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煤礦提升機鋼絲繩運行狀態(tài)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的設計
發(fā)布時間：2021-08-27 16:12 文章來源：未知 文章作者：admin 點擊數：
引言 經過調研發(fā)現，多繩摩擦式提升機在工作的過程中表現為：配重不合理、張力不均勻、超載等問題，其中張力不均勻以及起吊過載是產生鋼絲繩斷裂和罐籠墜落的誘發(fā)因子，對工人
引言
經過調研發(fā)現，多繩摩擦式提升機在工作的過程中表現為：配重不合理、張力不均勻、超載等問題，其中張力不均勻以及起吊過載是產生鋼絲繩斷裂和罐籠墜落的誘發(fā)因子，對工人的生命安全造成嚴重的威脅，與此同時不利于煤礦企業(yè)的發(fā)展。由此可以看出，對提升機鋼絲繩的張力進行監(jiān)測是防止出現鋼絲繩脫槽、斷繩的關鍵所在。因此，對鋼絲繩運行狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)進行設計分析，最大限度地避免出現鋼絲繩斷裂等事故。
1五陽煤礦南豐工區(qū)工程概況
在五陽煤礦南豐工區(qū)副井井口位置設置了多繩摩擦式提升機，其主要用于76、78采區(qū)的作業(yè)情況，涉及提升設備、材料以及人員，其提升的高度可以達到555m。該多繩摩擦式提升機原產于洛陽中信重工機械有限公司，其型號為JKMD-3.5×4，具體參數如下：滾筒深度取值為2m，滾筒直徑取值為3.5m，最大靜張力可以達到525kN，最大的提升速度可以達到9.16m/s，最大提升載荷為19t。與之匹配的電機選用上海電機廠生產的直流電機，其型號為ZKTD218/48，相應的額定功率可以達到1250kW，而額定轉速可以達到50r/min。在提升機主控系統(tǒng)中設置有PLC（主控單元）、繼電器控制單元、調速控制單元，其中調速控制單元主要用來實現調整電機的速度。
當該類型的提升機處于工作狀態(tài)時，假如鋼絲繩受力不均勻，從而使得鋼絲繩以及摩擦襯墊所產生的摩擦程度并不相同，進而降低了兩者的使用周期。通過該系統(tǒng)能夠有效地對鋼絲繩的張力進行實時監(jiān)測，從而能夠有效地預防安全事故。
2在線監(jiān)測系統(tǒng)的設計
2在線監(jiān)測系統(tǒng)的設計
2.1系統(tǒng)原理及技術要點對于煤礦多繩摩擦式提升機的自動平衡裝置而言，國內外大都選用液壓式即半調壓的工作方式，具體而言是四根鋼絲繩處于工作狀態(tài)時，僅僅有一側開啟連通油缸，那么將導致該側受力相等，另外一側將不再處于受力平衡的狀態(tài)，從而導致出現顯著的張力差問題。通常在滑塊與活塞桿位置處設置張力壓塊傳感器，同時在提升缸位置處設置4個張力壓塊傳感器，這樣能夠對鋼絲繩張力以及總載荷進行實時監(jiān)測。在上下動作的罐籠以及箕斗上方設置張力壓塊傳感器。將本安型采集發(fā)射箱以及相應的無線發(fā)射單元設置在提升容器上，電源采用高充電電池供電，這樣可以將張力物理數據實時傳送給無線接收單元，接著在經過CAN總線將其傳輸給地面數據采集箱。工作人員可以通過LCD顯示屏觀察數據的變化情況。并將其傳輸給上位機，上位機根據內部設置的軟件實時繪制張力變化曲線，同時依據張力變化以及平位信號進行計算以及實時顯示罐籠的載重量。假如超載切斷提升安全回路不在進行共工作，而出現其他故障問題，那么以語音的形式進行提醒報警，并且將報警數據以及載人數據進行儲存，便于后期查詢，下頁圖1表示相應的系統(tǒng)監(jiān)測原理。
2.2設計思路
2.2.1提升機鋼絲繩張力傳感器的安裝鑒于井下實際工況提出相應的提升鋼絲繩的安裝方案。一般可以在活塞桿底部設置張傳感器。經過探究提出四種類型的張力傳感器安裝方案：第一，在測定總張力時，可以將張力傳感器設置在天輪軸承座下方的軸承座上。第二，在測定壓力張力差時，可以在鋼絲繩自動平衡裝置活塞桿的底部位置設置壓力張力差傳感器。第三，可以將旁壓傳感器設置在連接繩環(huán)附近。第四，設置井下井上傳感器，能夠實時將輸出傳輸給各個控制單元以及顯示單元]。
3結語
2.2.2數據通信研究及通信抗干擾設計為了能夠更好地提高井上通訊與提升設備之間的信息交互性，必須按照無線傳輸數據的分時通信原理。將井口與控制中心之間的信息交互選用RS485通訊協議。在礦井下設備相對較多，因此必須采用有效地措施降低電磁干擾，保證數據傳輸的安全性。
2.2.3提升機閉鎖功能的設置假如負載超過設定值時，那么系統(tǒng)內部設置的程序將會經過判斷進行報警，同時借助輸出繼電器動作，這樣可以斷開起吊安全電路，防止出現起吊的現象。通?？梢栽阡摻z繩自動平衡懸掛裝置位置設置一個張力塊傳感器，進而可以監(jiān)測滑塊與活塞、活塞桿與罐籠所產生的壓力差，可以將該數據傳輸給主控單元，便于工作人員實時監(jiān)控數據。將張力塊傳感器設置在罐籠以及鏟斗上，可以在提升容器上設置本安型采集以及傳輸箱與無線傳輸單元，將無線傳輸單元傳輸給地面接收單元，最終借助RS485和CAN通訊單元，將信息輸送給終端接收箱。LCD將處理后的數據實時顯示出來。同時主機可以依據處理的數據顯示張力變化曲線，這樣可以借助張力數據以及液位信號對張力數據進行顯示，此外可以精確地計算出罐籠所能夠承載的力。假如發(fā)現出現過載的現象時，那么將發(fā)出斷開安全電路的指令，可以防止出現起吊現象。
為了能夠有效地保證輸送數據的安全性，通常選擇分時通信形式。設置在罐籠位置的傳感器能夠將監(jiān)測到的數據實時傳輸給上位機，通過對數據的分析，可以依據罐籠的位置信息驅動與之匹配的無線接收單元。
對于信息采集以及傳輸可以選用響應式信息傳輸形式。無線接收單元將傳輸數據輸送給信息采集單元，信息采集單元將傳感器采集到的數據進行處理，同時傳輸設備編號，這樣將數據以及設備編號傳輸給上位機，進而上位機對相關數據進行處理。
2.3監(jiān)測系統(tǒng)功能的實現2.3.1實時數據處理顯示軟件的設計開發(fā)對于數據儲存單元而言，主要選用兩種形式：
SD卡、內置式鐵電儲存器，數據保存的形式設定為文件系統(tǒng)。文件格式選用CSV。該系統(tǒng)能夠對存儲卡容量進行定時監(jiān)測，實現自動刪減以往的文件，從而能夠有效地提高卡內空間。
2.3.2局域網絡發(fā)布功能可以在設計系統(tǒng)時設置局域網，這樣可以實現控制界面與網站進行交互，從而便于工作人員更好地瀏覽各個網頁，進而能夠有效地解決監(jiān)測的地域性問題，對各種緊急情況做出針對性的解決方案。
3結語
將提升機鋼絲繩監(jiān)測系統(tǒng)應用到工程實踐發(fā)現，該系統(tǒng)能夠有效地監(jiān)測鋼絲繩的張力以及負載變化情況，同時可以監(jiān)測到起吊過載、過載差值以及卸載不凈等問題。當提升機開始工作之前，該監(jiān)測系統(tǒng)能夠對自動檢驗載荷量以及荷載差進行判定，并以此為基礎，當出現不合格時，不允許其工作。此外，該系統(tǒng)能夠對提升機的運行情況進行實時監(jiān)測，經過傳感器采集到的鋼絲繩張力的變化情況，能夠便于工作人員采取相應的措施，從而可以為煤礦的安全運輸提供保障。