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钢丝绳张力在线监测系统的推广应用

项目类别：四新推广

申请单位：机运科

申请日期：2024年10月

钢丝绳张力在线监测系统的推广应用

项目完成人：刘伟、邵正会、栗俊杰、李国强、张莉

一、推广理由

现煤矿提升继续朝着超深、重载、高速方向发展，同时多绳摩擦式立井提升系统的成熟逐渐取代了单绳缠绕式提升系统。在多绳摩擦式立井提升系统运用的过程中，提升钢丝绳张力不平衡问题严重影响钢丝绳的使用寿命与整个提升系统的安全运行。随着电子技术的不断发展，传统的钢丝绳张力静态检测法也已不再适用现代煤矿企业生产情况，若可以对钢丝绳张力实现的动态实时监测，可随时能了解钢丝绳张力差的大小，及时采取应对措施，以提高矿井提升的安全性。因此，钢丝绳张力在线监测系统的研发对保证现阶段矿井提升安全尤为重要。

二、项目推广实施过程：

本装置监测钢丝绳张力是在每根钢丝绳对应平衡油缸滑块下端安装压块传感器的方法监测，是直接监测，提升载荷等于四根钢丝绳张力之和。该系统原理、组成及工作示意图如图3、图4所示。本系统主要包括压块式传感器、隔爆兼本安型锂离子蓄电池电源、无线采集发射箱、本安型信号接收箱、LED显示屏（选装）、双霍尔传感器、本安型磁性接近开关、地面数据采集箱以及LCD显示屏组成。

传感器：本系统根据煤矿现场情况设计用于多绳摩擦式提升机压块式传感器探头，用于采集张力信号；

隔爆兼本安型锂离子蓄电池电源：无线采集发射装置和压块式传感器供电；

无线采集发射箱：采集多个张力信号，通过无线通信发送给信号接收箱；

本安型信号接收箱;接收采集发射箱数据转发给地面数据采集箱，转发LED显示屏显示数据；

LED显示屏：显示载重数据；

双霍尔传感器：采集滚筒速度信号；

本安型磁性开关：采集罐笼或箕斗位置信号；

地面数据采集箱：采集罐笼或箕斗速度信号、位置信号，转发信号接收箱数据给LCD显示屏，转发LCD显示屏相关数据；

LCD显示屏；实时处理地面数据采集箱传来的数据，并显示。

图3系统原理及组成框图

图4系统工作示意图

安装在滑块和连接钢丝绳的拉杆之间，这是当平衡油缸失去平衡作用即活塞伸到最长或缩到最短和卡缸时也能准确监测到提升容器总载荷的技术关键和创新点。

传感器3安装在平衡悬挂装置拉杆上面，将采集的信号通过数据采集装置1和6通过无线方式送至信号接收端7，无线接收端7通过有线传输至绞车房，最终由上位机对数据处理完成对张力监测。为了监测罐笼A和B在井中的位置，设置了罐笼到位开关8和霍尔传感器10，到位开关判断罐笼A或B是否到达井口，并作为对霍尔传感器测得的脉冲清零的依据，霍尔传感器通过脉冲数记录提升机滚筒转动的圈数，以确定罐笼A和B在井中的位置。

提升机钢丝绳张力及载荷监测装置综合运用了无线传输、远程通讯、虚拟仪器、传感器等先进测试技术，针对提升机在提升过程中存在的安全隐患，通过专门设计的能缓冲钢丝绳张力巨大波动的传感器、采集发射箱、无线信号接收箱、隔爆兼本安锂电源、仪器箱和自主研发的监测分析软件对采集的数据进行分析、处理和判断。

该监测装置可对张力不平衡、提升超载、超载重差、卸煤不净等故障进行监测报警，在每次提升前监测载荷是否超载、载荷差是否超限，超载或载荷差超限时闭锁开车。

三、推广实施效果分析

多绳摩擦式提升机在工作过程中，由于各钢丝绳间受力不平衡，导致各钢丝绳和摩擦衬垫的磨损不均匀，从而影响钢丝绳和摩擦衬垫的使用寿命。研究一套适合新副井多绳摩擦式提升机钢丝绳张力在线监测系统，并进行实际应用，使用科学可靠的检测方法来实时监测每条钢丝绳的张力，能够有效防止事故的发生。

四、创新点。

通过独立监测的每一根钢丝绳的张力，达到（1）四根钢丝绳张力相加等于提升容器总载荷，在每次提升前监测载荷是否超载、载荷差是否超限，超载或超限时闭锁开车。满足《煤矿安全规程》第393条规定：罐笼和箕斗的最大提升载荷和最大提升载荷差应当在井口公布，严禁超载和超最大载荷差运行。（2）在线监测任一根钢丝绳的张力与平均张力之差大于±10%时，报警或闭锁下次开车。满足《煤矿安全规程》第411条规定：多绳提升的任意一根钢丝绳的张力与平均张力之差不得超过±10%。（3）对卡罐、卡缸、活塞杆达到极限位置等故障进行诊断、分析、报警，发射器的供电电量不足、传感器故障、无线通信故障等情况下显示具体的系统故障，可以在需要时查询历史记录故障信息。并在需要时能够断开提升机安全回路，以避免事故发生，起到闭环监控作用，提高系统安全性。

五、经济安全及社会效益分析。

多绳摩擦式提升机钢丝绳张力在线监测系统综合运用了无线传输、远程通讯、虚拟仪器等先进测试技术，针对提升机在提升过程中存在的安全隐患，通过专门设计的传感器、采集发射箱、无线信号接收箱和测分析软件对采集的数据进行分析、处理和判断，具有实时数据浏览、实时数据曲线绘