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[摘 要]本文浅析HZSN型过卷保护装置的结构及工作原理、制动力与行程验算、安装与试验方法，介绍了其主要特点。
[关键词]煤矿提升机；HZSN型过卷保护装置；应用
中图分类号：TD534.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）15-0174-01
1 引言
煤矿为防止立井提升装置过卷与过放时发生的事故，在《煤矿安全规程》第三百九十七条第三款中就规定：“在过卷高度或过放距离内，应安设性能可靠的缓冲装置。缓冲装置应能将全速过卷（过放）的容器或平衡锤平稳地停住；并保证不再反向下滑（或反弹）。”而在第三百九十六条中又规定：“在提升速度大于3m/s的提升系统内，必须设防撞梁和托罐装置，防撞梁必须能够挡住过卷后上升的容器或平衡锤。托罐装置必须能够将撞击防撞梁后再下落的容器或配重托住，并保证其下落的距离不超过0.5m。”因此，煤矿立井提升系统必须安装可靠地过卷保护装置。某矿前几年在主井提升上就安装了FHT、BS型缓冲装置以及多盘摩擦防过卷装置。该装置是采用钢丝绳为传力中介，无法避免反弹对柔性提升系统带来的威胁，同时又受工作环境影响，并难以在长期不动作条件下保持其设计制动力稳定不变，存在着较大的安全隐患。为有效解决这些问题，于是应用了HZSN型过卷保护装置，经应用证实效果较好，一直延用至今。
2 HZSN型过卷保护装置的结构及工作原理
1）装置基本性能。HZSN-X（0-600）/60型多功能过卷保护装置用于矿井，制动行程为60dm，缓冲制动力为0～600kN，缓冲距离为实际过卷距离减去2m，比较适用于最大终端载荷为1000kN、最大提升速度14m/s的提升系统中应用。
2）装置结构。HZSN型过卷保护装置由2个组合立柱与1根横梁构成，其组合立柱像罐道一样固定在提升容器两侧的井架梁上。组合立柱则由套柱和滑柱组合而成，滑柱可在套柱内滑动。2根滑柱由横梁横担，滑柱上装有压辊组与逆止锁舌；套柱上装有曲轨和吸能钢带。
3）装置工作原理。HZSN型过卷保护装置，见如图1所示。当发生过卷时，提升容器推动横梁，带动滑柱运动，压辊组、逆止锁舌随动；中间压辊受曲轨作用产生水平位移，迫使钢带在压辊组中产生S形变形，吸能缓冲；逆止锁舌后部斜面受压被推人容器上盘之上，使容器的逆向运动同样被钢带的变形力阻止，横梁运动至极限位置时由套柱直接顶住，起到辅助防撞的作用；逆止锁舌不会受到碰撞而保持完好，并起到托罐装置的作用。这就是它的工作过程。
3 HZSN型过卷保护装置的制动力与行程验算
主井提升装置、制动力及制动行程验算。该矿主井提升系统原始参数：箕斗质量为MJ=4.92t；箕斗最大载重为MZ=80kN；最大提升速度为V=7.7m/s；最大静张力差为100kN；井上装置实际制动力为RS=228kN（1根钢带制动力为57kN，4根）；井上装置实际制动行程为2450mm。
在全速过卷、绞车不停的情况下：
F =RS+MJ·g-100 =176.2652kN
a=F/MJ=35.826m/s2
全速过卷时：V0=7.7m/s，t=V0/a=0.215s
制动行程：H=V0t-（1/2）at2 =0.828m<2.45m
显然，经过验算其制动力、制动行程都满足主井提升系统使用要求。
4 HZSN型过卷保护装置安装与试验方法
1）安装方法。①在工作地点搭建工作平台，安装需要在井架上进行，并要固定牢固。②用手拉葫芦、滑轮、绞车相配合，以起吊所需的材料、设备。起吊到需要固定的位置后固定牢固，然后再进行安装焊接。焊接要求连续焊缝饱满，无虚焊、断焊。所有的横梁还要保持水平，误差度小于3‰。③设备柱安装垂直度偏差不大于3mm，并用铅垂线找正。④要保证缓冲装置与箕斗上盘的间隙为20mm为宜。
2）试验方法。（1）试验前要先检查HZSN型过卷装置。①装置套柱与井架各层梁之间的连接必须牢实可靠。②装置的安装尺寸应符合安装要求，除过卷距离的要求外，容器过卷时，必须保证其上盘体先于装置横梁接触。③钢带应处于自然悬垂状态，组合立柱上端蝶形弹簧组保持松弛，下端加紧钢带的螺栓必须拧紧。④逆止锁舌位置要正确，卡槽应卡在套柱钢板上或是定位螺钉上，尾部斜面处在正常工作范围内（保证滑柱上行时，套柱连接板能够压在斜面上）。⑤其他的各种连接螺栓、销等机件的位置、状态必须正常，滑柱通道内不得有卡阻物。（2）预备上提试验。完成这些检查并确认无误后，可解除过卷保护电控开关，以慢速上提容器至距HZSN型装置横梁0.3～0.5m处，检查容器各部位与装置立柱的间隙，确认不会发生意外碰阻（其后继续慢速提起容器，推动装置横梁50～20mm，查验逆止锁舌能否顺利伸出，然后回放提升容器，使逆止锁舌复位）。（3）正式试验。①重复上述第一条要求的各项检查，确认无误后，再开始正式试验。②上提容器直接撞击HZSN型装置横梁，直至容器停止运动。③检查逆止锁舌伸出情况，然后下放提升容器，查验逆止锁舌承接回落提升容器的情况。（4）装置复位（事故后处理）。上提容器，使提升钢丝绳承载容器所受重力，然后拆掉滑柱两侧的挡轴板，再拆掉压辊组中的上下压辊，同时拆掉立柱下端紧固钢带的螺栓。下放提升容器，使滑柱下落到逆止锁舌可退出的位置后退出逆止锁舌。继续下放容器到适当的高度，装好钢带、压辊、挡轴板、逆止锁舌等，这样整个试验过程就完成了。
5 HZSN型过卷保护装置的主要特点
①可长期保持稳定的制动性能。相比之下摩擦制动易受到环境的影响，难以在长期不动作的条件下保持设计的制动力稳定不变性能，在此HZSN型保护装置的性能就更稳定，达到了这点。②制动时能实现逐渐加载。这样有效避免了突然加载对柔性提升系统及保护装置本身造成的冲击伤害，从而使提升更加平稳安全。③有效改善了井架的受力情况。该装置通过套柱将缓冲制动力及防撞梁的受力，并分散到多层井架梁上，同时套柱本身也能起到加固井架的作用。④具有缓冲作用。它采用了缓冲钢带吸能，从而避免了反弹现象。⑤防止下滑及托罐功能可靠。逆止锁舌开始即被上升的提升容器强制推入容器盘体之下，之后随容器一起运动，从而实现了全程防下滑和托罐功能，而不是靠弹簧机构实现逆止和托罐，且容器自由回落距离也极小。⑥有效避免了摩擦制动形式中温升带来的安全隐患。摩擦制动的能量转换方式是将动能换成热量，这样当出现超速过卷（过放）或是坠罐事故时，摩擦副的温升可能会造成更严重的安全事故。⑦装置适用性强。该装置功能齐全，安装方便，适用性强，维护量小，事故后处理便捷，无须校准，具备了显著的安全保护功能。
6 结束语
根据以上分析可知，立井提升HZSN型防过卷装置具有制动性能长期稳定、逐渐加载、运行安全平稳可靠、塑性变形吸能性好、维修工作量小等很多优点。由于它能确保矿井提升的安全与可靠性，并相应减少了维修投入，创造了显著的安全、经济效益。因此，HZSN型防过卷装置在许多煤矿上得到了推广应用。
参考文献
[1] 庞金华，等.HZSN型提升机多功能过卷保护装置在超化矿的应用[J].中州煤炭，2010，1：59-60.
[2] 韩雨.KJ2×2.5×1.2-20矿井提升机提升系统安全技术改进[J].山东国土资源，2010，6：27-90.
[关键词]煤矿提升机；HZSN型过卷保护装置；应用
中图分类号：TD534.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）15-0174-01
1 引言
煤矿为防止立井提升装置过卷与过放时发生的事故，在《煤矿安全规程》第三百九十七条第三款中就规定：“在过卷高度或过放距离内，应安设性能可靠的缓冲装置。缓冲装置应能将全速过卷（过放）的容器或平衡锤平稳地停住；并保证不再反向下滑（或反弹）。”而在第三百九十六条中又规定：“在提升速度大于3m/s的提升系统内，必须设防撞梁和托罐装置，防撞梁必须能够挡住过卷后上升的容器或平衡锤。托罐装置必须能够将撞击防撞梁后再下落的容器或配重托住，并保证其下落的距离不超过0.5m。”因此，煤矿立井提升系统必须安装可靠地过卷保护装置。某矿前几年在主井提升上就安装了FHT、BS型缓冲装置以及多盘摩擦防过卷装置。该装置是采用钢丝绳为传力中介，无法避免反弹对柔性提升系统带来的威胁，同时又受工作环境影响，并难以在长期不动作条件下保持其设计制动力稳定不变，存在着较大的安全隐患。为有效解决这些问题，于是应用了HZSN型过卷保护装置，经应用证实效果较好，一直延用至今。
2 HZSN型过卷保护装置的结构及工作原理
1）装置基本性能。HZSN-X（0-600）/60型多功能过卷保护装置用于矿井，制动行程为60dm，缓冲制动力为0～600kN，缓冲距离为实际过卷距离减去2m，比较适用于最大终端载荷为1000kN、最大提升速度14m/s的提升系统中应用。
2）装置结构。HZSN型过卷保护装置由2个组合立柱与1根横梁构成，其组合立柱像罐道一样固定在提升容器两侧的井架梁上。组合立柱则由套柱和滑柱组合而成，滑柱可在套柱内滑动。2根滑柱由横梁横担，滑柱上装有压辊组与逆止锁舌；套柱上装有曲轨和吸能钢带。
3）装置工作原理。HZSN型过卷保护装置，见如图1所示。当发生过卷时，提升容器推动横梁，带动滑柱运动，压辊组、逆止锁舌随动；中间压辊受曲轨作用产生水平位移，迫使钢带在压辊组中产生S形变形，吸能缓冲；逆止锁舌后部斜面受压被推人容器上盘之上，使容器的逆向运动同样被钢带的变形力阻止，横梁运动至极限位置时由套柱直接顶住，起到辅助防撞的作用；逆止锁舌不会受到碰撞而保持完好，并起到托罐装置的作用。这就是它的工作过程。
3 HZSN型过卷保护装置的制动力与行程验算
主井提升装置、制动力及制动行程验算。该矿主井提升系统原始参数：箕斗质量为MJ=4.92t；箕斗最大载重为MZ=80kN；最大提升速度为V=7.7m/s；最大静张力差为100kN；井上装置实际制动力为RS=228kN（1根钢带制动力为57kN，4根）；井上装置实际制动行程为2450mm。
在全速过卷、绞车不停的情况下：
F =RS+MJ·g-100 =176.2652kN
a=F/MJ=35.826m/s2
全速过卷时：V0=7.7m/s，t=V0/a=0.215s
制动行程：H=V0t-（1/2）at2 =0.828m<2.45m
显然，经过验算其制动力、制动行程都满足主井提升系统使用要求。
4 HZSN型过卷保护装置安装与试验方法
1）安装方法。①在工作地点搭建工作平台，安装需要在井架上进行，并要固定牢固。②用手拉葫芦、滑轮、绞车相配合，以起吊所需的材料、设备。起吊到需要固定的位置后固定牢固，然后再进行安装焊接。焊接要求连续焊缝饱满，无虚焊、断焊。所有的横梁还要保持水平，误差度小于3‰。③设备柱安装垂直度偏差不大于3mm，并用铅垂线找正。④要保证缓冲装置与箕斗上盘的间隙为20mm为宜。
2）试验方法。（1）试验前要先检查HZSN型过卷装置。①装置套柱与井架各层梁之间的连接必须牢实可靠。②装置的安装尺寸应符合安装要求，除过卷距离的要求外，容器过卷时，必须保证其上盘体先于装置横梁接触。③钢带应处于自然悬垂状态，组合立柱上端蝶形弹簧组保持松弛，下端加紧钢带的螺栓必须拧紧。④逆止锁舌位置要正确，卡槽应卡在套柱钢板上或是定位螺钉上，尾部斜面处在正常工作范围内（保证滑柱上行时，套柱连接板能够压在斜面上）。⑤其他的各种连接螺栓、销等机件的位置、状态必须正常，滑柱通道内不得有卡阻物。（2）预备上提试验。完成这些检查并确认无误后，可解除过卷保护电控开关，以慢速上提容器至距HZSN型装置横梁0.3～0.5m处，检查容器各部位与装置立柱的间隙，确认不会发生意外碰阻（其后继续慢速提起容器，推动装置横梁50～20mm，查验逆止锁舌能否顺利伸出，然后回放提升容器，使逆止锁舌复位）。（3）正式试验。①重复上述第一条要求的各项检查，确认无误后，再开始正式试验。②上提容器直接撞击HZSN型装置横梁，直至容器停止运动。③检查逆止锁舌伸出情况，然后下放提升容器，查验逆止锁舌承接回落提升容器的情况。（4）装置复位（事故后处理）。上提容器，使提升钢丝绳承载容器所受重力，然后拆掉滑柱两侧的挡轴板，再拆掉压辊组中的上下压辊，同时拆掉立柱下端紧固钢带的螺栓。下放提升容器，使滑柱下落到逆止锁舌可退出的位置后退出逆止锁舌。继续下放容器到适当的高度，装好钢带、压辊、挡轴板、逆止锁舌等，这样整个试验过程就完成了。
5 HZSN型过卷保护装置的主要特点
①可长期保持稳定的制动性能。相比之下摩擦制动易受到环境的影响，难以在长期不动作的条件下保持设计的制动力稳定不变性能，在此HZSN型保护装置的性能就更稳定，达到了这点。②制动时能实现逐渐加载。这样有效避免了突然加载对柔性提升系统及保护装置本身造成的冲击伤害，从而使提升更加平稳安全。③有效改善了井架的受力情况。该装置通过套柱将缓冲制动力及防撞梁的受力，并分散到多层井架梁上，同时套柱本身也能起到加固井架的作用。④具有缓冲作用。它采用了缓冲钢带吸能，从而避免了反弹现象。⑤防止下滑及托罐功能可靠。逆止锁舌开始即被上升的提升容器强制推入容器盘体之下，之后随容器一起运动，从而实现了全程防下滑和托罐功能，而不是靠弹簧机构实现逆止和托罐，且容器自由回落距离也极小。⑥有效避免了摩擦制动形式中温升带来的安全隐患。摩擦制动的能量转换方式是将动能换成热量，这样当出现超速过卷（过放）或是坠罐事故时，摩擦副的温升可能会造成更严重的安全事故。⑦装置适用性强。该装置功能齐全，安装方便，适用性强，维护量小，事故后处理便捷，无须校准，具备了显著的安全保护功能。
6 结束语
根据以上分析可知，立井提升HZSN型防过卷装置具有制动性能长期稳定、逐渐加载、运行安全平稳可靠、塑性变形吸能性好、维修工作量小等很多优点。由于它能确保矿井提升的安全与可靠性，并相应减少了维修投入，创造了显著的安全、经济效益。因此，HZSN型防过卷装置在许多煤矿上得到了推广应用。
参考文献
[1] 庞金华，等.HZSN型提升机多功能过卷保护装置在超化矿的应用[J].中州煤炭，2010，1：59-60.
[2] 韩雨.KJ2×2.5×1.2-20矿井提升机提升系统安全技术改进[J].山东国土资源，2010，6：27-90.