一、 概述
ZDC30-2.5跑车防护装置(以下简称装置)是一种常闭式跑车防护装置，主要由跑车防护装置用挡车栏、电控箱、旋转脉冲编码器、状态显示器、收放绞车、隔爆兼本质安全型电控箱、本质安全型位置传感器等设备组成。正常提物情况下，挡车栏处于常闭状态。当绞车运行，矿车到达设定位置，挡车栏自动升起，矿车通过后，挡车栏自动下放。当矿车超速（跑车、溜车）时，挡车栏对跑车进行可靠的阻拦，避免事故的发生。运行人车时，挡车栏处于常开状态可保证人车的正常通行。显示器能够及时准确地反映各提升机构的工作情况。本装置采用进口三菱PLC模块，具有很高的可靠性和灵活性并可根据实际进行功能扩展。
1.1主要功能
a)监控功能：装置能够实现正常状态、报警状态的监控。
b)执行功能：装置在检测到信号后，能够有效驱动收放绞车动作，实现挡车栏的上提和下放。
c)挡车功能：挡车系统中挡车栏应常闭，具有跑车防护功能，正常运输时确保挡车栏的上提和下放，当跑车时，能够准确拦截车辆。
d)缓冲功能：挡车栏在受到车辆 冲击时，能够有效缓冲车辆的冲击力。
e)常闭单向迫开功能：当挡车栏处于闭合状态时，矿车正常反向运行时，挡车栏具有反向迫开功能。
1.2适用范围
本装置主要用于煤矿井下倾角在30?以下的单轨或双轨提升运输斜巷中。
2、型号及意义
跑车防护装置型号为ZDC30-2.5 
       Z   D C   30   -   2.5  
 
                                                       
                                                  额定抗冲击能量，2.05MJ
                                                  巷道大倾角，30 ?
                                                  跑车防护挡车
                                                  装置
                                                  
3 装置的配置
跑车防护装置的配置表见附页
3.1型号、名称和重量
型  号
名  称
重 量kg
KXJ-127ZD
跑车防护装置用电控箱
35
BQH-24ZD
跑车防护装置用旋转脉冲编码器
1
DC30-2.5ZD
跑车防护装置用挡车栏
220
XQJ-24
状态显示器
31
JF-150ZD
跑车防护装置用收放绞车
125
KXJ-3/660（380）
防跑车装置用隔爆兼本质安全型电控箱
45
GED5
本质安全型位置传感器
0.01
BAL1-127
矿用隔爆型电铃
3
 3.2基本参数
3.2.1.ZDC30-2.05跑车防护装置：
a) 适用的巷道大倾角：30?
b）额定抗冲击能量 (J)：2.5MJ
c）高矿车运行速度：5m/s
d) 缓冲距离：0.3~10m
3.2.2  KXJ-127ZD跑车防护装置用电控箱
1.供电电源
工作电压： AC  127V    波动范围75%~110%
2.接口形式
a）具有二路DC24V电压输出
b）具有RS232通讯接口（电控箱和XQJ-24矿用隔爆兼本质安全型显示器之间通讯）
c）具有2个固态继电器触点输出，其触点容量为2A/127V（其中1个接BAL1-127隔爆型电铃，另一个接绞车电控回路）
d) 具有8个PLC输入即采集6个本质安全型位置传感器开关量信号和2个脉冲编码器的脉冲信号
e）具有6个PLC输出点（控制3组防跑车装置用隔爆兼本质安全型电控箱信号）
3.本安参数：
Uo ：DC24.5V    Io：300mA      Co ：0.1μF      Lo：0.1mH
4.防爆型式：矿用隔爆兼本安型
5.防爆标志：Exd[ib]Ⅰ
6.电控箱尺寸：490 ? 430 ?160（mm）
3.2.3 BQH-24ZD跑车防护装置用旋转脉冲编码器
1. 额定工作电压： DC 24V  
    工作电流： ≤50mA
2.电气性能
编码器输出信号为脉冲信号，其高电平：≥22V，低电平：≤0.6V；当编码器检测到转动信号后，输出变化脉冲信号；当转动信号消失时，编码器保持后输出变化脉冲信号的状态。
3.本安参数：
Ui ：DC24.5V   Ii：50mA   Ci ：0.24μF     Li：0mH
4.防爆型式：本质安全型
5.防爆标志：ExibI
6.外形尺寸：Φ66mm?70 mm
重量（kg）：1
3.2.4 XQJ-24状态显示器
a）供电电源：一路本安工作电压DC 24V          工作电流：≤30mA；
另一路非本安工作电压DC 24V      工作电流：≤600mA；
b）RS232通讯接口（显示器和KXJ-127ZD跑车防护装置用电控箱之间通讯）
c）防爆型式：矿用隔爆兼本安型
d) 防爆标志：Exd[ib]Ⅰ
e）本安参数：
Ui ：DC24.5V   Ii：30mA   Ci ：0.02μF     Li：0.03H
f）显示器尺寸：304 ? 290 ?118（mm）
3.2.5 JF-150ZD跑车防护装置用收放绞车
工作电压： AC 380／600V  
    电机功率：1.5kW
  隔爆型三相异步电机型号：YB2-90L-4   防爆标志：ExdⅠ（安全标志为20032319）应采用取得安全标志准用证的产品。
      提升速度：0.37m/s 0.05 m/s
      完成一次提升、下放时间不大于4秒
      大提升力：1500 N
电机转速：1400rad/min
减速机型号：NTIW80
减速机比速：1：30
滚轮直径：150mm
滚轮宽度：50 mm
容绳量：10m
钢丝绳直径：6?19 FC-10
外形尺寸：800mm?430mm?350 mm
重量（kg）：125
   3.2.6  DC30-2.05ZD跑车防护装置用挡车栏：普通型
      a）巷道大倾角：30度
      b）大抗冲击能量：2.5MJ
      c）缓冲距离：0.3-10m
      d ) 缓冲器大制动力：210k N 
      e）挡车栏类型：普通型,无防撞击火花措施
      f）工作方式：常闭式
g）缓冲与挡车栏网的钢丝绳直径：6?37 FC-24(1770MPa)
h）挡车网外型尺寸：1690 mm?2000 mm?50mm
      重量：63Kg
i）缓冲器外型尺寸：650 mm?318 mm?735mm
      重量：121.4Kg
3.2.7  KXJ-3/660（380）防跑车装置用隔爆兼本质安全型电控箱(安全标志号：MAB080088) 应采用取得安全标志准用证的产品。
工作电压：~380／660V
控制电压：DC 9V~32V
控制电流：DC 200mA
防爆型式：ExdibI
3.2.8 GED5本质安全型位置传感器（安全标志号：MFB070058）应采用取得安全标志准用证的产品。
工作电压： DC 22V~24V
工作电流： DC 20mA
防爆型式：ExibI
3.2.9 BAL1-127矿用隔爆型电铃（安全标志号：MRJ000001）应采用取得安全标志准用证的产品。
工作电压： AC 127V
工作电流： AC ≤1A
防爆型式：ExdI
 
4工作环境
4.1装置在下列环境条件下应能正常工作：
a）环境温度为0℃～40℃；
b）大气压力80kPa-106kPa.；
c) 周围环境相对湿度≤95%?3%（ 25℃）；
d) 挡车栏无防撞击火花措施，适用于无甲烷混合物及煤尘爆炸危险的场所；
e) 电气设备适用于有甲烷混合物及煤尘爆炸危险,但无破坏绝缘的气体或蒸汽环境的场所；
f) 在无淋水和积水的地方；
g）在无激烈冲击和震动的地方。
4.2装置能承受的恶劣的储运条件为：
a）高温 60℃；
b）低温-40℃.；
c) 周围环境相对湿度≤95%?3%（ 25℃）；
二、 结构特征与工作原理
1、工作原理
   原理框图如下图1所示：
  
 
 
   
 
  
 
 
AC127V输入
                              图1
工作原理：
ZDC30-2.5型斜巷跑车防护装置采用BQH-24ZD型跑车防护装置用旋转脉冲编码器作为测距传感器，KXJ-127ZD跑车防护装置用电控箱内PLC作为控制核心，正常提物情况下，挡车栏处于常闭状态。提升机启动时，电控箱内PLC对编码器旋转发生脉冲进行计数，PLC根据计数的结果判断出矿车所在的位置、速度和运行方向，在自动状态检测到矿车的位置为设定提升点、下降点时或手动状态接收到状态显示器上提、下放信号时，PLC发出上升指令给隔爆兼本质安全型电控箱从而控制收放绞车动作，挡车栏提升或下放时状态显示器显示挡车栏状态。运行人车时，通过KXJ-127ZD跑车防护装置用电控箱内PLC控制输出挡车栏处于常开状态并可靠锁住，保证人车的正常安全通行
当发生跑车时，矿车冲击挡车栏，缓冲器缓冲0.3~10m后矿车被可靠拦住，KXJ-127ZD跑车防护装置用电控箱接收到信号处理后，BAL1-127矿用隔爆型电铃发出报警声，断开提升机安全回路。
2、结构特征
DC30-2.5ZD型跑车防护装置用挡车栏，缓冲器用钢板焊成，表面进行防腐涂漆处理；挡车栏用方钢焊成，表面进行防腐涂漆处理。其外形图如图2所示，钢丝绳尾部绳卡分布如图3所示：
图2
（L为挡车拦下放到位后能使四根钢丝绳有效防护矿车的距离）
                                           图3
JF-150ZD型跑车防护装置用收放绞车，绞车由减速机、防爆电机、滚筒、底板、限位装置等组成，其外形图如图4所示：
图4
BQH-24ZD型跑车防护装置用旋转脉冲编码器是本质安全型设备，可用于有瓦斯、煤尘等爆炸的危险场所，其外壳防护等级IP54，其外形图如图5所示。
图5
 
KXJ-127ZD型跑车防护装置用电控箱是隔爆兼本安型设备，可用于有瓦斯、煤尘等爆炸的危险场所，外壳采用5mm钢板焊接成箱体，内外表面进行防锈、喷漆处理，隔爆面进行磷化处理。其外形示意图如图6所示。
图6
XQJ-24状态显示器（触摸屏）是隔爆兼本安型设备设备，可用于有瓦斯、煤尘等爆炸的危险场所，外壳采用5mm热轧钢板焊接成箱体，内外表面进行防锈、喷漆处理，隔爆面进行磷化处理，有醒目的显示屏，操作、维护方便。其外形示意图如图7所示。
图7
3、各结构间联系
3.1 跑车防护装置用电控箱提供跑车防护装置用状态显示器DC24V电源及编码器、本质安全型位置传感器DC24V电源，且是整个系统的核心部分，对接收编码器旋转发出的脉冲信号和本质安全型位置传感器信号并进行监测、计算、判断发出信号来控制外部执行机构。
3.2 跑车防护装置用状态显示器是有触摸电路和液晶显示器组成；它接收电控箱发出的显示信号，并发出按钮控制信号。
3.3 各设备间电缆：电控箱与触摸屏、编码器间连接电缆大长度为15米，电控箱与传感器间连接电缆大长度为300米，电缆参数(电感≤0.4mH/km，电阻≤39Ω/km，电容≤60nF/km)，应采用煤矿用电缆连接，并应有煤矿用安全标志证书。
三、安装调整
1、安装
ZDC30-2.5跑车防护装置安装布置示意图见附图1和２所示
1.1 DC30-2.5ZD跑车防护装置用挡车栏防护距离的确定
缓冲器安装在变坡点下方，根据缓冲器所承受大冲击动能及跑车质量设为7.5吨，初速度为v0=5m/s,挡车栏的安装位置根据公式E=1/2mv02 mg（sinα-0.015cosα）L，得出L的参数如下表所示：
E(MJ)
L(m)   α
15?
18?
20?
25?
30?
m
2.5
7.5吨
128
108
90
81
65
5吨
205
166
137
123
99
常
挡车栏的安装应保证装置正常工作及有效防护并处于常闭(人车运行时应在常开位置)
注：1. m为矿车重量
    2. E为缓冲器能够承受的大能量（ MJ）
3. α为斜巷的倾角
4. L为跑车起点至挡车栏的距离（m）
5. 其他运行速度，可参考挡车栏的安装位置根据公式计算出防护距离。
    采用逐级防护安装挡车栏时，确定挡车栏距离不要超出表中对应的L理论值，对于较长的巷道应采用安装多道挡车栏来保证本装置的可靠性。因挡车栏开启的提前量为24m（矿车运行速度为5m/s时,挡车栏打开时间为4s,安全余量为4 m，则挡车栏开启的提前量24 m），因此，单道挡车栏打开时将产生24m的盲区，在这段距离发生跑车会使下一道挡车栏遭受更大的冲击能量，因此，作为补偿，从第二道往后，每一道挡车栏的大挡车距离应比理论值小24米。因此安装时可根据矿车运行速度,考虑安全余量,计算出挡车拦打开提前量后确定挡车拦安装位置。这样安装后，后一道挡车栏安装在下车场附近，应严格按《煤矿安全规程》规定，在下车场变坡点处安设阻车器。
1.2挡车栏的安装、位置及调整
两缓冲器安装要以轨道中心对称,中心距离根据矿实际情况一般≥2m挖安装基础,其尺寸大小见图8所示.，缓冲器底板与地平面平且与巷道平行。每个安装基础先准备10根锚杆, 按缓冲器底座固定螺孔的位置分布固定锚杆,然后用混凝土一次浇注完成。浇注后，基础上表面须平行于轨道平面。待基础完全凝固后再将缓冲器底座固定在安装基础上，然后将缓冲器安装上。缓冲器上盘绕4根钢丝绳，盘绕钢丝绳前要将钢丝绳自然打开不要有扭曲现象。盘钢丝绳时先用压绳块将钢丝绳的一端压紧并留好尾绳长度10米；挡车栏门安装在缓冲器下方5m.处，挡车栏门通过挂脚固定在槽钢上，槽钢高度根据矿实际情况1.8m，槽钢两端埋入巷道深度应不小于0.5m并用混凝土浇注。离槽钢不大于2 米处在巷道顶上打二个锚杆间距800 m m，在锚杆上挂1 个轮高度后应使档车网吊挂上提到位后，网架底端距轨道面垂直高度应确保矿车能正常通行，其大提升高度为1.5米，通过矿车高度为1.5米 L(L为挡车栏下放到位后能使四根钢丝绳有效防护矿车的距离)下放到位后应保证挡车网能有效防护矿车。档车网由四根钢丝绳组成分别穿入四根钢管内，且钢管固定在挡车栏门上，钢丝绳采用GB/T20118规定的6?37 FC-24抗拉强度1770MPa长约130m；把这四根钢丝绳两端分别放入两个缓冲器四个槽内用力矩扳把压板压紧，另外确保缓冲器外每根钢丝绳留10m尾绳作缓冲用；共用20只绳卡固定尾绳，即在钢丝绳尾绳离缓冲器5m、8m处每处1只绳卡卡住单根钢丝绳，在10m处每处1只绳卡卡住相邻两根钢丝绳。跑车防护装置用挡车栏安装示意图如图2所示，缓冲器基础见图8所示。
                                         图8
缓冲器的调整参考以下数据及方法进行：当缓冲器大抗冲击能量 为2.5MJ，先将力矩扳手力矩调到90Nm，用力矩扳手均匀地将缓冲器上18个螺栓把盖板压紧听到咔嚓声为止，然后再把力矩扳手力矩调到112Nm设定值，用力矩扳手均匀地再将缓冲器上18个螺栓把盖板压紧听到咔嚓声为止。
1.3  BQJ-24ZD型跑车防护装置用旋转脉冲编码器
为了检测矿车上提、下放距离，故编码器与提升机一起旋转，用支架固定在提升机旁深度指示固定杆上且用齿轮传动，编码器旋转要灵活可靠，接线参照ZDC30-2.5-01总接线图，编码器安装示意图如图9所示：
图9
旋转编码器安装和使用时的注意事项：
①  编码器与深度指示器丝杆用齿轮传动，两齿轮咬合留有间隙确保编码器旋转灵活可靠。
②  如和动力线并行配线，有时会受到感应造成误动作和损坏，请分开配线。
③  如连线加长须采用屏蔽电缆且长度一般不超过10m，否则，会影响输入波形。
1.4 JF-150ZD型跑车防护装置用收放绞车
跑车防护装置用收放绞车作为提升挡车栏的执行机构其大提升高度为1.5米，通过矿车高度为1.5米 L(L为挡车拦下放到位后能使四根钢丝绳有效防护矿车的距离)，用8-M16螺丝固定在挡车栏上方6m处槽钢上，以不影响人和物料的通行为原则，槽钢高度根据矿实际情况1.8m确保矿车能正常通行，槽钢两端埋入巷道深度应不小于0.5m然后用混凝土一次浇注完成，且滑轮与收放绞车之间钢丝绳平行于巷道，提升钢丝绳采用6?19 FC-10，且在滚筒上绕3圈，接线参照总接线图，跑车防护装置用收放绞车安装示意图如图10所示。
图10
1.5  KXJ-127ZD型跑车防护装置用电控箱固定在提升机房内无滴水的地方。
1.6 XQJ-24状态显示器
显示器安装在提升机房操作台旁，便于司机操作，且能醒目看到深度、速度、方向显示及状态显示的地方，接线参照总接线图。
1.7  KXJ-3/660（380）防跑车装置用隔爆兼本质安全型电控箱
    电控箱是控制外部执行机构，安装应选择在跑车防护装置用收放绞车附近的巷道硐室或巷道顶部且无滴水的地方，而且外壳需接地良好。 
1.8  GED5本质安全型位置传感器
     本质安全型位置传感器用M18螺母安装在挡车栏收放绞车本质安全型位置传感器支架上，且本质安全型位置传感器感应头与滑块间距离为≤5mm，根据挡车栏实际提升高度，固定好两只本质安全型位置传感器。
1.9  BAL1-127矿用隔爆型电铃
矿用隔爆型电铃固定在提升机房内无滴水的地方。
1.10  矿方应准备材料
         矿方准备材料参考用户自备。
 2、 装置调整
2.1 根据系统布置图、电气连接示意图、总接线图、总原理图用电缆使用表中电缆把各设备连接好。
2.2跑车防护装置用电控箱接通AC127V，跑车防护装置用状态显示器深度指示为“0000”，速度显示为“00”，无故障显示。
2.3按显示器“自动”按钮3秒，“手动”指示灯亮，进入手动状态，按显示器“脱机”按钮等指示灯“联机”灯亮，此时按住显示器上“上提”或“下放”按钮等对应限位传感器感应信号后，挡车栏上或挡车栏下指示灯由闪烁至亮，当挡车栏上提到位后，大高度为1.5米 L（L为挡车拦下放到位后能使四根钢丝绳有效防护矿车的距离）调整上限位本质安全型位置传感器感应头与滑块间垂直距离≤5mm使其有信号后固定好；点动“下放”按钮，挡车栏下放，“挡车栏下”灯闪烁，挡车栏下放到位后，调整下限位本质安全型位置传感器感应头与滑块间垂直距离≤5mm使其有信号后固定好。
2.4 按住“下放”按钮，使“挡车栏下”灯亮，按“故障复位”按钮无故障显示，按住“清零”按钮二秒后深度指示为“0000”，按“手动”按钮3秒“自动”指示灯亮，系统处于自动状态。提升机启动后慢速运行，当矿车到达设定提升点、下降点时，PLC发出上升指令给隔爆兼本质安全型电控箱从而控制收放绞车动作，挡车栏提升或下放时显示器显示挡车栏状态和运行方向。
2.5将矿车停在上停车场固定位置（变坡点），此时深度指示为“0000”，（如深度指示不为“0000”，则按住清零按钮三秒后深度指示变为“0000”）。开动绞车将矿车下放几十米后用尺量一下矿车实际距离并和显示屏显示的距离相比较后调准PLC参数来校正矿车运行位置和方向；根据矿车高度设定控制收放绞车的提升高度，保证装置可靠动作及防护有效。

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