副井摩擦式提升機(jī)載荷無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究應(yīng)用

秦邦振秦 杰

(1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué),江蘇省徐州市,221008;

2.邯鄲礦業(yè)集團(tuán)云駕嶺煤礦,河北省邯鄲市,056300)

Qin Bangzhen1,2,Qin Jie2

(1.China University ofMining and Technology,Xuzhou,Jiangshu province 221008,China; 2.Yunjialing CoalMine of HandanMining Group,Handan,Hebei province 056300,China)

★煤炭科技·機(jī)電與信息化★

副井摩擦式提升機(jī)載荷無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究應(yīng)用

秦邦振1,2秦 杰2

(1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué),江蘇省徐州市,221008;

2.邯鄲礦業(yè)集團(tuán)云駕嶺煤礦,河北省邯鄲市,056300)

介紹了云駕嶺煤礦副井載荷無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成及原理,闡述了副井載荷無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了主提升鋼絲繩靜張力監(jiān)測(cè)、提升最大載重差判斷、依據(jù)工況進(jìn)行設(shè)置報(bào)警上限值、上位機(jī)及上、下井口顯示報(bào)警裝置等功能。

摩擦式提升機(jī) 提升機(jī)載荷 無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 系統(tǒng)功能 運(yùn)行情況 組成原理

1 背景

云駕嶺煤礦是冀中能源邯鄲礦業(yè)集團(tuán)主力礦井,副井提升機(jī)(型號(hào)JK M-1.85×4(I))是塔式多繩摩擦提升機(jī),電機(jī)功率800 kW,鋼絲繩最大允許靜張力163 kN,最大允許靜張力差46 kN,提升容器為1 t礦車(chē)單層雙車(chē)加寬罐籠,副井井筒直徑?6 m,提升高度400 m。隨著礦井水平的進(jìn)一步延伸,副井提升矸石量明顯增大,云駕嶺礦于2009年7月對(duì)提升礦車(chē)進(jìn)行了改造(容積由以前的1.1 m3增加到1.34 m3),一次提升量比以前增大。在一次井底有兩個(gè)重罐(超重),井口有兩個(gè)空罐的提升過(guò)程中,當(dāng)重罐籠到達(dá)井口位置,井底先推出了兩個(gè)空罐時(shí),出現(xiàn)了滑繩現(xiàn)象,由于當(dāng)時(shí)采取措施及時(shí),未發(fā)生重大事故。因此云駕嶺礦與中國(guó)礦業(yè)大學(xué)合作開(kāi)發(fā)了副井載荷無(wú)線監(jiān)測(cè)裝置系統(tǒng),對(duì)提升載重及鋼絲繩張力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

2 副井載荷無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成及原理

(1)載荷無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)(即傳感器部分)、數(shù)據(jù)采集發(fā)射系統(tǒng)、數(shù)據(jù)接收轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和上位機(jī)處理系統(tǒng)4部分組成。其結(jié)構(gòu)原理見(jiàn)圖1。

圖1 副井載荷無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖

壓力傳感器將鋼絲繩的張力值轉(zhuǎn)換成電信號(hào),傳至數(shù)據(jù)采集發(fā)射模塊,將壓力傳感器的信號(hào)經(jīng)過(guò)預(yù)處理后以無(wú)線電磁波形式在井筒中實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳輸,井口的接收模塊接收到數(shù)據(jù)并預(yù)處理后通過(guò)RS-485與計(jì)算機(jī)串口進(jìn)行通訊;另外通過(guò)提升信號(hào)PLC,將罐籠到位信號(hào)、提升信號(hào)、安全門(mén)關(guān)閉情況等信號(hào)接入到計(jì)算機(jī)中。數(shù)據(jù)采集發(fā)射模塊由運(yùn)算放大器、濾波電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)和無(wú)線發(fā)射模塊構(gòu)成。

(2)井口接收到鋼絲繩張力的無(wú)線信號(hào)后與計(jì)算機(jī)進(jìn)行串行通訊,上位機(jī)采用LabV IEW作為編程語(yǔ)言,其特點(diǎn)就是較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力和友好的人機(jī)界面,監(jiān)控界面可以顯示鋼絲繩張力值以及經(jīng)過(guò)換算后罐籠的載重量、報(bào)警信息等。

3 副井載荷無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能

通過(guò)上、下井口罐籠裝車(chē)重量的無(wú)線監(jiān)測(cè),以及與電腦通訊,形成了載荷無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)上、下井口罐籠裝車(chē)重量的數(shù)據(jù)分析,系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)以下功能。

(1)主提升鋼絲繩靜張力監(jiān)測(cè)。當(dāng)上、下井口罐籠中裝入載荷后,上、下井口罐籠的數(shù)據(jù)采集發(fā)射裝置將壓力信號(hào)傳至信號(hào)采集處理系統(tǒng),上、下井口顯示裝置會(huì)實(shí)時(shí)顯示鋼絲繩靜張力和罐籠內(nèi)載荷重量,當(dāng)鋼絲繩靜張力差超過(guò)額定值時(shí),會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào),警示上、下井口信號(hào)把鉤工對(duì)超過(guò)鋼絲繩最大靜張力的設(shè)備、材料不進(jìn)行運(yùn)輸。

(2)提升最大載重差判斷。當(dāng)罐籠完成裝車(chē)后,系統(tǒng)通過(guò)判斷,上、下井口數(shù)據(jù)采集模塊將采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線發(fā)射裝置將數(shù)據(jù)發(fā)出,上井口無(wú)線接收裝置將接收到的數(shù)據(jù)通過(guò)通訊模塊與計(jì)算機(jī)聯(lián)接,計(jì)算機(jī)將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,處理后的結(jié)果分別在上、下井口及司機(jī)操作室的顯示裝置上顯示。罐籠裝載前鋼絲繩總張力Qq和裝載后總張力Qh之差Q為某次裝載量,如果該裝載量大于所允許值Qy,即Qh-Qq=Q>Qy時(shí),判斷罐籠此次裝載為過(guò)裝,此時(shí)系統(tǒng)會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)并禁止提升機(jī)運(yùn)行,只有當(dāng)兩個(gè)罐籠重新進(jìn)行配重達(dá)到規(guī)定值時(shí),方可進(jìn)行提升操作。

(3)依據(jù)工況進(jìn)行設(shè)置報(bào)警上限值。由于副井提升工況復(fù)雜,針對(duì)不同工況設(shè)置不同的報(bào)警值,如提人時(shí)按照規(guī)定人數(shù)的重量設(shè)置報(bào)警值,當(dāng)罐籠內(nèi)乘坐人員超過(guò)規(guī)定人數(shù)時(shí)會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào),保證了提升安全。

(4)上位機(jī)及上、下井口顯示報(bào)警裝置。副井無(wú)線載荷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)為核心,通過(guò)與無(wú)線接收裝置進(jìn)行串口通訊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,采用LabV IEW軟件對(duì)各種控件進(jìn)行組態(tài)和計(jì)算,結(jié)果在計(jì)算機(jī)上顯示。

4 結(jié)束語(yǔ)

該系統(tǒng)安裝運(yùn)行以來(lái),能夠直觀的在上、下井口及絞車(chē)房顯示裝載的重量及載重差。當(dāng)出現(xiàn)配重不合理的情況時(shí),系統(tǒng)能準(zhǔn)確地做出判斷并進(jìn)行報(bào)警,相關(guān)人員及時(shí)采取有效措施,防止了安全事故的發(fā)生。同時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、故障率低。

(責(zé)任編輯 張艷華)

Research and application of wireless load monitoring system for friction hoist in auxiliary shaft

The paper describes the principle and composition of the wireless load monitoring system in the auxiliary shaft of YunjialingMine and the functions of the system such asmonitoring of static tension of the hoisting ropes on the main hoist,judgment ofmaximum hoist load difference,setting an upper limit forwarning in accordance with specific operating conditions,warning display devices on the host computer and the pit head and bottom.

wireless load monitoring system,auxiliary shaft,system function,operating condition, principle of composition

TD534.3

B

Qin Bangzhen1,2,Qin Jie2

(1.China University ofMining and Technology,Xuzhou,Jiangshu province 221008,China; 2.Yunjialing CoalMine of HandanMining Group,Handan,Hebei province 056300,China)

秦邦振(1963-),男,陜西人,高級(jí)工程師,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)在讀研究生,現(xiàn)任冀中能源邯礦集團(tuán)云駕嶺煤礦副礦長(zhǎng)。