)裝設在傳感器支架上，使得傳感器頂端正對最外側(cè)游動輪外圈繩槽，且位置合適。

①24V繼電器接線端子13、14為繼電器線圈。13接至傳感器端子4；14接至電源模塊輸出負端。

②24V繼電器接線端子4、8 為繼電器常開點。將4串聯(lián)復位按鈕后，接至電源木模塊正端，8接至24V繼電器13號端子（線圈的正極）。

③24V繼電器接線端子1、5 為繼電器常開點。將其與電源、報警指示燈串聯(lián)。

當天輪接近開關(guān)動作后，24V繼電器動作，并通過其自身的常開點（4、8）保持動作狀態(tài)，此時報警指示燈常亮。當接近開關(guān)動作解除后，按下復位按鈕，此時報警指示燈熄滅，解除報警。

3使用接近開關(guān)進行天輪游動輪偏移監(jiān)測的創(chuàng)新點

①監(jiān)測方式精確。

采用從游動輪外圈繩槽處測偏擺量方式，可以將軸承處的擺動幅度放大（經(jīng)實際計算，放大約5倍），能夠非常容易的發(fā)現(xiàn)擺動異常情況，監(jiān)測方式精度高，避免誤動作情況發(fā)生。

②傳感器選型得當，防水處理效果好。

使用圖爾克（TURCK）接近開關(guān)作為監(jiān)測傳感器，精度高、動作靈敏、運行穩(wěn)定可靠，維護量極小。采用傳感器套塑料瓶，并在尾部灌電纜冷補膠（非整個瓶子灌滿冷補膠）形式，能夠有效避免傳感器進水引起的短路等情況發(fā)生，同時能夠保證傳感器正常工作時的散熱需求，提高傳感器使用壽命

③報警方式選取簡單

在提升機房制作自保持繼電器，以此帶動提升機房報警指示燈?？删_捕捉非持續(xù)的報警信號。提升機房只有在報警信號解除的條件下，按下復位按鈕，才能消除報警指示。

④結(jié)構(gòu)簡單，易維護

本監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)簡單，接線容易，便于設備檢修。

4使用效益

天輪游動輪偏移監(jiān)測裝置的應用，能有效避免重大事故發(fā)生，具有明顯的經(jīng)濟效益與安全效益：

安全效益：當提升機天輪軸承出現(xiàn)問題時，軸向擺動監(jiān)測裝置能夠及時發(fā)現(xiàn)并發(fā)出持續(xù)報警，檢修人員有充分事件進行維修。此種方法能夠有效避免故障擴大化，造成天輪游動輪軸瓦外竄、提升鋼絲繩掉槽、提升容器卡罐、主電機堵轉(zhuǎn)等重大安全事件發(fā)生。

經(jīng)濟效益：提升機新天輪設備費在160萬元左右（不含安裝）。采用此種方法，能夠有效避免設備損傷，節(jié)約設備購置費用160萬元。

參考文獻

[1]邱宣懷 等. 《機械設計》 ：高等教育出版社，2007.8.

[2] 樊尚春 . 《傳感器技術(shù)及應用》 ：機械工業(yè)出版社，2010.10.

作者簡介：毛玉虎（1986—），安徽人，現(xiàn)任淮南礦業(yè)集團潘一礦保供隊書記。合肥工業(yè)大學土木工程系畢業(yè)，現(xiàn)從事煤礦提升機技術(shù)管理工作。