提升钢丝绳张力监测及超载预警系统
2008_《金属非金属矿山在用提升绞车安全检测检验规范》(AQ2022-2008)
金属非金属矿山在用提升绞车安全检测检验规范AQ2022-20082008.1.19发布2009.01.01实施国家安全生产监督管理总局发布目录1范围 (1)2规范性引用文件 (1)3 检验基本要求 (2)4 检验项目及技术要求 (2)5 检验结果的判定 (8)6 检验方法及仪器 (8)7 检验周期 (9)1范围本规范规定了金属非金属矿山在用提升绞车安全检测检验的项目、技术要求、判定规则和检验周期。
本规范适用于金属非金属矿山在用提升绞车现场检测检验。
本标准中的提升绞车，是指在矿井中提升或下放人员或物料、卷筒直接2m以下（不包括2m）的矿用绞车。
2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB/T13325-1991 机器和设备辐射的噪声操作者位置噪声测量的基本准则（工程级）GB16423-2006 金属非金属矿山安全规程3 检验基本要求3.1 受检的金属非金属矿山在用提升绞车应能正常运行。
3.2 用于井下有防爆要求的提升机，应符合GB16423-2006中的有关规定。
3.3 检验应由安全生产监督管理部门认定的安全生产检测检验机构进行。
3.4 带式制动矿用提升绞车及卷筒直径1.2米以下（不包括1.2米）的矿用提升绞车严禁用于升降人员。
4 检验项目及技术要求4.1 机房或硐室4.1.1 机房或硐室应有照明装置，照明应用日光，司机操作位置处的照度不应低于100 lx，且应有应急照明设施。
4.1.2 操作位置处的噪声声压级不应超过85dB （A），达不到噪声标准时，作业人员应佩戴防护用具。
4.1.3 提升绞车（不含室外安装的天轮）应安装在无爆炸介质、环境温度为5℃～40℃的机房内或环境温度为5℃～28℃的硐室内，周围应留有足够的操作和维护空间。
基于弱磁无损检测技术的钢丝绳在线监测系统的应用与实践
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｅｐａｓｔ，ｍａｎｕａｌｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｗｉｒｅｒｏｐｅｃａｎｎｏｔｃｈｅｃｋｔｈｅｄｅｇｒｅｅｏｆｄａｍａｇｅｉｎｓｉｄｅｔｈｅｗｉｒｅｒｏｐｅ．Ｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｃ ｃｕｒａｃｙｗａｓｎｏｔｈｉｇｈａｎｄｔｈｅｅｒｒｏｒｗａｓｌａｒｇｅ．Ｏｎｃｅｔｈｅｄａｍａｇｅｉｎｓｉｄｅｔｈｅｗｉｒｅｒｏｐｅｅｘｃｅｅｄｅｄｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄ，ｉｔｗｉｌｌｂｒｉｎｇｇｒｅａｔｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｓａｆｅｔｙｈａｚａｒｄｓ，ｗｈｉｃｈｗｉｌｌｄｉｒｅｃｔｌｙａｆｆｅｃｔｔｈｅｓａｆｅｔｙｏｆｍｉｎｅｈｏｉｓｔｉｎｇａｎｄｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ，ａｎｄｅｖｅｎｃａｕｓｅａｃｃｉｄｅｎｔｓ．Ｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｗｅａｋｍａｇｎｅｔｉｃｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅｔｅｓｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｃｏｍｂｉｎｉｎｇｗｉｔｈｃｏｍｐｕｔｅｒｓｏｆｔｗａｒｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅｏｎｌｉｎｅｍｏｎｉｔｏ ｒｉｎｇｏｆｔｈｅｈｏｉｓｔｉｎｇｗｉｒｅｒｏｐｅｏｆｍｉｎｅａｕｘｉｌｉａｒｙｓｈａｆｔｈｏｉｓｔｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ．Ｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｗｅａｋｍａｇｎｅｔｉｃｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅｔｅｓｔｉｎｇａｎｄｔｈｅ ｏｎｌｉｎｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｔｈｅｗｉｒｅｒｏｐｅｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｉｔｃａｎｍｅａｓｕｒｅｔｈｅｗｉｒｅｂｒｅａｋａｇｅ，ｒｕｓｔ，ｗｅａｒａｎｄｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｎｓｉｄｅａｎｄｏｕｔｓｉｄｅｏｆｔｈｅｈｏｉｓｔｉｎｇｗｉｒｅｒｏｐｅｏｆａｕｘｉｌｉａｒｙｓｈａｆｔ，ｓｏｔｈａｔｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｗｉｒｅｒｏｐｅｗａｓａｃｃｕｒａｔｅａｎｄｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ．Ｉｔ ｈａｓｃｈａｎｇｅｄｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｂａｃｋｗａｒｄｒｅｐａｉｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｓｔｅｅｌｗｉｒｅｒｏｐｅｂｙｍａｎｕａｌｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ｉｍｐｒｏｖｅｄｔｈｅｒｅｐａｉｒｅｆｆｉ ｃｉｅｎｃｙ，ａｎｄｈａｓｂｅｅｎｐｒａｃｔｉｃｅｄｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄ，ｗｈｉｃｈｈａｓｔｈｅｖａｌｕｅｏｆｐｏｐｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｏｉｓｔ；ｍｅａｓｕｒｅ；ｗｉｒｅｒｏｐｅ；ｗｅａｋｍａｇｎｅｔｉｃｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅｔｅｓｔｉｎｇ；ｏｎｌｉｎｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ
矿井提升装备健康状态监测系统设计
矿井提升装备健康状态监测系统设计常用根;江帆;陈潇【摘要】针对现有矿井提升装备健康状态监测系统采取单一的信号进行状态监测,易出现误判的问题,设计了基于信号融合的矿井提升装备健康状态监测系统.该系统分别采集矿井提升装备运行过程中的主轴扭矩信号、轴承座振动信号及钢丝绳张力信号,使用决策级的信号融合方法在主控上位机中进行计算融合,并显示融合判断结果.测试结果表明,该系统能够有效监测矿井提升装备健康状态.%In view of problem that health condition monitoring system of existing mine hoist equipment uses a single signal for condition monitoring which easily leads to misjudgment,health condition monitoring system of mine hoisting equipment based on signal fusion was designed.The system collects spindle torque signal,bearing vibration signal and wire rope tension signal during operation of mine hoisting equipment respectively.The signal fusion method of decision level was used to calculate and fuse in host computer,and fusion judgment result was displayed.The test results show that the system can effectively monitor health condition of mine hoisting equipment.【期刊名称】《工矿自动化》【年(卷),期】2018(044)002【总页数】5页(P38-42)【关键词】矿井提升装备;健康状态监测;信号融合;主轴扭矩;轴承座振动;钢丝绳张力【作者】常用根;江帆;陈潇【作者单位】中国矿业大学机电工程学院,江苏徐州 221116;郑州煤炭工业(集团)有限责任公司工程技术研究院,河南郑州 450042;中国矿业大学机电工程学院,江苏徐州 221116;中国矿业大学机电工程学院,江苏徐州 221116【正文语种】中文【中图分类】TD6330 引言矿井提升装备沿井筒提升煤炭、矸石，升降人员和设备，是连接矿山井下生产系统和地面工业广场的纽带。
提升系统选型计算
提升系统选型及验算方法一、提升井架井筒利用矿建用凿井井架施工，凿井井架必须能承载井筒装备安装施工荷载，且其天轮平台满足提升悬吊天轮布置的要求。
必要时可采用永久井架施工。
二、提升机井筒装备安装用的提升机，应根据井筒安装的提升方式及提升量进行选择。
必要时可采用矿永久提升机施工。
列出提升机技术参数表（表3.4.3）。
三、提升系统选型验算根据矿建所用提升机或矿永久提升机进行提升能力验算。
（1）、提升绞车凿井提升计算①滚筒直径（D）D≥60ds D≥900δ式中：ds—钢丝绳直径，mm；δ—钢丝绳最粗钢丝直径，mm；②选定提升机型号DT≥D DT—所选提升机的滚筒直径，Mm;③校验滚筒宽度B=｛［（H0+30）/3.14DT］+3｝(ds+ε)≤BT式中：30—钢丝绳试验长度，m；DT—提升机名义直径，mm ；3—摩擦圈数；BT—提升机滚筒宽度，mm;ε—钢丝绳绳圈间隙，取2～3mm ；④计算提升高度H0=H1+H2+H3+H4，m。
其中：H1—井筒深度，mH2—井架高度，mH3—提升天轮半径，mH4—提升天轮梁高度，取0.75m⑤设计选用多层股不旋转钢丝绳作为提升绳，绳重Ps= kg/m，钢丝绳最小破断拉力Q断为kg，配提升钩头，提升钩头应与提升荷载配套。
⑥提升容器自重：吊桶：Q Z=G1+ G2+ G3+ G4；其中：G1—吊桶重量，kgG2—钩头重量，kgG3—滑架重量，kgG4—滑架缓冲器重量，kg⑦提升载荷：Q=最大提升重量，kg；Q绳：提升钢丝绳重：提升高度绳重，kg⑧提升钢丝绳静张力：Q总= Q + Q绳，kg；其中：Q—最大提升重量，kgQ绳—提升高度的钢丝绳重量，kg提升人员时：Q人总= Q Z +n Q人+ Q绳，kg其中：Q1—提升容器总重量，kgQ人—吊桶乘人总重量，取75kg/人Q绳—提升高度的钢丝绳重量，kgn—吊桶乘人数，根据吊桶容积确定以上计算的钢丝绳静张力Q总应小于绞车最大静张力差，可以满足使用。
松绳保护装置原理
松绳保护装置原理在矿山、建筑、起重运输等行业中，钢丝绳作为重要的承载和传动元件，其安全使用至关重要。
为了确保钢丝绳在使用过程中不发生松弛导致的安全事故，松绳保护装置应运而生。
本文将详细阐述松绳保护装置的原理及其重要性。
松绳保护装置的作用松绳保护装置是一种用于检测和预防钢丝绳松弛的安全装置。
当钢丝绳出现松弛现象时，该装置能够迅速作出反应，切断动力源或触发报警，从而避免钢丝绳因过度松弛而引发的断裂、脱落等事故。
松绳保护装置的原理松绳保护装置的原理主要基于张力检测和信号处理两个方面。
张力检测张力检测是松绳保护装置的核心部分。
它通常通过安装在钢丝绳上的张力传感器来实现。
张力传感器能够实时监测钢丝绳的张力变化，并将这一变化转换成电信号输出。
当钢丝绳的张力低于预设的安全值时，传感器会发出信号，表明钢丝绳可能出现了松弛现象。
信号处理信号处理单元接收到张力传感器发出的信号后，会对其进行放大、滤波和判断。
如果判断结果为钢丝绳松弛，则保护装置会触发相应的动作，如切断动力源、发出声光报警等，以便及时提醒操作人员采取措施，避免事故的发生。
松绳保护装置的种类根据不同的应用场景和检测原理，松绳保护装置可以分为多种类型，如机械式、电子式、光电式等。
这些装置各有特点，适用于不同的工作环境和检测需求。
松绳保护装置的重要性松绳保护装置在保障钢丝绳安全运行方面发挥着不可替代的作用。
它能够有效监测钢丝绳的张力状态，及时发现和处理松弛现象，避免因钢丝绳松弛而引发的各类安全事故。
此外，通过合理的维护和保养，还能延长钢丝绳的使用寿命，提高设备的整体效率。
结论综上所述，松绳保护装置是一种重要的安全装置，其原理基于张力检测和信号处理。
通过实时监测钢丝绳的张力状态，并在出现松弛现象时及时作出反应，松绳保护装置能够有效预防因钢丝绳松弛而引发的安全事故。
因此，在矿山、建筑、起重运输等行业中，应广泛应用松绳保护装置，确保钢丝绳的安全使用。
同时，还应加强对松绳保护装置的日常维护和保养，确保其性能稳定可靠，为安全生产提供有力保障。
矿山提升系统安全保护装置及有关规定
矿山提升系统安全保护装置及有关 规定
2.提升制动系统 2.提升制动系统 2.1.有能独立操纵的工作制动和安全制动两 2.1.有能独立操纵的工作制动和安全制动两 套制动系统； 2.2.制动力矩与最大静力矩之比大于3 2.2.制动力矩与最大静力矩之比大于3； 2.3.制动闸瓦与制动轮接触面积大于80%(块 2.3.制动闸瓦与制动轮接触面积大于80%(块 式)，60%（盘式）； 60%（盘式）； 2.4.制动闸瓦与制动轮间隙：平移式小于 2.4.制动闸瓦与制动轮间隙：平移式小于 2mm、角移式小于2.5mm、盘式小于2mm 2mm、角移式小于2.5mm、盘式小于2mm
矿山提升系统
安全保护装置及有关规定
主讲人: 主讲人:尹国生
矿山提升系统安全保护装置及有关 规定
1.提升装置 1.提升装置 1.1.提升人员卷筒上缠绕钢丝绳不大于２层； 1.1.提升人员卷筒上缠绕钢丝绳不大于２层； 卷筒上保留的钢丝绳不应大于３圈。 1.2.提升最大加速度、减速度不大于0.75米 1.2.提升最大加速度、减速度不大于0.75米/ 秒2；最大速度少于12米/秒。 ；最大速度少于12米 1.3.提升机不应超载运行，最大静张力、最 1.3.提升机不应超载运行，最大静张力、最 大静张力差小于设计值。
矿山提升系统安全保护装置及有关 规定
5.电气系统 5.电气系统 5.1.提升电动机的绝缘电阻应符合要求：地 5.1.提升电动机的绝缘电阻应符合要求：地 面380V时，不应小于0.5M欧；井下380V 时， 380V时，不应小于0.5M欧；井下380V 不应小于1M欧；127V 时，不应小于0.5M 不应小于1M欧；127V 时，不应小于0.5M 欧。 5.2.电动机、电控设备外壳应可靠接地，其 5.2.电动机、电控设备外壳应可靠接地，其 按地电阻应符合下列要求：地面不应大于4 按地电阻应符合下列要求：地面不应大于4 欧；井下不应大于2 欧；井下不应大于2欧。
钢丝绳式货用施工升降机安全技术规范
钢丝绳式货用施工升落机平安技术标准DB42/365——20061、总那么1.1本标准了钢丝绳式货用施工升落机设计、制造、安装、使用、检验的平安技术要求，以保证产品质量、拆装作业与施工作业的平安。
1.2本标准适用于在建筑施工现场安装使用的，以卷扬机或曳引机为动力，以型钢制成导轨架、吊笼装载物料沿导轨上、下垂直运输，禁止载运人员的钢丝绳式货用施工升落机，包括龙门架及井架物料提升机。
1.3钢丝绳式货用施工升落机的强度、刚度、稳定性、结构件在腐蚀性工作环境下的最小尺寸、抗倾覆稳定性等，应满足GB/T3811?起重机设计标准?的。
1.4本不适用于电梯、矿井提升机、无导轨架的升落平台。
2标准性引用文件本标准依据以下标准性文件，结合本省钢丝绳式货用施工升落机现状制订。
以下文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
但凡注日期的引用文件，其随后所有的修改单〔不包括勘误的内容〕或修订版均不适用于本标准，然而，鼓舞依据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
但凡不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB700碳素结构钢GB/T1955——2002建筑卷扬机GB/T3811起重机设计标准GB/T8918钢丝绳GB/T5972起重机械用钢丝绳检验和报废有用标准GB981低碳钢及低合金高强度钢焊条GB985手工焊接接头型式和尺寸GB/T10054——2005施工升落机JB/T4730承压设备无损检测JGJ46——2005施工现场临时用电平安技术标准JGJ80建筑施工高处作业平安技术标准JGJ88龙门架及井架物料提升机平安技术标准JGJ30——2001建筑施工扣件式钢管足手架平安技术标准JG5099高空作业机械平安规那么3术语本标准采纳GB/T10054——2005?施工升落机?中的术语。
以下术语和定义适用于本标准。
3.1钢丝绳式货用施工升落机ropesuspendedmaterialhoist采纳钢丝绳提升、禁止运载人员的施工升落机3.2自升平台lifitingplantroom升落机配置的，专门用于导轨架标准节的增减，可自行沿导轨架垂直升落的作业平台。
XSZ张力自动平衡首绳悬挂装置使用说明书
XSZ系列张力自动平衡首绳悬挂装置使用维护说明书执行标准：Q/09ZX001MT214.5-1990XXXXXXXXXX公司安全警示★维护保养人员工作时必须系安全带★提升容器禁止超载超速运行★本装置安装时必须由专业人员进行。
目录1．概述 (1)2．功能 (1)3．结构及张力自动平衡原理 (1)4．主要技术参数 (3)5．安装 (3)6．悬挂安装 (3)7．平衡系统安装的注意事故 (4)8．运转调试 (5)9．维护与保养 (5)10．故障与处理 (5)11．验收与检查 (6)12．贮存········································································· (6)13．其它········································································· (6)1．概述XSZ 系列张力自动平衡首绳悬挂装置，是针对目前国内外多绳摩擦提升机上普通使用的液压螺旋式和液压垫块式悬挂装置存在的不能自动调整钢丝绳张力平衡而研制的，是替代老式的液压螺旋式和液压垫块式悬挂装置的新型产品，该装置采用闭环无源液压连通自动调整平衡系统，能高精度地实现钢丝绳在动、静状态下的张力自动平衡。
提升钢丝绳安全系数的验算
提升钢丝绳安全系数的验算the checking computations for hoist steel cable 为了对提升钢丝绳安全系数进行验算，应该了解提升系统的有关参数，如容器自重Q z ,提升载荷Q，矿车自重Q c及钢丝绳的技术数据等。
一、提升容器自重或载荷重力的测定the mesuration of hoist container deadweight and load gravity用拉(压)或荷重传感器对提升容器、载荷称重，其原理是容器重力或载荷重力作用于传感器，使传感器产生应变，传感器应变使电桥输出电压(或电流)信号发生变化，电压(或电流)信号变化的大小与重力的大小成正比。
根据所称重力大小来选择传感器的型号及量程，规格从几十牛到1000干牛均有。
传感器的使用方法按厂家说明。
(一)用拉力传感器对容器或负荷称重时，可把传感器一端用绳环与连接装置连接，传感器另一端通过导链挂到罐梁上，传感器通电凋零后拉导链。
当钢丝绳不受力时，拉力传感器的输出读数即是所称重力。
其输出可以用直流毫伏表测量，也可用光线示波器记录，但应对光高进行标定。
(二)用压力或荷重传感器采用这种方法时，应把容器提到井口水平以上一定高度停车，然后将井口用工字钢栅铺平，设法将传感器放置在工字钢栅上，传感器通电调零后，慢慢下放容器压在传感器上，并保持平衡，当提升钢丝绳稍松驰不受力时，传感器的输出即表示所称重力的数值。
二、提升钢丝绳安全系数的验算the checking computations for hoist steel cable提升钢丝绳在正常工作中，除受到静张力的作用外，其内部还受有弯曲应力、扭转应力、接触应力等力的作用，多种复合应力的作用将大大降低钢丝绳的寿命。
另外，磨损、腐蚀也是降低钢丝绳寿命，影响安全运行的因素。
由于诸多因素的影响，钢丝绳的寿命不能精确计算。
为了保证安全可靠，对钢丝绳的选择验算，均采用安全系数法。
竖井提升系统安全检查表(缠绕式提升机)
《金属非金属矿山在用缠绕式提升机安全检测检验规范》AQ２020—2008,4．3.1
Ａ类
14
提升机在制动状态时所产生的制动力矩与实际提升最大静荷重旋转力矩之比不应小于3。
《金属非金属矿山在用缠绕式提升机安全检测检验规范》AQ2０２0-2008，4。3．2
《金属非金属矿山在用缠绕式提升机安全检测检验规范》AQ2020-200８，4.２。４
Ｂ类
6
提升机天轮、卷筒上绕绳部分的最小直径与钢丝绳中最粗钢丝的直径之比,应符合下列要求:井上提升机,不应小于1200;井下或凿井用的提升机,不应小于900.
《金属非金属矿山在用缠绕式提升机安全检测检验规范》AQ２０20—2０08，４。2.5
结果
项目类别
1
提升和平衡用钢丝绳应取得矿用产品安全标志。提升用钢丝绳应为重要用途钢丝绳。
《金属非金属矿山在用缠绕式提升机安全检测检验规范》AQ ２020-20０8
4．8.１
《金属非金属矿山提升钢丝绳检验规范》AQ2０2６—２０10,3。1、３．2
C类
２
不合格钢丝的断面积与钢丝总断面积之比达到６%,不应用于升降人员；达到10%，不应用于升降物料。
表１-２提升机单元全面检查项目汇总表
序号
评估项目
评估依据
现场评估
说明
评估
结果
项目类别
１
目测检查提升机的主轴和卷筒，不应有严重降低机械性能和使用性能的缺陷。
《金属非金属矿山在用缠绕式提升机安全检测检验规范》ＡQ２020—2008，４。2。1
Ｂ类
2
提升机卷筒上缠绕钢丝绳的层数，应符合以下要求:1)竖井中升降人员或升降人员和物料的，应缠绕单层；专用于升降物料的,缠绕层数不应大于2层；2)开凿竖井或斜井期间升降人员和物料的,缠绕层数不应大于2层;深度或斜长超过４0０ｍ的，缠绕层数不应大于3层；
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监控界面完成实时 数据的显示和报警。波 形图表能清晰的实时显 示波形。 数据的显示主要通 过波形图和其它数值显 示控件来完成，报警通 过报警指示灯完成。 A勾罐笼监控界面如 图所示。
3.3 实时处理数据的软件的设计开发
报警记录查询
3.3 实时处理数据的软件的设计开发
报警设置界面
3.3 实时处理数据的软件的设计开发
例如徐州矿务局权台矿主井发生一起过卷断绳 事故，全矿生产6天零8小时，主要原因是煤含水 量过大严重超载所致。
（2）卡罐导致松绳打结
松绳造成的卡罐：提升容器若超速或加速度超限等都会启用安全紧急制动，下 放的容器易造成钢丝绳松绳，从而导致防坠器误启动而卡罐。若司机未及时发现 卡罐继续下放容器，由于提升钢丝绳的自旋转扭转力，使钢丝绳就发生打结。 罐道变形造成罐笼震动，若震动幅度超出罐笼防坠器制动齿与罐道木的标准 间隙(一般为10mm)，将造成防坠器产生误动作卡罐， 同样发生松绳打结现象。
3.斜井串车提升机超载产生原因及危害分析
斜井串车提升系统，要求挂车数量是一定的，不得超过规定 数量，但是会出现数量未超，而总载重量已经远远超过了提升 量。超载会造成钢丝绳断绳导致跑车事故。 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 6 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
斜井串车提升机 钢丝绳张力 轴承座压力信号
通过无线发射和接收装置传输信号
研制采集装置采集信号
编制软件分析处理并诊断故障
在线监测及控制系统
3. 项目研究的关键技术点
采集各钢丝 绳张力信号
采集电量信号
否
否
是否已完成对全部 采 集 量 的 5次 采 集 是 对 5次 采 集 的 数 据取平均值
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。
数据采集发送流程图如图所示。
对要发送的数据 进行与或运算
是否允许发送?
是 发送数据头、采集 的数据和校验数据
(3) 钢丝绳张力差产生原因和危害分析
使用钢丝绳张力自动平衡装置只能减小 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。
平煤二矿西斜井采用串车提升，采用轴承座传感器钢丝绳的张力信号。并 将信号通过电缆上传至机房监控计算机。
3.2 监测系统硬件设计
上电复位
系统采集发送模块软件设计
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。
提升钢丝绳张力监测及超载预警系统
中国矿业大学（徐州）机电工程学院 徐桂云
汇报内容
1
项目研究背景、对象 项目研究的技术方案路线 项目研究的关键技术
2 3 4
工业性试验情况
1.项目研究背景、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； 该项目面向三种常见的提升机：1.立井多绳摩擦式提升机；
2.立井单绳缠绕式提升机；3.斜井串车提升机。
针对不同的提升机，易发生的提升故障和事故叙述如下。
3.3 实时处理数据的软件的设计开发
十一矿与三矿系统设计中数据采集、数据传输与数据处理 基本相同，采集得到的数据均是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。 二矿西斜井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、
一、多绳摩擦提升机中钢丝绳张力油压传感器的研制
钢丝绳张力油压传感器安装在每个张力液压自动平衡油缸旁路上，并安 有油压开关便于维修。 诊断钢丝绳张力差超过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闭锁提升机。根据载重量可计算提煤量。
曲线变化，是因为矿车轨道坡度变化引起钢丝绳张力变化所致。
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。
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。
Fm Fm F 2 tan 2 tan12 0
M1
F Fm
α
F
F
二、单绳缠绕立井提升机中钢丝绳张力旁压传感器的研制
(3) 钢丝绳张力差产生原因和危害分析 各根钢丝绳长度不同、 绳槽加工误差等都会使滚 筒与钢丝绳之间的摩擦力不同，使各根钢丝绳之间产 生张力差。
《煤矿安全规程》规定：多绳摩擦提升装置中任一 根提升钢丝绳的载荷与平均载荷之差不得超过±10%。 张力差过大造成：钢丝绳运行时抖动大，甚至有脱 槽的危险；钢丝绳出现断丝、疲劳损伤、磨损较大， 绳槽衬垫过度磨损，钢丝绳与绳槽衬垫摩擦系数减小， 导致滑绳等事故的发生。
十一矿新主井多绳摩擦提升机钢丝绳张力试验曲线
该曲线是空箕斗在最底部下放和上提的曲线段，基本对称，这与箕斗的运 行规律是相一致的。 在下放过程中钢丝绳载荷直线下降，这是因为连接在箕斗下的尾绳长度逐 渐减小，在上提过程中钢丝绳载荷直线上升，这是因为连接在箕斗下的尾绳 长度逐渐增大。
二矿西斜井串车提升钢丝绳张力试验曲线
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
（1）超载产生原因及危害分析 单绳缠绕提升机超载原因同多绳摩擦提升机。 超载会对钢丝绳造成重大损伤，甚至断丝断绳 ，导致断绳坠罐、过卷等重大提升事故。
当A面加力F1时，可以分解为两部分，可看成是两只单悬臂梁传感器， F1与 应变εmax关系和旁压传感器相同
4bE BH 3 ( B b)h3 F1 2 2 max 3Hh (1 ) BH ( B b)h
A面应Biblioteka 片1/2F11/2F1
F1
1/2F1 1/2F1
A线
3.2 监测系统硬件设计
项目研究的关键技术有三点：
三种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应用；
实时处理数据的软件的设计开发。
3.1 三种钢丝绳张力传感器的研制
一、多绳摩擦提升机中钢丝绳张力油压传感器的研制
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，最初的研究方案是张力差和总张力分开监测。
传感器标定界面
4 工业性试验情况
三矿己八井单绳缠绕提升机钢丝绳张力试验曲线
图为两罐在同一时间段内的钢 丝绳张力曲线图。 两罐笼钢丝绳提升和下放过程 中的受力情况刚好相对。现在对 罐笼A的钢丝绳载荷曲线进行分析。 曲线左侧为罐笼A装满煤并上 提的过程。 曲线中部受力有一个尖峰出现， 是停车造成的。 卸煤是将煤车推下再将另一个 空煤车推入罐笼的过程，根据曲 线可分别求出罐笼和空矿车重量。 曲线的后部分为罐笼到达底部 并装煤的过程，由于罐笼接触井 底，所以钢丝绳张力值在此刻是 小于罐笼的重量。
平煤十一矿新主井井深703米，立井多绳摩擦提升。平煤三环公司己八井井 深270米，采用立井单绳缠绕的升。系统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。系统工作原理如图所示。
张力传感器
3.2 监测系统硬件设计
显示、记录、报警等功能，上位机软件是本系统的主要组成 部分。
本系统选用图形化虚拟仪器开发平台——LabVIEW来完成 上位机的设计。
3.3 实时处理数据的软件的设计开发
系统程序
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。具体结构如图所示
3.3 实时处理数据的软件的设计开发
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。
三、斜井串车提升机中钢丝绳张力轴承座传感器的研制 钢丝绳张力轴承座传感器现场安装如图
α
Fm
β
F
Fm
F sin sin
三、斜井串车提升机中钢丝绳张力轴承座传感器的研制
1.1 多绳摩擦提升机超载和张力差产生原因及危害 (1) 超载产生原因
① 提升箕斗粘 煤。
② 重复装载。 ③副井提升操作 人员判断不准确造 成超载。
（2）超载提升的危害
超载时，易超温烧坏设备，发生险情或事故。 例如平煤十一矿曾出现严重超载，提升速度正常是11m/s，减到了1m/s慢 慢提升，烧坏导电带。又例如徐州大屯煤电公司某矿井因重复装载造成 险情，700米的矿井用了6小时才把箕斗提上来。 超载会对钢丝绳造成重大损伤，甚至断丝，如中途因过载急停，极易造 成重大提升事故。 超载对整个提升机械系统造成冲击和损坏，如减速机、联轴节打齿等。 《煤矿安全规程》规定：制动时所产生的力矩与实际提升最大静荷重旋 转力矩之比K值不得小于3。超载时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、过卷等事故。 在线监测提升载荷即钢丝绳的张力，可避免超载。