提升钢丝绳张力检测装置的研制
钢丝绳张力检测技术浅析
此 外! 如果 对 现有 的检 测 装置 稍加 改 进! 就可 以 运用 其 对多 根 钢丝 绳 的张 力检 测 ! 且 测力 准确 ! 精 度 高! 在超 载 或钢 丝 绳之 间 的张 力不 均匀 成度 超过 一定 的范 围时 还具 有报 警的 功能 $ 检 测系 统的 组成 如下 框图$所 示 $
[关 键词]
钢 丝绳 ( 张 力( 检测 图②钢丝绳的受力 关系 为%
1 钢丝 绳张 力测 试装 置系 统的 总体 概述
在 煤矿 的 基建 和生 产 中! 连续 " 实 时地 检 测钢 丝 绳的 载 荷重 量 及 钢 丝 绳 的 张力 的 大 小 ! 并 根 据 需 要 进 行 数 据 的分 析 和计 算 等 ! 将 有 利于 提高 钢丝 绳 的安 全运 行 和使 用寿 命 的提 高 # 本 论文 所 提供 的 钢丝 绳的 张 力检 测系 统 是一 种较 为 方便 " 简 单 " 有 效的 钢 丝绳 张力 检测 系统 $ 该 系 统具 有 以下 的 特点 % (1) 检 测 的总 张 力范 围 在 0 ! 40t 之 间; (2) 可以 同时 检测 4 根 钢丝 绳的 张力 ;(3)可以检 测的 钢 丝绳 的直 径 在 22" 60m m 之 间$ 鉴 于 调研 的 实际 情 况! 我 们针 对 型号 JKM- 3.25/4 的 多 绳摩 擦 式提 升 机进 行 本系 统 的设 计 $ 型 号 为 JKM- 3. 25/4 的主 要 参数 如 表#所示 % 表① J K M - 3. 25/ 4 型号的主要参数 主导轮 导向轮 钢丝绳最 钢丝绳最 根 直径 3.2 5m 直径 3m 大张力 45 t 大静张力 数 14 t 4 钢丝绳最 钢丝绳之 大直径 32 .5m m 间间距 30 0m m 最大提 升速度 12m / s
钢丝绳在线监测装置在石油钻机中的运用与测试
钢丝绳在线监测装置在石油钻机中的运用与测试
李强;张军锋;刘杨;梅毅;张慧杰;窦文彬;王加松
【期刊名称】《石油和化工设备》
【年(卷),期】2024(27)1
【摘要】钢丝绳作为石油钻机提升系统中的关键部分,在整个系统中起着至关重要的作用,被视为石油钻采领域的“生命线”。
钻井钢丝绳与普通钢丝绳相比,使用载荷更大,绳速更高(快绳可达18m/s),冲击载荷大,因此更容易损坏。
传统的停钻检修钢丝绳不仅实效慢,而且内部损伤没有专业仪器无法检测,这成为油田钻井的重大安全隐患。
因此,本文介绍了一种可行的钢丝绳无损、在线监测方式,阐述了石油钻机钢丝绳在线监测系统的构成及工作原理。
以ZJ70DB钻机钻井钢丝绳进行试验测试,试验结果表明,该系统能够精确地检测出石油钻机钢丝绳的内、外断丝及损伤状况,同时现场应用情况表明系统装置检测效率高,有效节约了现场用绳成本,降低了检测能耗,能为油田钻机安全作业提供有效保障。
【总页数】5页(P112-115)
【作者】李强;张军锋;刘杨;梅毅;张慧杰;窦文彬;王加松
【作者单位】中石油川庆钻探工程有限公司国际工程公司;汉正检测技术有限公司【正文语种】中文
【中图分类】TE9
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4.矿用钢丝绳在线监测教学实验装置关键技术
5.石油钻机关键设备在线监测与诊断系统研制
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邢东矿提升机钢丝绳张力监测研究
摘要:矿井提升系统是联系井上与井下运输的咽喉，它的安全运行直接关系到矿井的安全生产与矿工的安全，而钢丝绳又是矿井提升系统最关键的组成之一。
为保证钢丝绳运行可靠，同时也是保证提升安全，我矿结合相关单位对提升机钢丝绳张力监测进行了深入的研究，找到了对提升机钢丝绳张力进行实时监测的新方法，从而增加了矿井提升的安全性。
关键词:提升系统钢丝绳实时监测0引言矿井提升系统尤其是深井开采的提升系统，是保障矿井安全生产的重要系统之一，其运行状况能直接影响矿井的安全情况、生产情况，关系着矿井所有工作人员的安全及利益。
在实际生产过程中，提升系统中最容易出现问题的是钢丝绳，如：提升（钢丝绳）过载、钢丝绳受力不平衡等问题，严重影响了矿井提升系统的安全运行。
因此，监测、检测提升机的钢丝绳张力，掌握钢丝绳受力情况，对矿井安全运行具有重要的意义。
1国内现状为了能实现实时监测提升钢丝绳的张力，国内已先后采用了多种方法，进行了深入研究，但至今还没有很成熟的研究成果，大多数还停留在理论和实验阶段，无法进行大面积的实际应用。
目前国内使用的监测或检测方法如下：①标记法：通过标记、测量、计算钢丝绳最大相对位移量来确定钢丝绳不平衡度，通过车绳槽调整钢丝绳张力差。
②弹簧秤拉力测定法：通过对钢丝绳进行定值拉力实验，测量钢丝绳位移量，通过计算得钢丝绳张力。
③振波法：根据提升系统空载、重载时每根钢丝绳振动周期值及钢丝绳自重、钢丝绳悬重长度、重力加速度等可求出钢丝绳张力。
④压轮-力电转换传感器法：通过安装压轮-力电转换传感器机构，测量钢丝绳部分纵向压力，利用输出的电信号，根据相关原理实现测量钢丝绳张力的目的。
⑤油压传感器检测法：通过在平衡装置的每个平衡油路上加装球阀和液压传感器，来实现单根钢丝绳张力的检测。
标记法和悬挂法检测钢丝绳张力时需要停机测量，不仅要花费时间，而且影响生产，误差也相对较大。
振波法和压轮力电转换传感器法属于静态间接检测钢丝绳张力，不能实现实时在线检测，它们和动态实时监测相比，都存在着效率不高，测量值有偏差等缺点。
多绳摩擦式提升机钢丝绳张力在线监测研究
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
多绳摩擦提升机钢丝绳张力差测定及平衡方法
多绳摩擦提升机钢丝绳张力差测定及平衡方法《多绳摩擦提升机钢丝绳张力差测定及平衡方法》摘要：运用超声张力测定仪在多绳摩擦提升机中对钢丝绳的张力差进行测量，并且利用螺旋法进行绳元平衡。
针对多绳摩擦提升机的不同形状和大小，可以通过改变螺旋法的步距和弯曲角度来获得更加准确的测量值。
本文提出的方法能够有效地测量多绳摩擦提升机钢丝绳的张力差，使得它们能够达到最佳性能，并减少使用多绳摩擦提升机产生的风险。
关键词：多绳摩擦提升机；超声张力测定仪；螺旋法；钢丝绳张力差；平衡正文：随着多绳摩擦提升机技术的发展，对钢丝绳张力差的测定和对绳元的平衡越来越受到重视。
因此，本研究旨在探索有效的钢丝绳张力差测定及平衡方法。
首先，在摩擦提升机内钢丝绳的测定上，使用的是超声张力测定仪，将每一绳元的张力分别测定后进行比较，从而获得张力差结果。
其次，对于绳元的平衡，利用螺旋法进行，步距和弯曲角度这两个因素可以改变，并且可以根据多绳摩擦提升机的不同形状和大小调整。
最后，为了使充分发挥多绳摩擦提升机的性能，应该保证所有绳元的张力差小于规定的张力值，以便降低使用此设备带来的风险。
本文提出的多绳摩擦提升机钢丝绳张力差测定及平衡方法能够有效测量和平衡绳元，以保证多绳摩擦提升机的最佳性能。
本文提出的多绳摩擦提升机钢丝绳张力差测定及平衡方法能够更好地控制钢丝绳的张力值，使用其中的机架带来的危险性降低。
因此，建议使用专业仪器进行测量，以确保取得准确的数据。
同时，如果要进行绳元的平衡，可以考虑采用螺旋法，以便准确地测量张力差值。
此外，也可以采用均衡调整或相邻绳元分解的原则来实现对绳元的精确调节，以达到最佳性能。
为了更好地控制钢丝绳的张力，多绳摩擦提升机的操作者需要定期检查钢丝绳的张力值，以确保它们保持在最佳状态，同时补充和调节润滑油，以防止磨损和损坏。
另外，在操作前应进行检查，评估每个绳元的张力，以确保每个绳元处于正确的张力水平，同时检查紧固装置的强度是否达到要求的标准。
一种新型矿井提升钢丝绳张紧应力检测装置
ＣＡＯ Ｇｕ ｏ— ｈ ｏ ｎｇ， Ｌ Ｉ Ｕ Ｙｉ ｎ， ＹＵ Ｎａ ｎ， ＬＩ Ｄｕ ～ｆ ｅ ｎ ｇ
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｇ ｅ ｏ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ（ Ｗｕ ｈ ａ ｎ ） ，Ｗｕ ｈ ａ ｎ ４ ３ ０ ０ ７ ４，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
摘 要 ：为 了确 保矿 井提升 设备 的安全使 用 ，在传 统 的标记 法检 测钢 丝绳 张 力的基础 上 ，设 计 了一种 新型矿 井提 升钢 丝绳 张 紧应 力检测 装置 。该装 置 充分利 用机 电液一体 化技 术 ，通过 检 测
与计算 获得钢 丝绳 的张 紧应 力 ，定 量的检 测 出矿 井提 升钢 丝绳 的张 紧应 力 。文章首 先对钢 丝绳 张
煤
ｄ ｏ ｉ ：１ ０．１ １ ７ ９ ９ ／ｃ ｅ ２ Ｏ１ ３ ０ ６ ０ ４０
炭
工
程
２ ０ １ ３年 第 ６期
一
种 新 型矿 井提 升钢 丝绳 张 紧应 力检 测 装 置
曹国宏 ，刘 银 ，余 楠 ，李镀锋
（ 中国地质大学 （ 武汉 ）机电学 院 ，湖北 武汉 ４ ３ ０ ０ ７ ４ ）
多绳摩擦提升机钢丝绳张力监测方法分析
ｌ ． Ｗ ｉ ｄ ｒ ｅ ｕ Ｌ ｅ ｔ ｌ ｎ １ ｎ ｅ ｑ ｌ ￣ｎ ｎ ａ ｐ
１ 主导 轮
２ 导向轮 ．
３ 钢丝绳
４ 下 提 升 容 ＿ 嚣
静 态检测方 法虽然 简单 ， 但存在 检测精 度低 、 不 能在线监测 等缺点 ， 此近 年来 国 内外 对 张力 动 态 因 监 测 系统进 行 了研究。
维普资讯
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堡 篁
文章编号 ：０３０９ （０２￣一０４０ １０ —７４ ２０ ） ０ ７－ ２
矿山 相赫 故暧 诠 断控 制 值 帕 确定 方 法
式中 ｐ — 钢 丝 绳 单 重 ，ｇ ｍｑ — ｋ／
日—— 打击 点 到 钢 丝绳 与 连接 装 置处 的 距
离． ｍ。
囤 ２ 测试装置与提升机相对位置示意圈
Ｆ ｇ ２ Ｏｐ ｏ ｉｅ ｐ ａ ｅ ｐ ａ ｂ ｕ ｅ ｔｅ ｕ ｐ ｎ ｎ ｉ． ｐ ｓｔ ｌｃ ｌ ｎ ａ ｏ ｔ ｔｓ ｑ ｉ ｍｅ ｔａ ｄ ｗ洲 ｅ ｒ
１ 引 育 随着 矿 井 开采 深 度 的增 加 和 一 次 提 升 量 的 加
大． 多绳摩 擦式提 升 机 由于 具 有 体 积 小、 量 轻 、 重 提 升能力太 、 安全性 能 好 、 合 于 深 井等 优 点 ， 适 目前 已 成为我 善大煤 矿 的 主要 提 升 设 备 。 但多 绳 摩 擦提 升机在 用过程 中存 在 各绳 之间 的 张力 平 衡 问题 。 若各绳 之间的 张力 不 平衡 ， 仅会 影 响 到提 升 机性 不 能， 而且 还会造 成 钢 丝绳 疲 劳 损坏 和摩擦 衬 垫的早 期报废 ， 甚至会 造成 滑 绳 、 断绳 等 重大 事 故 。 由此 可 见 ， 持绳 问 的张力 一 致 ， 延 长 钢丝 绳 寿 命 ， 轻 保 对 减 村垫磨损 ， 保证 设备 安全运 行有 着很重 要 的意义 。 根 据＜ 煤矿安 全规 程）规定 ， 一 根钢 丝绳 的 张力 与 平 任 均张力之 差不 得超 过 １ ％ 。 此对 钢丝 绳 的 承载大 ０ 因 小及各钢 丝绳 之 间张 力 平衡 情 况 的掌 握 和 监测 ， 就 成为实现 煤矿 安全 提 升 很重 要 的 一个 环 节 ， 就 目 现 前国 内煤 矿多 绳 摩擦提 升机 钢丝绳张 力监 测主要 方
多绳摩擦提升机钢丝绳张力检测方法研究
收稿 Ｅｌ期 ：２ ０１ ０—０７—１ ５
《自动化技术与应用》２０１０年第２９卷第１１期
仪 器仪 表 与检 测 技 术
ｌｎｓｔｒｕｍ ｅｎｔａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍ ｅａｓｕｒｍ ｅｎｌ
在 ２０世纪 ５０年代 ，欧洲各 国国已先 后开始 了张力 测定仪 的研 制工 作 ，如 前西德 由 ＧＨＨ 公 司研 制出品 了 环状槽形测力计 ，前苏联研制 出品了 ＯＨＫ－２０、ＯＨＫ一 ４５型应变测力计。到了 ２０世纪 ８０年代在提高 了测量水 平 的 同时 实现 了全 面监测钢 丝 绳的 张力 并通过 无线 传 输 ，如前西德 Ｇ Ｈ Ｈ 公司在 此前基 础上进一步研 制成功 了十绳感应 式环状槽 形测力计 ；瑞典 ＡＢＢ公 司研制 的 ＨＡＭＡ、ＨＡＭＢ型动态张力测定仪等Ｉ引。
仪 器仪 表 与检 测 技 术
ｌｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍｅａｓｕ ｒｍ ｅｎｔ
自 动化 技 术 与 应 用 》２０１ ０年第 ２９卷第 １１期
多 绳 摩 擦 提 升 机 钢 丝 绳 张 力 检 测 方 法 研 究
姜 华 ，王 金 波 （黑 龙江科 技学 院 ，黑龙江 哈尔滨 １ ５００２７）
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｔｅｅｌ ｗｉｒｅ ｒｏｐｅ；ｔｅｎｓｉｏｎ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；ｐｒａｃｔｉｃａｌｉｔｙ
１ 引 言
保 障 多绳 摩擦 轮提 升 机 安全 经 济 运行 的 关键 、前 提 是 多绳 间 张力 平 衡 。我 国 （《煤 矿安 全规 程 》 中规 定 “任意一根提 升钢 丝绳 的张力 同平均 张力之差 不得超 过 ± ｌ ０％”，但在实 际生产过程 中 ，由于摩擦 轮绳槽的直径 制 造误 差 ，衬 垫 的磨损 、钢 丝绳 的直 径误 差 及 弹性模 量 、提 升容器 装载物 的分 布不 均匀等 因素 ，都会使 提升 过 程 中的钢 丝绳 产 生较 大 张力差 。如 何找 到一 种 简单 实用 的张力检 测方法 ，使 多根钢 丝绳 经常处 于平衡运 行 的最佳状 态 ，仍是研 究 、设 计 、制造和使用 单位 非常关 注的 问题…１。
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提升钢丝绳张力检测装置的研制
根据我国矿山实际工况，设计了一种新型的提升钢丝绳张力检测装置，可以直接确定钢丝绳张力差。
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，整体结构简单，使用方便。
文中进一步阐述了设备的检测原理，为装置改造和使用提供基础。
标签：提升钢丝绳；张力；悬挂长度
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，而且检测耗時影响正常生产。
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。
在测量多股钢丝绳张力的过程中，弹簧挂钩高度可以通过支撑架固定，即B点的位置固定，而A点的位置改变量很小可以认为不变，即L固定。
此时，测量装置使各钢丝绳的挠曲变形量相同，即固定，测量所得到的拉力F值就成比例的代表了钢丝绳张力的值。
也就是说，可以根据拉力测量值直接判断钢丝绳张力的差值是否超过±10%，是否符合《规程》的要求。
3 结束语
该装置能够快速、便捷的检测各个钢丝绳张力之差，为钢丝绳的调整提供依据，对解决钢丝绳张力不平衡问题具有重要意义。
并且，该装置能够适应我国矿山生产的具体情况，有着一定的应用前景。
参考文献
[1]国家安全生产监督管理局.煤矿安全规程[M].煤炭工业出版社，2004.
[2]王志勇.煤矿专用设备设计计算[M].第一版.北京：煤炭工业出版社，1984.
[3]王增才，邵海燕，高峰.多绳摩擦提升机钢丝绳张力监测方法分析[J].矿山机械，2002（9）.
[4]姚文斌，程赫明.用“三点弯曲法”原理测定钢丝绳张力[J].实验力学，1998（1）.
[5]谭继文，熊永超，张志新，等.提升钢丝绳张力定量检测新方法[J].煤炭学报，1996（6）.
[6]刘鸿文.材料力学[M].第三版.北京：高等教育出版社，1992.
[7]成大先.机械设计手册[M].第四版.北京：化学工业出版社，2002.
作者简介：王后亮（1979-），江苏徐州，毕业于彭城职业大学机械设备及自
动化，助理机械工程师，从事设备技术管理工作，现就职于徐州九益科技有限公司。