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矿井多绳摩擦式提升钢丝绳张力监测

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多绳摩擦式提升机钢丝绳张力在线监测研究摘要：通过对多绳摩擦式提升机钢丝绳张力进行在线监测研究，找到一种矿井多绳摩擦式提升机钢丝
绳张力及张力差的监测的方法，并实现张力差超限报警和载重差超限闭锁提升机等措施，以保障提升系统
的安全运行。

关键词：张力；张力差；在线监测
0引言
近年来煤矿多绳摩擦式提升机的使用在不断增多。

矿井提升系统断绳、坠罐、过卷等事故屡有发生，实际生产中造成这些事故的主要原因是超载提升、钢丝绳张力差过大等。

超载产生的原因有提升箕斗粘煤、重复装载、副井提升操作人员判断不准确造成超载。

超载时，易烧毁电气设备；对钢丝绳造成重大损伤，甚至断丝、断绳；对整个提升机械系统造成冲击和损坏，如减速机、联轴节打齿；静荷重旋转力矩过大造成制动力矩不足无法制动，导致坠罐、过卷事故等。

钢丝绳张力差产生的原因主要有各根钢丝绳长度不同；绳槽加工误差；钢丝绳蠕动等。

张力差过大会造成钢丝绳运行时抖动大，甚至有脱槽的危险；钢丝绳磨损大，疲劳损伤，甚至断丝、断绳、绳槽衬垫过度磨损；钢丝绳与绳槽衬垫摩擦系数减小，导致钢丝绳打滑等。

《煤矿安全规程》第四百二十三条：“摩擦提升装置的绳槽衬垫磨损剩余厚度不得小于钢丝绳直径，绳槽磨损深度不得超过70mm，任一根提升钢丝绳的张力与平均张力之差不得超过±10%。

更换钢丝绳时，必须同时更换全部钢丝绳”。

所以有必要研究钢丝绳的张力差在线监测系统，以确保提升系统的安全运行。

1 多绳摩擦式提升机钢丝绳张力在线监测研究
该系统研究分5步完成。

一是信号获取，就是钢丝绳张力油压传感器获取每根钢丝绳的张力和张力差油压信号；二是信号传输的无线发射和接收装置研制；三是研制信号采集装置；四是编写软件对数据进行分析处理并诊断故障；五是在线监测及控制系统研究。

大部分多绳摩擦式提升系统使用液压式钢丝绳张力自动平衡装置，此装置只能减小张力差，并不能使张力差消失。

全调压时，由于钢丝绳张力差是时刻存在的，导致钢丝绳在滚筒上来回窜绳滑动，造成滚筒绳槽衬垫和钢丝绳过度磨损。

半调压时，油缸相通一侧钢丝绳张力相等，由于钢丝绳张力差时刻存在，自动平衡装置只能起局部调节作用，使张力差减小一些但不能消除，另一侧钢丝绳仍存在张力差。

运行中经常出现一侧活塞杆伸出到极限，另一侧活塞杆缩回到极限的偏串现象；还会出现油缸卡死等。

因此有必要在线监测张力差的大小，使维护人员及时获得信号，采取措施减小张力差。

该系统研究的关键技术有三点：提升机钢丝绳张力传感器的研制；数据信息无线传输方式的研究和应用；实时数据处理的硬、软件的设计与研发。

2 多绳摩擦式提升机钢丝绳张力在线监测原理
钢丝绳张力在线监测方法是通过安装在提升容器上的每个张力液压自动平衡油缸旁路上的钢丝绳张力油压传感器获得张力信号，并由信号采集发射装置发射到井口接受装置，经信号转换后传输到提升机房计算机进行分析计算实现张力监控，监测系统原理见图1。

2.1 数据信息的采集
多绳摩擦提升机中钢丝绳张力信号采用油压传感器采集。

该系统对张力差和总张力分开进行监测，钢丝绳张力差超过10%时超限预警，提醒维修人员降低张力差。

四根钢丝绳的张力之和是载重量，每次提升前若监测到容器的载重量和两容器的载重差超限将会闭锁提升机。

图1 监测系统原理图
2.2 数据信息的传输
数据信息采用无线传输方式，在容器上安装无
线发射模块，将油压数据传到无线接收模块，再通
过电缆传输到车房。

因为无线传输受罐道内复杂信
号的影响有误码率，为避开使用无线传输信号，将
钢丝绳传感器张力信号转换为数字信号，通过无线
发射模块发射到上井口（或井道中间）的无线接收
模块，再通过电缆将数字信号传至机房计算机。

数据采集发送流程见图２，系统上电复位后模
块循环采集各钢丝绳张力信号和供电模块的电量信
号。

系统采用平均值滤波的算法，对连续采集的五
次数据取平均值，得到要发送的采集信号。

采用平
均值滤波的算法可以去除在采集过程中随机信号的
干扰，从而使测量结果更加可靠。

如果上位机允许
数据发送，则该模块将最近一次取得的数据和校验
数据一并发送
2.3 实时处理数据的软件的设计
系统采集得到的数据通过串口读入监控计算
机，监控软件根据串口读取的数据进行处理、分析
和判断。

通过装在监控计算机中的高速数据采集卡
对信号进行采集，计算机可通过PCI总线直接读取
数据。

系统上位机和下位机进行串口通信完成数据收
发、处理、显示、记录、报警等功能，上位机软件
图2数据采集发送流程
是本系统的主要组成部分。

系统程序包括串口数据收发、数据处理、显示，报警、数据保存，报警查询等功能。

具体结构见图３。

图３系统程序结构
系统监控界面设计要求完成实时数据的显示和报警，界面要提供波形图表，实时显示采集波形和数值显示，并通过报警指示灯及语音方法完成报警。

3 结语
该系统可以实现对多绳摩擦提升机运行过程中的张力和张力差进行即时自动监测，经过对张力和张力差的数据采集、数据传输、实时数据处理，实现了张力差超限报警和载重差超
限闭锁提升机，以确保提升系统的安全运行。

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多绳摩擦提升机钢丝绳(首绳)张力的测量与调整

多绳摩擦提升机钢丝绳(首绳)张力的测量与调整

多绳摩擦提升机钢丝绳（首绳）张力的测量与调整摘要：多绳摩擦式提升机的提升容器和载荷由几根钢丝绳共同承担，如何尽可能使每根绳受力均匀，通过对钢丝绳长度和驱动滚筒衬垫的车削和调整，可以最大限度延长钢丝绳的使用寿命。

关键词：钢丝绳长度绳槽直径多绳摩擦提升机以其提升能力大，提升高度大，钢丝绳安全系数大，电动机消耗功率低，机器整体尺寸小等优点，被越来越多应用于矿井提升中.安徽铜冠（庐江）矿业的主副井都是落地式多绳摩擦提升机。

由于容器及提升载荷的重量由几根钢丝绳（首绳）共同承担，如何使几根钢丝绳受力均匀，减少钢丝绳张力差，对延长钢丝绳及驱动滚筒衬垫的使用寿命尤为重要。

《煤矿安全规程》规定各钢丝绳张力与平均张力之差不得超过±10%。

通过对现场已经投入使用副井首绳的长期细致观察发现，受力越小的钢丝绳，抖动越严重，绳槽磨损越严重（严重时出现锯绳槽现象，即驱动滚筒周围出现驱动滚筒衬垫粉末），断丝现象越多，而张力较大的钢丝绳情况要好得多；如果不能及时解决钢丝绳受力不均问题，甚至可能出现个别钢丝绳受力过大发生断丝。

所以为了使多绳提升机安全平稳地运转，首要的问题是要使提升荷载尽可能均匀地分配在提升装置中的各条钢丝绳上。

1 影响各条钢丝绳张力大小的因素1.1 钢丝绳的弹性伸长由于新绳、旧绳的弹性伸长量不同，所以多绳摩擦式提升机几根首绳必须同时更换，所更换的新绳必须选用同一生产厂家、同一批次生产的钢丝绳，尽量减少弹性伸长量的变化。

1.2 每根钢丝绳的总长度。

实际上在悬挂新钢丝绳时，其长度不可能绝对相等，存在着安装误差，较短的钢丝绳受力大，较长的钢丝绳受力小，每根钢丝绳总长度不一样，可以用液压张力平衡装置来调整。

只需保证两边箕斗或（配重和罐笼）张力平衡油缸伸出量介于三分之一到三分之二之间，就可以消除由于钢丝绳伸长量的不同而引起的张力差的变化。

液压张力平衡装置也存在一定缺限，由于箕斗在提升过程中随着速度的变化，钢丝绳作用在主导驱动轮的作用力大小不同，不可避免的产生蠕动，相对滑动，致使液压张力平衡装置出现偏串现象。

提升钢丝绳张力监测及超载预警系统

提升钢丝绳张力监测及超载预警系统


二、单绳缠绕立井提升机中钢丝绳张力旁压传感器的研制
将旁压传感器，通过螺钉套装在楔形连接绳环附近的钢丝绳上。 旁压传感器受力分析如图。
F

Fm
2 tan

Fm 2 tan120
M1
F
α
FF
Fm
二、单绳缠绕立井提升机中钢丝绳张力旁压传感器的研制
旁压式传感器的优 点是能直接迅速在线 监测到钢丝绳张力的 ，除能监测超载和提 煤量外，对松绳最灵 敏感，因此松绳保护 效果最好。
在挂车数已经满足数量要求时，但总载重量却不足额定量， 可以再挂串车，使总载重量接近额定载重量，以提高提升效率。
2
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5
4
3
1
2. 项目研究的技术方案路线
多绳摩擦提升机 每根钢丝绳张力 及张力差油压信号
单绳缠绕提升机 钢丝绳张力 旁压信号
通过无线发射和接收装置传输信号
斜井串车提升机 钢丝绳张力
轴承座压力信号
提升钢丝绳张力监测及超载预警系统
汇报内容
1
项目研究背景、对象
2
项目研究的技术方案路线
3
目研究背景、对象
超载提升、钢丝绳张力差过大等，是造成矿井提升坠罐、 过卷等事故的主要原因，防止这些事故最有效的方法是在 线监测钢丝绳张力和张力差。
目前，关于这方面尚没有全面有效的监测手段，平煤集团 机电处和中国矿业大学共同 完成了“煤矿提升钢丝绳张力 差在线监测及超载预警系统” 项目的研究；
运行中经常出现一侧活塞杆伸出到极限， 另一侧活塞杆缩回到极限的偏串现象；还 出现油缸卡死。
有必要在线监测张力差的大小，使维护 人员及时采取措施减小张力差。
1.2.单绳缠绕提升机超载、松绳卡罐产生原因及危害
提升钢丝绳张力检测装置的研制-最新年文档

提升钢丝绳张力检测装置的研制-最新年文档

提升钢丝绳张力检测装置的研制引言多绳摩擦提升系统具有很大的优越性，得到了越来越广泛的应用。

于此同时，该提升方式也带来了钢丝绳张力不平衡问题，如不加以解决不仅会加速钢丝绳和衬垫的磨损，造成材料上的浪费，还会形成很大的安全隐患。

为了确保煤矿立井多绳摩擦提升系统的安全运行，延长提升钢丝绳的寿命，一般规定摩擦提升装置中任一提升钢丝绳的张力与平均张力之差不得超过± 10%[1、2] 。

为此，我国对摩擦提升钢丝绳安装采取了一系列保证钢丝绳张力平衡的措施[3、4] ，并研制了一些方法对钢丝绳张力进行检测[5] 。

但是现阶段的检测方法控制发在，而且检测耗时影响正常生产。

为此，文章力求根据我国矿山的现场情况，提供一种摩擦提升钢丝绳张力检测装置，能够简单有效检测钢丝绳张力。

1 提升钢丝绳张力检测装置的基本结构该装置主要由钢丝绳挂钩、距离测量装置、拉力测量装置、机架及距离调整装置等五部分组成，如图1a）。

其中，距离调整机构的具体组成如图1b）。

图 1 张力测量装置装置使用示意图，如图2。

使用时，操作人员站在导向轮平台上，在合适的高度将弹簧挂钩挂住钢丝绳；调整测力装置和距离测量装置，使两读数同时归零；旋转距离调整装置即可测量出钢丝绳挠曲一定距离所需的拉力。

为了方便测量多股提升钢丝绳的张力，可以制作一简易支架固定于天轮平台处，支架的制造以方便安装为原则，可根据各矿导向轮平台的具体情况而定。

2 提升钢丝绳张力检测装置的理论依据有预张力钢丝绳的挠曲变形，受力状态异常复杂。

但是，在该装置的使用中，可以假设钢丝绳仅受拉力，而且在弯曲处两端拉力相等[6、7] 。

此时，钢丝绳受力分析如图3。

根据图2，得到：（1）这里需要说明，图2中A点为钢丝绳和摩擦轮分离点，B点为装置拉力作用点。

此时即可计算钢丝拉力：（2）其中：T 为钢丝绳拉力， F 为装置所测定的力。

从公式（2）中可以看出装置测量力与钢丝绳拉力之间呈线性关系，仅与A、B 点位置和钢丝绳挠曲变形量有关。

多绳摩擦式提升机钢丝绳张力在线监测研究

多绳摩擦式提升机钢丝绳张力在线监测研究

统 的安 全 运行 。
近年 来 煤 矿 多 绳 摩、 坠罐 、 过卷等事故 屡有发
生， 实 际生产 中造 成 这些 事 故 的 主要 原 因是 超 载 提 升、 钢 丝绳 张力 差过 大等 。
１ 多绳摩 擦式提 升 机钢 丝绳 张力在 线 监测研 究 该 系统 研 究 分 ５步完 成 。 一是信号获取 ， 即通
并 由信号采集 张力传感器的研制 ； 数据信息无线传输方式的研究 丝绳张力油压传感器获得张力信号 ，
和 应用 ； 实 时数 据处 理 的硬 、 软 件 的设 计 与研 发 。 ２ 多绳摩 擦 式提 升机 钢丝 绳张 力在 线监 测原 理 钢丝 绳 张 力 在 线 监 测 方 法 是 通 过 安 装 在 提 升
发射装置发射到井 口接受装置 ， 经信号转换后传输
到提 升机 房计 算 机进 行 分析 计 算 实现 张力 监 控 ， 监
测 系 统原 理见 图 １ 。
图 １ 监 测 系统 原 理 图
２ ． １ 数 据 信 息 的 采 集
多 绳 摩 擦 提 升 机 中钢 丝 绳 张 力 信 号 采 用 油 压 传感 器采 集 。 该 系统 对 张力 差 和 总 张力 分 开进 行 监
张 华， 宋保 文
０ ４ ８ ２ ０ ５ ） （ 晋城 煤 业集 团寺 河煤矿 ， 山西 晋 城 摘
要： 通过 对 多绳摩擦 式提升 机钢 丝 绳张 力进行 在 线监 测研 究 ， 找 到一 种矿 井 多绳摩擦 式提 升机 钢
丝 绳 张力及 张 力差 的监测 的 方法 ， 并 实现 张力差超 限报 警 和载 重差超 限闭锁提 升机 等措 施 ， 以保 障提 升 系
绳 张 力 自动平 衡 装 置 ， 此装 置 只能 减 小 张 力 差 ， 并