多绳提升钢丝绳张力差监测系统

一、政策背景
根据安全规程
第382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”。
第411条规定： 在用钢丝绳的检验、检查与维护,应当遵守下列规定：（九）多绳提升的任意一根钢丝绳的张力与平均张力之差不得超过±10％。
二、运行环境（举例说明）

多绳摩擦式提升机运行系统参数
提升机型号： JKM2.8×4ZII	提升机生产厂家：洛矿
提升高度：428m	最大提升速度：9.8m／s
主导轮直径：2.8m	导向轮直径：2.5m     围包角：193.7°度
最大静张力： 335kN	最大静张力差：100kN
首绳：Φ28-6×28TS-1770	根数：4
尾绳：Φ41－18×19+FC-1570	根数：2
电动机型号：Z560-3A	功率：2×750kW
额定电压：550V	额定电流：1457A 额定转速：491r/min
励磁电压：220V/110V	励磁电流：43.6/89.2A

三、现场问题
1、目前矿井只能是依靠“定性”管理，而不能实现“定量”超载闭锁的本质安全型管理，无法监测每一根钢丝绳的张力实际数据，多根钢丝绳的张力差更无从查起。
2、对于主井提升系统虽有定重装载系统，但箕斗的粘堵、大块矸石卡堵、卡罐等问题，时有造成二次装载问题，造成恶性坠斗事故。
3、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，也会出现提升钢丝绳打滑断绳事故。
4、为了防止提升事故的发生，必须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，掌握提升系统的动态运行状况。
四、设备型号参数
1、设备名称
多绳提升钢丝绳张力差监测系统
2、型号：ZZJ

3、技术参数

序号	项目名称	基本参数
1	测量量程，MPa	0.00～35.00
2	压力变送器综合精度	±0.5MPa
3	通信方式	LORA无线通信 （发射器与接收器之间）
4	工作频率，MHz	410MHz～441MHz
5	监测井筒深度，m	800
6	传输速率，bits/s	9600bps
7	输出信号制	无源开关量
8	显示方式与内容	液晶显示器，显示载荷、故障
9	报警	声光报警，声响不小于75dB(A)
10	采集发射器供电方式	无线充电
11	加速度传感器灵敏度	1000-50 ～1000+50 mV/g
12	测振工作频率	0Hz～400KHz

五、系统构成图
 
六、工作原理
1、单绳张力计算
在悬挂装置油缸活塞杆顶端安装压力传感器，通过测量张力平衡悬挂油缸中油压，计算出提升绳终端载荷。张力平衡悬挂受力模型如下图，提升系统提升绳终端力可如下表示：

F = G = n×P×S 其中：F-提升绳终端力; G-提升绳下总载荷，含容器、载物及尾绳等重量; n-提升绳根数; P-悬挂油缸内油压; S-油缸活塞面积                                             2、张力不平衡判断 根据规定，任一根钢丝绳的张力与平均张力之差不得超过±10%，若测得不平衡度大于10%，则认为提升系统出现张力不平衡故障。假设各钢丝绳实时张力依次为F1、F2、F3、F4，则张力不平衡度B计算公式为：   七、产品功能要求 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。对张力数据进行小波降噪处理，并在主界面上显示3组曲线图，分别是①1#容器的每根绳终端力和载荷的数据曲线；②2#容器每根绳的终端力和载荷的数据曲线；③提升系统两侧张力差的数据曲线。

3）采用柱状图控件显示各绳动态张力，实时计算显示各绳张力不平衡度，并在张力不平衡度超出10%时进行报警指示，直观明了，实行准确定性管理。
4)电池电量显示功能。实时显示两个采集发射单元的电池电量，方便检修和及时更换电池。具有电池智能管理系统，并在上位机显示电压、电量、温度和告警等数据信息。
5)历史数据查询功能。可以对历史张力数据和故障记录进行保存和查询，坐标曲线的方式直观显示出来，或生成打印报告。
6)实现主井提升系统卸载实时监控功能，判断箕斗卸载后内部有无粘煤现象，一旦发生，立即预警，避免二次装载的重大事故。
7)判断钢丝绳张力自动平衡首绳悬挂装置张力油缸是否因泄漏等原因发生伸缩到头现象，如有及时预警，避免因提升钢丝绳受力不均而发生的断绳事故。通过油压与荷重信号的对比分析，对悬挂装置的健康状态进行评价，给出检修建议，确保悬挂装置安全工作。
8)通过实时张力测量曲线，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)采用无线充电系统，为采集发射器供电，做到电池免维护，减轻维护的劳动强度，保障长期在线工作；
10）基于油压、荷重、振动加速度等多源信息融合对刚性罐道运行平稳性、柔性罐道横摆状态进行评价，并给出检修建议；
11）通过张力曲线趋势分析对尾绳断绳情况进行预警，判断出尾绳能否继续使用；
12）能够对卡罐、松绳等危险载荷进行诊断和预警。
八、产品特点
1、监测装置安装后不影响容器现有运行条件，不会影响换绳、调绳以及检修查验工作；
2、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对提升绳无损伤的危险；
3、张力监测装置适用于刚性和柔性两种罐道形式，且适用于塔式和落地时两种多绳摩擦提升系统；
4、应至少采用两种张力检测方式，以提高传感器信息源的冗余性，提高监测可靠性；
5、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；
6、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技术参数；
7、实现数据云端上传，且应具有远程诊断功能，由制造商提供至少每年2次的远程诊断服务;
8、设定超载吨位数值及智能判断，超载后有声光报警；
9、监测数据实时保存，历史数据至少保存12个月。
10、具有密码登录和权限分配功能，为不同操作人员赋予不同的操作权限；
11、具有监测装置故障自检功能，一旦出现设备自身故障，明确指示出故障源。