邢東礦提升機(jī)鋼絲繩張力監(jiān)測(cè)研究

摘要：礦井提升系統(tǒng)是聯(lián)系井上與井下運(yùn)輸?shù)难屎?，它的安全運(yùn)行直接關(guān)系到礦井的安全生產(chǎn)與礦工的安全，而鋼絲繩又是礦井提升系統(tǒng)最關(guān)鍵的組成之一。為保證鋼絲繩運(yùn)行可靠，同時(shí)也是保證提升安全，我礦結(jié)合相關(guān)單位對(duì)提升機(jī)鋼絲繩張力監(jiān)測(cè)進(jìn)行了深入的研究，找到了對(duì)提升機(jī)鋼絲繩張力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的新方法，從而增加了礦井提升的安全性。

關(guān)鍵詞：提升系統(tǒng) 鋼絲繩 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

0 引言

礦井提升系統(tǒng)尤其是深井開(kāi)采的提升系統(tǒng)，是保障礦井安全生產(chǎn)的重要系統(tǒng)之一，其運(yùn)行狀況能直接影響礦井的安全情況、生產(chǎn)情況，關(guān)系著礦井所有工作人員的安全及利益。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，提升系統(tǒng)中最容易出現(xiàn)問(wèn)題的是鋼絲繩，如：提升（鋼絲繩）過(guò)載、鋼絲繩受力不平衡等問(wèn)題，嚴(yán)重影響了礦井提升系統(tǒng)的安全運(yùn)行。因此，監(jiān)測(cè)、檢測(cè)提升機(jī)的鋼絲繩張力，掌握鋼絲繩受力情況，對(duì)礦井安全運(yùn)行具有重要的意義。

1 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀

為了能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)提升鋼絲繩的張力，國(guó)內(nèi)已先后采用了多種方法，進(jìn)行了深入研究，但至今還沒(méi)有很成熟的研究成果，大多數(shù)還停留在理論和實(shí)驗(yàn)階段，無(wú)法進(jìn)行大面積的實(shí)際應(yīng)用。

目前國(guó)內(nèi)使用的監(jiān)測(cè)或檢測(cè)方法如下：

①標(biāo)記法：通過(guò)標(biāo)記、測(cè)量、計(jì)算鋼絲繩最大相對(duì)位移量來(lái)確定鋼絲繩不平衡度，通過(guò)車(chē)?yán)K槽調(diào)整鋼絲繩張力差。

②彈簧秤拉力測(cè)定法：通過(guò)對(duì)鋼絲繩進(jìn)行定值拉力實(shí)驗(yàn)，測(cè)量鋼絲繩位移量，通過(guò)計(jì)算得鋼絲繩張力。

③振波法：根據(jù)提升系統(tǒng)空載、重載時(shí)每根鋼絲繩振動(dòng)周期值及鋼絲繩自重、鋼絲繩懸重長(zhǎng)度、重力加速度等可求出鋼絲繩張力。

④壓輪-力電轉(zhuǎn)換傳感器法：通過(guò)安裝壓輪-力電轉(zhuǎn)換傳感器機(jī)構(gòu)，測(cè)量鋼絲繩部分縱向壓力，利用輸出的電信號(hào)，根據(jù)相關(guān)原理實(shí)現(xiàn)測(cè)量鋼絲繩張力的目的。

⑤油壓傳感器檢測(cè)法：通過(guò)在平衡裝置的每個(gè)平衡油路上加裝球閥和液壓傳感器，來(lái)實(shí)現(xiàn)單根鋼絲繩張力的檢測(cè)。

標(biāo)記法和懸掛法檢測(cè)鋼絲繩張力時(shí)需要停機(jī)測(cè)量，不僅要花費(fèi)時(shí)間，而且影響生產(chǎn)，誤差也相對(duì)較大。

振波法和壓輪力電轉(zhuǎn)換傳感器法屬于靜態(tài)間接檢測(cè)鋼絲繩張力，不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線(xiàn)檢測(cè)，它們和動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)相比，都存在著效率不高，測(cè)量值有偏差等缺點(diǎn)。

油壓傳感器檢測(cè)法檢測(cè)時(shí)必須手動(dòng)關(guān)閉球閥，這樣檢測(cè)單根鋼絲繩張力時(shí)平衡懸掛裝置將無(wú)法自動(dòng)調(diào)節(jié)張力差。因此在正常工作狀態(tài)下此方法只能檢測(cè)出總重量而無(wú)法檢測(cè)單根鋼絲繩的張力。

我們通過(guò)大量的研究，發(fā)現(xiàn)其主要是傳感器的測(cè)力方式及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，且都屬于間接測(cè)量，中間環(huán)節(jié)過(guò)多，無(wú)法真實(shí)反映鋼絲繩張力數(shù)據(jù)變化等問(wèn)題。

2 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成及傳感器設(shè)計(jì)

礦用多繩提升鋼絲繩動(dòng)態(tài)張力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由傳感器、無(wú)線(xiàn)發(fā)射裝置、接收及處理裝置等組成，其中傳感器為核心部件，監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性關(guān)鍵在于傳感器設(shè)計(jì)，此檢測(cè)系統(tǒng)采用了壓力傳感器直接測(cè)量鋼絲繩張力的方法，具體如下：

在多繩摩擦式提升系統(tǒng)中，平衡裝置作為平衡鋼絲繩張力的重要部件是不可或缺的，而平衡裝置內(nèi)的每個(gè)油缸都對(duì)應(yīng)著1根鋼絲繩，鋼絲繩張力與油缸受力相等，即可通過(guò)油缸受力情況檢測(cè)鋼絲繩張力。

通過(guò)制作以下模型，模型內(nèi)內(nèi)置尺寸39mm*39mm*

45mm的FDCL-20T壓力傳感器，使壓力傳感器片與油缸接觸受力，即可實(shí)現(xiàn)鋼絲繩張力測(cè)量。

3 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)傳輸設(shè)計(jì)

礦用多繩提升鋼絲繩動(dòng)態(tài)張力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)信號(hào)傳輸是一項(xiàng)技術(shù)關(guān)鍵，煤礦井筒的復(fù)雜性，局限性都對(duì)信號(hào)的傳輸產(chǎn)生不利影響。邢東礦副井井筒直徑為6m，井深820m，井筒內(nèi)布滿(mǎn)鋼梁、管路、電纜等，信號(hào)衰減十分厲害，且井筒內(nèi)設(shè)備維護(hù)復(fù)雜、困難，因此井筒內(nèi)不可布置信號(hào)傳遞繼站，如何將檢測(cè)信號(hào)傳出，選擇無(wú)線(xiàn)信號(hào)傳輸方法就是關(guān)鍵。

為達(dá)到信號(hào)傳輸?shù)哪康?，選用了RF射頻傳輸方式，射頻為具有遠(yuǎn)距離傳輸能力的高頻電磁波，根據(jù)相關(guān)領(lǐng)域人員的研究，其具有非常強(qiáng)大的傳輸調(diào)制信號(hào)的功能，保證在有干擾信號(hào)和阻斷信號(hào)的情況下，該系統(tǒng)也可以做到以最高的質(zhì)量發(fā)送并且以最好的靈敏度接收調(diào)制信號(hào)。經(jīng)在實(shí)際使用環(huán)境中實(shí)驗(yàn)，完全可以滿(mǎn)足礦井井筒信號(hào)傳輸?shù)囊蟆?/p>

4 監(jiān)控系統(tǒng)工作流程

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檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作流程-系統(tǒng)拓?fù)鋱D

基于FDCL-20T壓力傳感器工作流程如上圖所示，傳感器安裝前需進(jìn)行調(diào)試，安裝后采集壓力值，壓力值經(jīng)內(nèi)部濾波處理?yè)Q算成數(shù)字量，通過(guò)RF射頻信號(hào)向井口傳遞，傳感器不斷采集信號(hào)并傳遞，實(shí)現(xiàn)不間斷檢測(cè)功能。

井口安裝射頻信號(hào)接收裝置，不斷將信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)至絞車(chē)房終端（計(jì)算機(jī)）。

5 監(jiān)控系統(tǒng)的功能

礦用多繩提升鋼絲繩動(dòng)態(tài)張力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)每根鋼絲繩的張力，并能直觀顯示每根鋼絲繩的張力，防止提升超載、鋼絲繩張力差超限的情況，并實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。

該系統(tǒng)傳感器添加在平衡裝置上，僅使平衡油缸的伸長(zhǎng)量略微縮短，不會(huì)對(duì)原系統(tǒng)有任何安全影響。

通過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行記錄鋼絲繩張力，可繪制、查詢(xún)鋼絲繩的載荷曲線(xiàn)，為礦井安全生產(chǎn)提供有力的技術(shù)支持。

6 結(jié)語(yǔ)

礦用多繩提升鋼絲繩動(dòng)態(tài)張力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以形象直觀反映出提升機(jī)的鋼絲繩張力，保證對(duì)在用鋼絲繩的安全隱患早發(fā)現(xiàn)，早處理，降低或避免礦井提升的安全事故，最大限度地保護(hù)礦井提升的安全，使礦井安全生產(chǎn)順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

薛濤（1985-），男，河北邢臺(tái)人，助理工程師，現(xiàn)任冀中能源股份公司邢東礦動(dòng)力科技術(shù)主管，研究方向：礦山機(jī)電運(yùn)輸。