矿井提升机钢丝绳张力监测装置矿井提升机钢丝绳张力监测装置ZAJZAJ 型型方案研究报告方案研究报告徐州大恒测控技术有限公司中国矿业大学二一二年十月八日1目录1 前言.22.1 系统工作原理.32.2 系统实现的主要功能.33 系统硬件设计 .63.1 钢丝绳张力油压传感器设计.63.2 油压数据采集发射装置.63.2.1 油压采集发射装置电路设计.63.2.2 采集发射装置防爆柜设计.73.3 无线数据接收装置硬件设计.113.4 箕斗位置信号采集与输出装置.113.5 通信装置组成.133.5.1 无线传输模块.133.5.2 RS485RS232 转换器.143.5.3 串行通信扩展卡.144 系统软件开发设计.164.1 油压数据采集发射装置程序.164.2 箕斗行程信号采集装置程序.174.3 上位机软件整体设计.184.4 提升容器行程信号读取及相关程序.184.4.1 提升容器行程信号读取.184.4.2 箕斗行程动画程序.194.5 钢丝绳张力数据读取及相关程序.194.5.1 钢丝绳张力数据读取.194.5.2 钢丝绳张力计算.194.5.3 钢丝绳故障判断.204.5.4 提升产量统计.214.6 故障记录与查询.215 装置的煤安证办理情况.241 前言前言煤矿安全规程423 条规定：“任一根提升钢丝绳的张力与平均张力之差不得超过10%” 。不平衡的钢丝绳在摩擦轮上的往复“窜动”,加上其钢丝绳又分左右捻,在自转时又“窜动”,类似一把锉刀在衬垫上锉动,加剧了衬垫和钢丝绳的磨损；因张力不平衡,会出现其中一根钢丝绳动态拉伸而突然打滑，并随之发展成为相当大的钢丝绳动载荷，处于大张力的钢丝绳会过早磨损，磨损成畸形的绳槽易使钢丝绳跳槽。钢丝绳长短、弹性模数不同、绳槽加工误差等都会产生张力差，张力差是时刻存在的，很多矿井使用张力液压自动平衡装置来平衡张力差，该装置有两种使用方法：一、两个提升容器的平衡装置连通器都连通，驱动滚筒两边的钢丝绳张力差都为零，这只是表面现象因为张力差是一直存在的，张力差导致钢丝绳在驱动滚筒上来回蠕动，不仅磨损钢丝绳及衬垫，而且导致调绳器油缸中有的活塞伸到最长和有的缩到最短。二、两个提升容器的平衡装置连通器一边连通、另一边断开，连通的一侧钢丝绳张力差为零，断开一侧存在张力差。由此看出平衡装置不可能减小张力差，由于平衡装置是油压系统，不能突变，张力差过大不能及时消除，造成钢丝绳运行时抖动大，甚至有跳槽的危险。钢丝绳张力不平衡会造成钢丝绳跳槽、滑绳、断绳等重大事故的发生。例如,鸡西矿务局滴道矿曾发生新悬挂了仅 18 h 的 4 根钢丝绳断绳2 根的事故,北票矿务局台吉矿也曾发生 4 根钢丝绳断绳 1 根的事故。超载危害很多，超载使载荷差超过绳槽与衬垫产生的摩擦力将造成滑绳事故；超载使静负荷力矩加大，制动力矩小于 3 倍静负荷力矩导致制动失灵。副井提人时出现人员超载，极可能发生人员伤亡，例如平煤十一矿曾出现上升罐严重超员，下放罐为空罐，行驶到井中自动启用了安全制动发生了急停，使乘人承受了巨大的冲击。副井提升的大件重量未知时，易超载和不能秤出配重也易产生载荷超限。例如徐州大屯煤电公司姚桥矿严重超载，急停后向上一提就滑绳，600 多米的矿井用了 6 小时才把提升容器提上来。为此研发钢丝绳在线张力监测装置，可使任一根钢丝绳的张力与平均张力之差小于10%，达到张力平衡；在每次提升前先监测提升载荷和配重，可避免超载和载重差超限。避免因张力差超限、超载、载重差超限导致的跳槽、滑绳、断绳等重大事故的发生。32 整体方案设计2.1 系统工作原理在多绳提升机钢丝绳张力平衡装置的每个平衡油缸内安装张力油压传感器，根据油缸活塞的承压面积，得出每根钢丝绳张力。在提升容器上安装张力数据采集器及无线发射模块，采用充电电池供电，将张力数据发射到与地面联接的无线接受模块，后经 RS485 通信电缆传输至车房上位机和井口的 LED 显示屏。监测提升容器位置，上位机绘制张力与位置变化曲线，实时监测张力数据并根据张力数据及平位信号（提升容器上平位到位信号） ，计算和显示提升容器的载重量和钢丝绳张力差，提升前监测载荷及载荷差，超载及载荷差超限时预警，超限严重时（例超限 15%）控制提升机闭锁。对主井运算每勾重箕斗和轻箕斗的差值得出提升量，并累积得出提煤产量；对副井在井口用 LED 屏显示超载量或载重差超限量数值，提升大件显示应加配重量，乘人超载时语音报警。其它故障发生时发出语音报警信号，将报警数据载入数据库以备查询。系统监测原理如