探索线监测系统在提升机钢丝绳张力及超载方面的应用

2020-09-16 136 上传者：管理员

摘要：矿用提升机是煤矿提升煤炭产品、运输大型生产设备和人员的主要提升设备,它的安全、稳定运行是煤炭企业安全生产的重要环节,是保障煤炭产量、保障人员安全上下的关键环节,提升机用钢丝绳所受张力及超载的在线监测可以很好地预防危险情况的发生,避免机械设备重度损伤和人员伤亡事件发生。通过设计试验分析,证实郭庄煤矿增设的提升机在线监测系统符合煤矿提升系统安全运行实际需求。

关键词：
在线监测
煤炭产量
矿业工程
矿用提升机
钢丝绳张力
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1、在线监测系统简介

郭庄煤矿为了确保提升机安全运行,增设了提升机在线监测系统,对提升机钢丝绳张力及超载进行监测。该套矿用提升机钢丝绳张力及超载在线监测系统从生产实际出发进行设计,以郭庄矿提升机为试验对象,设计结构简单,仪器设备安装方便,所用仪器、仪表均采用矿井生产中常用品牌,所用上位机软件界面简单易懂、易操作、性能可靠。该设计试验的成功可以使提升机钢丝绳张力及载荷情况以界面的形式显示出来,可以对可能出现的危险情况进行预判,另外它的报警功能可以弥补人工的不足。

2、在线监测系统分析及评价

对郭庄煤矿增设的提升机钢丝绳张力及超载在线监测系统的分析及评价,主要从以下4个方面进行:①硬件安装分析;②箕斗行程试验分析;③张力测试分析;④装置性能分析。

2.1硬件安装分析

该套在线监测系统设计中,油压传感器安装在钢丝绳张力自动平衡装置的平衡油缸旁路油管上,位于截止阀上方靠近油缸部位,传感器通过改造的三通连接到油管上,采用销轴密封方式。

通过检查,油压传感器安装位置合理且密封性良好,如图1所示。箕斗运行过程中,传感器、采集发射箱和防爆电池外有防护罩,使其不能任意移动,能有效防止受到外部撞击和雨尘污染。

双霍尔传感器磁钢应安装在高速轴上(电机的输出轴),磁钢的安装位置必须在以转动轴心为圆心的同一圆上,并且安装间隔应该相等且不应太大(约10cm),防止脉冲丢失引起测量误差,双霍尔传感器正对磁钢安装。

图1油压传感器安装示意

通过检查,磁钢间隔均匀地环绕一周贴在电机输出轴上,双霍尔传感器通过支架固定于正对磁钢且垂直于转轴表面的位置,磁钢和双霍尔传感器探头的距离为4mm左右,如图2所示。

图2双霍尔传感器安装示意

2.2箕斗行程试验分析

箕斗行程试验内容包括箕斗平位信号、箕斗运动方向及箕斗实时位置的试验。将该套监测系统采集显示的箕斗行程与提升操作台显示箕斗行程进行对比,上位机界面中的箕斗平位信号、箕斗运动方向及位置、天轮转动方向与提升操作台显示的信息一致。箕斗行程试验可能出现的故障情况及排查方向具体见表1,实验证实安全有效。

表1箕斗行程试验可能出现的故障及排查方向

2.3张力测试分析

该套系统在线监测每根钢丝绳张力并实时显示变化曲线,对冲击载荷、张力不平衡等故障进行报警。测试方法为:装置安装调试完成后,将一侧箕斗的张力平衡装置阀门关闭,另一侧打开,进行钢丝绳张力的试验。试验时,将副箕斗一侧的阀门关闭,主箕斗一侧的阀门打开,若不平衡度超过了《煤矿安全规程》规定的任一根提升钢丝绳的载荷与平均载荷之差不得超过±10%,上位机界面张力不平衡度超限报警指示灯亮,同时进行语音报警。在张力调试的软件设计中,由测得的油压值,代入公式πd24p(d为活塞直径,p为所测得的油压值)中得出相应的力,进而得到称重值。

在调试时,首先标定活塞直径为公称值,代入计算,如下:

活塞公称直径d为66mm,加工精度是7级,和油缸的配合是间隙配合,轴的公差为f7,公差带为D66-0.071-0.036,实际最大尺寸为D65.964mm,最小为D65.929mm,开始按直径66mm计算,油压10MPa时产生的最大误差为:

πd24p=π(66-0.071)2×10-64×10×106=3412Ν=3.412tπd24p=π×662×10-64×10×106=3419Ν=3.419t3.419-3.4123.419×100%=0.20%

为降低误差以实际尺寸平均直径65.964+65.9292=65.9465mm代入,用同样的方法计算得误差值为0.146%。这样可以提高测量准确度。

张力监测的报警信息和可监测的设备故障类型以及报警后的处理方法见表2,张力测试可能出现的故障及排查方向见表3,实验证实均有效。

表2张力监测的报警信息和可监测的设备故障类型以及报警后的处理方法

2.4装置性能分析

功能性:系统实现了钢丝绳张力在线监测、提升机位置确定、提升机净载荷确定、常见故障判断及报警、故障数据和历史数据的记录和查询、实时曲线绘制、动态模拟画面浏览等功能。

可靠性:通过试验分析,该套系统测量数据准确率高,数据传输误码率低,系统运行成熟,具有一定的容错性,易恢复。

易用性:系统软件画面比较易理解、易浏览;基本支持鼠标、键盘操作,软件操作比较简便;字体的大小与界面的大小、空间协调;前景与背景色搭配合理;整体界面风格一致。

可维护性:通过分析试验,该套系统硬件部分安装拆卸容易,软件设置易懂,便于工作人员进行维护。

兼容性:工控机系统要求达到WindowsXP及以上版本,应用软件支持LabVIEW2009及以上版本,数据库支持Access2003及以上版本,兼容性强。