煤矿提升机钢丝绳张力在线监测的应用与研究

王鹏

摘  要：本文对煤矿生产中提升机钢丝绳张力差引发的问题进行了简单的参数，介绍了煤矿提升机钢丝绳张力在线监测的基本原理，并结合实际案例，就煤矿提升机钢丝绳张力在线监测系统的应用进行了探讨与研究，最后分析其实施效果，希望能够从理论层面上为推动煤矿提升机钢丝绳张力监测技术的发展提供一点参考与借鉴。

关键词：煤矿;钢丝绳;在线监测

分类号：F273.4

引言：当前我国各领域对煤炭资源的需求量大，煤炭行业在发展过程中也在不断扩张生产规模，在此背景下，煤矿安全生产也迎来了巨大挑战。目前，煤炭行业也开始引入信息技术，在生产管理中逐渐实现了自动化控制与在线安全检测。其中煤矿提升机钢丝绳张力在线监测技术具有非常高的应用价值，凭借该项技术的支持，煤矿管理人员可以通过立井提升系统获取到钢丝绳张力、提升在和、箕斗卸煤等相关数据，通过分析即可实现矿井提升在线检测，从而找到生产过程中存在的安全问题，并采取有效的解决措施。鉴于此，我们有必要围绕煤矿提升机钢丝绳张力在线监测的应用与发展进行探讨与研究。

一、概述

煤矿提升机钢丝绳张力在线监测系统属于机电工程领域，其原理就是利用传感器来以数字化的形式呈现出钢丝绳的张力。在提升机运作时，钢丝绳之间的受力存在一定波动，在不均衡作用的影响下，钢丝绳及摩擦衬垫会产生不同程度的磨损，从而导致其寿命降低，构成一定的安全隐患。钢丝绳是通过绳槽正压力与衬垫摩擦系数产生的摩擦力而驱动的，而不同的钢丝绳产生的摩擦力自然存在差异，因此其张力自然也不尽相同。

根据相关规范规定，钢丝绳的张力差不得超过平均值的10%。并且在煤矿井口还应该公布提升机最大载重量与最大载重差，超载与超载差都是明令禁止的。

在箕斗装载过程中，有时会发生超载以及重复装载情况，此时司机是无法通过仪器设备对装煤情況进行了解的。如果超载就会影响到提升机动力与爬行速度，并且增加钢丝绳张力，从而破坏钢丝绳，情况严重时可能会造成安全事故，例如提升坠罐，过卷等等。为了消除这些安全隐患，采用钢丝绳张力与张力差在线监测技术就能够起到很好的效果。并且辅以现代故障诊断技术，可以极大的减小故障率，从而保障提升机的安全性。

二、煤矿提升机钢丝绳张力在线监测应用分析

本文选取山西某项目作为研究对象，主要针对无线传输、远程通讯、虚拟仪器等技术手段来解决提升机运行时的安全问题。通过设置压力传感器、采集发射箱、信号接收器以及监测分析软件等，来分析提升机钢丝绳的张力，从而对提升机运行中的各类故障进行提前预判并做出预警，以此减少安全隐患。

1.技术方案

为了对张力差进行调整，选用液压钢丝绳张力自动平衡装置，调整模式分为两种，即全调压与半调压。采用全调压模式，考虑到钢丝绳一直都保持着一定的张力差，因此会存在来回窜绳、摆动幅度过大而导致钢丝绳以及其他元件发生磨损，所以全调压一般不具有适用性。在半调压模式下，与油缸相同一侧的钢丝绳具有相同的张力，张力差主要在另一侧，并且无法对张力差进行调整，因此维护人员在面对张力差问题时可能难以及时发现与处理。

针对上述问题，项目采用多绳提升机钢丝绳与提升容器相连的方式，以此形成张力液压自动平衡系统，系统在半调压模式下，会利用传感器与系统中的街头连接到一起。对钢丝绳张力进行测量的过程中，油缸活塞的承压面积可以作为钢丝绳张力计算的依据。如此一来，就可以对钢丝绳张力及张力差进行有效监测，并且对原有提升系统也不会产生较大影响。

在项目实施过程中，2#井井筒深度约480m，钢筋水泥井壁会吸收无线电磁波。如果选择矿用本安型提升机钢丝绳张力监测系统，如果在信号采集装置在箕斗深度较深，与井口距离较远的情况下，地面就难以获取到准确的油压数据。而提升超载主要就是以井底数据为参考，因此在系统设计中，选择两套矿用本安型提升机钢丝绳张力监测系统，分别将两个信号接受装置设置在井筒中间与井口处，采用接力的方式来传送井筒的油压信号。

2.电源供应与监控后台

本项目采用防爆电池箱供电来满足信号发射的用电需求，电压为12v，并在所有箕斗顶部安装电池箱。井筒中间与井口位置的信号接受装置的供电都源自于井上控制系统，采用RS485通信方式来传输数据。

关于监控后台系统，系统中主要采用数字化的方式对钢丝绳的张力、不平衡度、箕斗载荷与深度进行处理并呈现出来。确保每个钢丝绳的张力都有详细记录。

3.项目实施效果分析

通过使用钢丝绳在线监测系统，在生产过程中维护人员可以获取到充分的数据以开展检修工作，从而以可视化的方式来监测钢丝绳张力动态，在保障监测质量的同时也缩短了检修周期。现阶段，该项目系统的运行在稳定性、可靠性方面都没有出现问题，源自于系统的参数与信息也具有较强的参考性。

三、结束语

通过投入使用钢丝绳在线监测系统，可以有效提升钢丝绳张力监测效率与质量。当然不可否认的是，受到多方面因素的影响，在本项目中系统运行依然有很多可完善与改进之处。希望能够推广与研究监测技术，为推进提升系统的安全监测与维护提供支持，有效避免钢丝绳张力差问题构成的安全隐患，为矿区安装生产奠定扎实的基础，在为煤炭企业创造可观的综合效益的同时，为推动社会经济建设，缓解能源使用压力提供有力支持。

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