鋼絲繩平均張力測量設備研究

發布時間：2022-07-19 14:46　文章來源：未知　文章作者：admin　點擊數：

 為滿足《煤礦安全規程》對鋼絲繩張力進行實時量化檢測的要求，在分析研究國外鋼絲繩張力檢測裝置的基礎上，研制開發了KBG2（25）型鋼絲繩張力檢測裝置。該裝置利用力—電轉換原理，配備微機智能儀，可同時掃描四根鋼絲繩張力，數據管理、處理采用微機；可打印輸出數據并實現實時在線人機通信；具有安全報警功能，能及時發現張力超限的鋼絲繩。
        1鋼絲繩張力檢測技術
        1.1鋼絲繩張力檢測技術現狀評述
        根據鋼絲繩張力測量原理的不同，鋼絲繩的張力測量可以分為兩大類型：
        1）接觸式鋼絲繩張力測量
        在實際工程中所采用的鋼絲繩張力檢測裝置，從原理上講，都是采用接觸式的應變測力原理。主要有兩類：一類是將傳感器直接串接于鋼絲繩的結構中的直接式檢測法；另一類是采用檢測鋼絲繩橫向張力的間接式檢測法。前一類對傳感器的強度要求很高，故傳感器靈敏度較低，造成鋼絲繩張力的測定精度偏低；而后一類除了對橫向進給量要求嚴格外，有著測定方法簡便，測定精度高，適用范圍廣等很多優點。后一類中也有很多不同的方法，而這些方法在精確性和可靠性上又有著不同的差別。
        2）非接觸式鋼絲繩張力測量
        鋼絲繩是導磁體，且其表面具有凸凹不平的捻制股波，若在鋼絲繩表面設置由磁通源和磁通檢測元件的監測器。那么當鋼絲繩移動時，由于其波峰、波谷與磁通源的間距不同，導致其間的磁通密度發生變化，使檢測元件輸出聯系的且與鋼絲繩繩股波相對應的一系列的電壓波形。而鋼絲繩因受力而產生的應變，只與檢測值信號的高低電平持續時間有關，而與鋼絲繩的運動狀態及檢測信號的頻率等其它因素無關。故可以通過高低電平的持續時間測出鋼絲繩的應變，進而測出鋼絲繩的張力。
        1.2鋼絲繩張力在線檢測技術的分類簡述
        1）標記法
        標記法是在國內、外無測力計問世時調節多繩提升鋼絲繩系統不平衡張力的主要方法。這種方法不直觀，不精確，存在較多的人為因素，不能準確的給出每根口鋼絲繩張力值。
        2）串彈簧測力計法
        此種方法是在鋼絲繩中串聯安裝彈簧測力計進行測定。這種方法簡單易行，便于測量且用于靜態測量較好，但是有一個致命的缺點，就是對測力計的強度要求很高：同時在鋼絲繩中串入測量計不便于鋼絲繩的實際工程應用，而且易因測力計強度不夠而造成危險事故。
        3）串測力傳感器法
        將傳感器直接串聯安裝在鋼絲繩中，在不影響連續生產的條件下，對鋼絲繩張力的檢測轉換為對傳感器壓力的檢測，實現了在線檢測功能。但是這種方法增加了傳感器的設計與安裝難度，同樣存在由于串聯傳感器而是鋼絲繩的運行存在安全隱患等缺點。
        2鋼絲繩張力測試裝置系統的總體概述
        2.1檢測裝置部分的總體概述
        鑒于調研的實際情況，我們針對型號JKM-3.25/4的多繩摩擦式提升機進行本系統的設計。型號為JKM-3.25/4的主要參數如表1所示。此外，如果對現有的檢測裝置稍加改進，就可以運用其對多根鋼絲繩的張力檢測，且具有測力準確，精度高，在超載或鋼絲繩之間的張力不均勻成度超過一定的范圍時還具有報警的功能。
        檢測系統的組成如下框圖1所示。力傳感器采用的是電阻應變片式的，它將鋼絲繩的張力信號轉換成與之成線性關系的電壓信號輸出，該電壓信號之后進入信號的處理裝置進行處理。信號處理裝置采用的是單片機，它主要完成對輸入的多路信號進行采集，放大、濾波等各種處理和加工等，并根據需要輸出多種方式的信息，以便使用。本系統的力傳感器是根據系統設計的需要而自己設計自做的檢測裝置上貼上電阻應變片而自行設計制作的。在把鋼絲繩的張力轉化成電壓信號之前，通過該結構已經把鋼絲繩的張力轉化成了作用在檢測裝置壓輪上的壓力，這一問題將在下一章的鋼絲繩的張力檢測結構設計中解決。
        
        3應用效果
        2003年3～6月在徐州礦務集團有限公司韓橋煤礦對KBG2（25）型鋼絲繩張力智能檢測儀進行了工業性試驗，分別用于檢測潘家庵副井多繩摩擦式提升系統的提升鋼絲繩（絞車型號為JK-MD-2.84，提升鋼絲繩直徑Υ28mm，提升鋼絲繩之間采用液壓缸自動平衡裝置）和韓橋井單繩提升系統的罐道鋼絲繩。
        由于該檢測儀具有安全報警功能，能及時發現超限張力的鋼絲繩和懸吊設備，提高了穩車和鋼絲繩使用的安全可靠性。由于實時在線連續檢測不影響設備和鋼絲繩的正常使用，因此，減少了鋼絲繩安全維護和檢查時間，節省了維護費用。
        現場工業性試驗結果表明，KBG2（25）型鋼絲繩張力智能檢測儀使用效果良好，解決了目前國內對鋼絲繩張力自動進行連續動、靜態檢測的難題，為鋼絲繩安全運行提供了可靠保障，取得了明顯的經濟效益和社會效益。該裝置檢測精度高，響應時間快，檢測操作簡便易行，安裝維修簡單，適應性較強，能滿足對使用中的鋼絲繩進行現場測試的要求。使用時，不需破壞原繩兩端的連接，只需將力電轉換器掛在鋼絲繩上，調整好給定橫向位移ΔH，接上智能處理儀，即能實時、在線顯示和打印被測鋼絲繩上的張力值，顯示和打印數據精度高。經實測與理論計算數據對比，誤差不大于3%；響應時間短，一般檢測兩根鋼絲繩，從開機至打印出數據，不超過60s。
        KBG2（25）型鋼絲繩張力智能檢測儀具有安全報警功能，能及時發現超限張力的鋼絲繩和懸吊設備，提高了穩車和鋼絲繩使用的安全可靠性；實時在線連續檢測不影響設備和鋼絲繩的正常使用，減少了鋼絲繩安全維護和檢查時間，節省了維護費用。
        目前，KBG2（25）型鋼絲繩張力檢測儀已在徐州礦務集團有限公司部分礦井推廣使用，效果良好。
        結語
        綜上所述，KBG2（25）型鋼絲繩張力檢測儀具有明顯的經濟效益和社會效益，可廣泛應用于礦山、冶金、索道運輸及其它相關行業使用鋼絲繩等場合，推廣應用前景良好。本系統與傳統的鋼絲繩張力檢測系統的最大差別在于中間部分信號轉換時壓輪裝置的應用。它改變了以往將傳感器安裝在鋼絲繩上或者是安裝在箕斗下部液壓平衡裝置上的缺陷，本裝置與其它裝置最為不同也是它最大的好處是，它可以使得檢測人員在地面上觀察鋼絲繩的受力情況，并及時方便地做出調整，在很大程度上改善了現有鋼絲繩張力檢測裝置的檢測效果。
        針對提升機鋼絲繩張力檢測系統的具體要求，本文利用單片機設計了人機界面，通過它可以完成對整個系統的控制以及對檢測到的張力數據進行處理和分析。
        目前，已經完成提升機鋼絲繩張力檢測系統樣機的開發。經過反復的實驗和調試，證明數據采集的精度、數據傳輸的可靠性均滿足了系統的設計要求。