张力检测装置在矿井提升系统中的创新应用

张力检测装置在矿井提升系统中的创新应用

王婷婷

淮河能源集团煤业公司朱集东煤矿  安徽 淮南  232087

随着煤矿开采的推进，煤矿开采的深度在逐步加深，矿井提升设备在煤矿生产中起着“承上启下”的“桥梁”作用，其在煤矿生产中，不仅承担着运送人员、物资及设备的任务，同时也是地下与地上沟通的主要环节。矿井提升系统不仅决定着煤矿生产的效率，而目会对井下施工人员的生命安全产生重要影响。近些年来伴随着科技的进步，煤炭开采的智能化水平也不断提高，其中一个最为显著的标志就是煤矿提升设备。提升设备在煤矿安全高效生产中扮演着重要的角色，不论是井下员工的输送，还是提煤、下料、运送其它机械设备都离不开矿井提升系统，可以说矿井提升系统是煤矿生产的咽喉，直接制约着煤矿安全生产效率。张力检测装置在矿井提升系统中的创新应用，更是提高了提升系统设备安全稳定运行的能力。

一、提升机张力检测装置应用背景

依据《煤矿安全规程》第393条规定“提升装置的最大载重量和最大载重差，应在井口公布，严禁超载和超载重差运行”。目前只能是依靠“定性”管理，而不能实现电梯式的“定量”超载闭锁的本质安全型管理。如矿井副井提升系统矿车装料多少、吊运大件的单重、配重等，很难精确控制吨位数量，对于主井提升系统虽有定重装载系统，但箕斗的粘堵问题，时有造成二次装载问题，造成恶性坠斗事故。对于多绳摩擦提升系统中钢丝绳张力自动平衡首绳悬挂装置张力油缸出现泄漏，造成提升钢丝绳张力不平衡问题，出现提升钢丝绳打滑断绳事故。

为实时在线监测提升机各根钢丝绳的张力数据以及载重数据，掌握提升机的运行状况，防止提升事故的发生，同时根据智能化煤矿验收办法要求，矿井需具备载重在线监测功能，我们自行改造，在矿井提升系统中创新应用提升机张力检测装置。

二、提升机张力检测装置改造方法

1.在罐笼首绳悬挂油缸五通管注油口上连接高压油管一端，高压油管另一端连接矿用压力传感器，用于监测悬挂油缸系统压力，压力传感器内置于无线发送器箱体内。

2.无线信号发射箱通过安装在罐笼顶上的自动罐帘门蓄电池进行供电，以保证供电持续且稳定，信号传输距离800m，实现压力信号无线传输功能。

3.在罐笼井架处安装一台无线接收装置，在罐笼和平衡锤正常停车位置安装磁性传感器，磁性传感器通过信号电缆接入信号室终端上位监测装置，当罐笼停在上、下井口装车位置时，磁性传感器动作，确认罐笼到位信息。

4.终端上位监测装置将罐笼顶部无线发射器发送的压力信号以及罐笼到位后磁性传感器触发的到位信号传输给可编程控制箱，然后通过PLC程序计算，获得罐笼的载重值，并将数值显示在触摸屏上。

5. 如果监测到的罐笼载重值超过设定值（罐笼额定载荷），PLC将触发可编程控制箱内的报警继电器，报警继电器将超载信号传递给罐笼信号系统PLC，用以闭锁开车信号，实现超载报警闭锁功能。

附图一：提升机张力监测装置拓扑图

三、提升机张力检测装置的特点

该装置由上位监测装置（含PLC控制箱及触摸显示屏）、矿用本安型无线接收器、矿用本安型无线发送器、矿用位置传感器、矿用压力传感器等组成。该装置利用压力变送器将压力（重力）信号转换为电信号，电信号再经过放大等处理后传输到关联设备的模拟信号端，做为计量控制信，主要特点如下：

1.报警提醒与闭锁功能。显示报警信信息，有报警条件触发时，显示界面中指示灯和按钮会间隔闪烁，点击按钮后会出现报警窗口，窗口显示报警的详细信息。当有相应条件触发闭锁时，控制闭锁输出继电器动作。

2.实时数据曲线功能。界面显示3组曲线图，分别是1#容器的钢丝绳终端力和载荷的数据曲线、2#容器钢丝绳的终端力和载荷的数据曲线、张力差的数据曲线，实测静张力差值大于系统最大静张力差设定值时，声光报警并闭锁提升机运行。

3.电池电量显示功能。实时显示每个采集发射单元的电池电量，方便检修和及时更换电池。

4.历史数据查询功能。可查询某时间段内的历史数据，并以坐标曲线的方式直观显示出来。

5.实现提升系统容器实时监控功能，监控罐笼或箕斗卸载后内部有无余煤现象，如有余煤且余煤量大于等于2吨时，能够实现提升机房与装载信号室声光报警，并闭锁装载计量斗闸门打开，避免二次装载的重大事故。

6.实现主井提升系统装载实时监控功能，出现装载量超过20吨时，能够实现提升机房与装载信号室声光报警，并闭锁提升机运行。

7.判断钢丝绳张力自动平衡首绳悬挂装置张力油缸是否出现泄漏伸缩到头现象，如有及时处理，避免提升钢丝绳打滑断绳事故。

8、通过实时张力测量曲线，可以分析提升机的运行状况，对电控系统设定进行调整，优化提升系统。

9、矿用提升机钢丝绳张力监测装置安装后不影响容器现运行条件，不影响换绳、调绳以及检修查验工作；测量传感器能直观测量提升绳终端力，且传感器的安装方式不对提升绳有损伤的危险。

10.能实现提升机钢丝绳终端载荷、载重、张力差实时在线显示，显示精度达100kg，对外提供以太网数据接口，以便提升机电控等系统读取相关参数，设定超载吨位数值及智能判断，超载后有声光报警；

11.副井罐笼随罐分别有一套电源（蓄电池电压48V)，以及配套无线充电装置，可以使用该电源为罐笼提升机钢丝绳张力监测装置供电，不再另外安装电源及无线充电装置。监测数据可以实时保存12个月以上。

四、实际应用效果

1.能够精准测量提升绳终端力，提升绳终端载荷称重误差小于±0.1t。

2.具有载荷实时监测与超载报警功能。实时在线监测，当载荷超限后报警和输出闭锁信号，闭锁信号可与提升机电控系统进行连接，实现超载等的安全闭锁功能。

3.具有提升系统张力差实时监测与超限报警功能，在张力差超限后，输出报警和张力差闭锁信号。

五、应用效益

提升机张力检测装置的应用能够实现实时监测矿井提升系统各根钢丝绳的张力数据以及载重数据，为提升系统的安全运行提供可靠、有效的保障，为及时判断超重提供依据，有效的预防了二次装载、坠罐、钢丝绳打滑等重大风险，为提高设备运行效率提供了有效保障。矿井运用该装置后，成功的实现了超重、卡罐等异常情况出现时能够进行报警并闭锁信号，有效确保了提升系统设备的安全运转。

作者简介：王婷婷（1986-），女，汉族，安徽淮南人，2009年毕业于安徽理工大学，工学学士。现任职于淮河能源集团煤业公司朱集东煤矿机电管理科。