信息摘要：
現(xiàn)階段煤礦主、副井采用的提升機(jī)類型一般為多繩摩擦式提升機(jī)，提升機(jī)在作業(yè)過程中常有鋼絲繩張力不均衡、超載、配重不合理以及平衡缸壓較大等情況。其中超載以及鋼絲繩張力過
現(xiàn)階段煤礦主、副井采用的提升機(jī)類型一般為多繩摩擦式提升機(jī)，提升機(jī)在作業(yè)過程中常有鋼絲繩張力不均衡、超載、配重不合理以及平衡缸壓較大等情況。其中超載以及鋼絲繩張力過大是導(dǎo)致鋼絲繩斷裂、罐籠墜落的最主要原因，不僅會(huì)給作業(yè)人員帶來安全威脅，而且還制約礦井持續(xù)、健康發(fā)展。防止超載可通過強(qiáng)化管理實(shí)現(xiàn)，鋼絲繩張力不均衡一般采用張力自動(dòng)平衡裝置實(shí)現(xiàn)。通過對(duì)鋼絲繩張力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可實(shí)時(shí)掌握鋼絲繩受力情況，從而為提升機(jī)鋼絲繩故障診斷提供一定參考[-21。文章在對(duì)礦井提升機(jī)運(yùn)行環(huán)境分析的基礎(chǔ)上，提出一種礦井提升機(jī)鋼絲繩張力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了鋼絲繩張力的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用也取得了顯著的應(yīng)用成果。
1工程概況
山西某礦布置有2臺(tái)JKMD-3.25-4（Z）型提升機(jī)，提升高度485.3m，最大提升載荷161、最大提升速度7.15m／s，提升機(jī)滾筒直徑2.5m、寬度2.0m，電動(dòng)機(jī)為YBBP450M-10、功率280kW。提升機(jī)運(yùn)行采用的電控系統(tǒng)型號(hào)為YBBP450M-10。
井筒內(nèi)采用的罐籠為兩層四車鋼軌道罐籠。
2系統(tǒng)設(shè)計(jì)
鋼絲繩張力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1，主要包括載荷傳感器、采集發(fā)射裝置、井口接收裝置、RS485/
232轉(zhuǎn)換器及上位機(jī)等。文中借鑒以往研究成果，采用技術(shù)相對(duì)成熟的ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸，具體使用的芯片為CC2530。采集發(fā)射裝置將載荷傳感器獲取到的鋼絲繩張力值通過無線通訊方式傳輸給井口接收裝置；隨后采用有線傳輸方式傳輸給上位機(jī)；上位機(jī)內(nèi)嵌的軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后存儲(chǔ)、顯示，當(dāng)發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存在異常時(shí)會(huì)向報(bào)警器發(fā)出報(bào)警指令。當(dāng)不需要采集數(shù)據(jù)時(shí)通過上位機(jī)發(fā)出“停止”指令即可。
[載荷傳感器||江斗A米料|資斗B采集。成荷傳感器L發(fā)射裝置|||L發(fā)射裝置
【井口接收裝置到-R54857232-，報(bào)警器]
1轉(zhuǎn)換器門
計(jì)算機(jī)（上位機(jī)）圖1張力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
采用有線鋪設(shè)方式存在布線繁瑣、后期維護(hù)困難等問題，文中提出采用無線傳輸方式實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸。鋼絲繩張力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要重點(diǎn)解決的問題為：①鋼絲繩張力監(jiān)測(cè)結(jié)果如何傳輸給上位機(jī)；②如何精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)鋼絲繩張力[]。
2.1鋼絲繩張力傳感器位置確定鋼絲繩是提升機(jī)的主要承載部件，用以帶動(dòng)罐籠上下運(yùn)行，承受較大的載荷作用。傳感器與鋼絲繩連接后不得影響提升機(jī)原有結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、損壞鋼絲繩或者降低鋼絲繩強(qiáng)度，合理地選擇載荷傳感器布置位置是首先需要解決的問題（4-習(xí)。為了實(shí)現(xiàn)提升機(jī)各鋼絲繩張力平衡，礦井采用JKMD-3.25-4（Z）張力自動(dòng)平衡裝置，見圖2。
可充分利用張力自動(dòng)平衡裝置結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將載荷傳感器置于張力自動(dòng)平衡裝置連通油缸與墊塊間，具體布置位置見圖36-7刀。通過載荷傳感器間接獲取鋼絲繩張力，從而避免載荷傳感器布置對(duì)提升機(jī)結(jié)構(gòu)或者鋼絲繩強(qiáng)度造成影響。
2.2載荷傳感器類型選擇現(xiàn)階段載荷傳感器類型多樣，應(yīng)根據(jù)提升機(jī)工作環(huán)境選擇實(shí)用性最強(qiáng)的載荷傳感器。不同類型載荷傳感器具有不同的特點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)礦井提升機(jī)工作環(huán)境需要進(jìn)行優(yōu)選。其中壓電式、電感式載荷傳感器抗干擾能力不強(qiáng)，難以適應(yīng)煤礦井下復(fù)雜、惡劣環(huán)境需要；其他的磁電感式、電容式、光纖式等載荷傳感器則存在量程小、技術(shù)不完善等弊端，難以滿足提升機(jī)鋼絲繩張力監(jiān)測(cè)需要。綜合分析后，最終選擇應(yīng)變式載荷傳感器，傳感器中的彈性元件采用輪福式結(jié)構(gòu)，見圖4。
圖4輪福式彈性元件結(jié)構(gòu)示意3系統(tǒng)測(cè)試
為了測(cè)試鋼絲繩張力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)效果，對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了安裝、調(diào)試。在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)應(yīng)盡量避免天線遮擋無線信號(hào)發(fā)射裝置，在后續(xù)監(jiān)測(cè)過程中監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸可靠性較強(qiáng)，具體監(jiān)測(cè)結(jié)果見圖5。從監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行情況可以看出，該系統(tǒng)后續(xù)運(yùn)行平穩(wěn)，監(jiān)測(cè)結(jié)果可真實(shí)反映鋼絲繩張力變化情況并與提升機(jī)運(yùn)行規(guī)律相吻合。
4結(jié)語
1）根據(jù)提升機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提出了一種鋼絲繩張力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并通過在張力自動(dòng)平衡裝置平衡襯墊上布置壓力傳感器對(duì)襯墊壓力進(jìn)行測(cè)定，從而定量獲取鋼絲繩張力。測(cè)定結(jié)果采用無線方式傳輸，從而簡(jiǎn)化了張力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)布置難度。
2）總結(jié)歸納了常見的載荷傳感器類型，并根據(jù)提升機(jī)工作環(huán)境具體選用應(yīng)變式載荷傳感器進(jìn)行鋼絲繩張力測(cè)定。
3）現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用后，提出的鋼絲繩張力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼絲繩張力的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)鋼絲繩存在過載或者張力不均衡時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)發(fā)出報(bào)警信息，作業(yè)人員可以及時(shí)處理，從而可在一定程度上增加提升機(jī)運(yùn)行安全保障能力。
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