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鋼絲繩平均張力測(cè)量設(shè)備研究
發(fā)布時(shí)間:2022-07-19 14:46 文章來(lái)源:未知 文章作者:admin 點(diǎn)擊數(shù):
為滿足《煤礦安全規(guī)程》對(duì)鋼絲繩張力進(jìn)行實(shí)時(shí)量化檢測(cè)的要求,在分析研究國(guó)外鋼絲繩張力檢測(cè)裝置的基礎(chǔ)上,研制開發(fā)了KBG2(25)型鋼絲繩張力檢測(cè)裝置。該裝置利用力電轉(zhuǎn)換原理
為滿足《煤礦安全規(guī)程》對(duì)鋼絲繩張力進(jìn)行實(shí)時(shí)量化檢測(cè)的要求,在分析研究國(guó)外鋼絲繩張力檢測(cè)裝置的基礎(chǔ)上,研制開發(fā)了KBG2(25)型鋼絲繩張力檢測(cè)裝置。該裝置利用力—電轉(zhuǎn)換原理,配備微機(jī)智能儀,可同時(shí)掃描四根鋼絲繩張力,數(shù)據(jù)管理、處理采用微機(jī);可打印輸出數(shù)據(jù)并實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線人機(jī)通信;具有安全報(bào)警功能,能及時(shí)發(fā)現(xiàn)張力超限的鋼絲繩。
1鋼絲繩張力檢測(cè)技術(shù)
1.1鋼絲繩張力檢測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀評(píng)述
根據(jù)鋼絲繩張力測(cè)量原理的不同,鋼絲繩的張力測(cè)量可以分為兩大類型:
1)接觸式鋼絲繩張力測(cè)量
在實(shí)際工程中所采用的鋼絲繩張力檢測(cè)裝置,從原理上講,都是采用接觸式的應(yīng)變測(cè)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(jié)構(gòu)中的直接式檢測(cè)法;另一類是采用檢測(cè)鋼絲繩橫向張力的間接式檢測(cè)法。前一類對(duì)傳感器的強(qiáng)度要求很高,故傳感器靈敏度較低,造成鋼絲繩張力的測(cè)定精度偏低;而后一類除了對(duì)橫向進(jìn)給量要求嚴(yán)格外,有著測(cè)定方法簡(jiǎn)便,測(cè)定精度高,適用范圍廣等很多優(yōu)點(diǎn)。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(cè)量
鋼絲繩是導(dǎo)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(shè)置由磁通源和磁通檢測(cè)元件的監(jiān)測(cè)器。那么當(dāng)鋼絲繩移動(dòng)時(shí),由于其波峰、波谷與磁通源的間距不同,導(dǎo)致其間的磁通密度發(fā)生變化,使檢測(cè)元件輸出聯(lián)系的且與鋼絲繩繩股波相對(duì)應(yīng)的一系列的電壓波形。而鋼絲繩因受力而產(chǎn)生的應(yīng)變,只與檢測(cè)值信號(hào)的高低電平持續(xù)時(shí)間有關(guān),而與鋼絲繩的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及檢測(cè)信號(hào)的頻率等其它因素?zé)o關(guān)。故可以通過(guò)高低電平的持續(xù)時(shí)間測(cè)出鋼絲繩的應(yīng)變,進(jìn)而測(cè)出鋼絲繩的張力。
1.2鋼絲繩張力在線檢測(cè)技術(shù)的分類簡(jiǎn)述
1)標(biāo)記法
標(biāo)記法是在國(guó)內(nèi)、外無(wú)測(cè)力計(jì)問(wèn)世時(shí)調(diào)節(jié)多繩提升鋼絲繩系統(tǒng)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(zhǔn)確的給出每根口鋼絲繩張力值。
2)串彈簧測(cè)力計(jì)法
此種方法是在鋼絲繩中串聯(lián)安裝彈簧測(cè)力計(jì)進(jìn)行測(cè)定。這種方法簡(jiǎn)單易行,便于測(cè)量且用于靜態(tài)測(cè)量較好,但是有一個(gè)致命的缺點(diǎn),就是對(duì)測(cè)力計(jì)的強(qiáng)度要求很高:同時(shí)在鋼絲繩中串入測(cè)量計(jì)不便于鋼絲繩的實(shí)際工程應(yīng)用,而且易因測(cè)力計(jì)強(qiáng)度不夠而造成危險(xiǎn)事故。
3)串測(cè)力傳感器法
將傳感器直接串聯(lián)安裝在鋼絲繩中,在不影響連續(xù)生產(chǎn)的條件下,對(duì)鋼絲繩張力的檢測(cè)轉(zhuǎn)換為對(duì)傳感器壓力的檢測(cè),實(shí)現(xiàn)了在線檢測(cè)功能。但是這種方法增加了傳感器的設(shè)計(jì)與安裝難度,同樣存在由于串聯(lián)傳感器而是鋼絲繩的運(yùn)行存在安全隱患等缺點(diǎn)。
2鋼絲繩張力測(cè)試裝置系統(tǒng)的總體概述
2.1檢測(cè)裝置部分的總體概述
鑒于調(diào)研的實(shí)際情況,我們針對(duì)型號(hào)JKM-3.25/4的多繩摩擦式提升機(jī)進(jìn)行本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。型號(hào)為JKM-3.25/4的主要參數(shù)如表1所示。此外,如果對(duì)現(xiàn)有的檢測(cè)裝置稍加改進(jìn),就可以運(yùn)用其對(duì)多根鋼絲繩的張力檢測(cè),且具有測(cè)力準(zhǔn)確,精度高,在超載或鋼絲繩之間的張力不均勻成度超過(guò)一定的范圍時(shí)還具有報(bào)警的功能。
檢測(cè)系統(tǒng)的組成如下框圖1所示。力傳感器采用的是電阻應(yīng)變片式的,它將鋼絲繩的張力信號(hào)轉(zhuǎn)換成與之成線性關(guān)系的電壓信號(hào)輸出,該電壓信號(hào)之后進(jìn)入信號(hào)的處理裝置進(jìn)行處理。信號(hào)處理裝置采用的是單片機(jī),它主要完成對(duì)輸入的多路信號(hào)進(jìn)行采集,放大、濾波等各種處理和加工等,并根據(jù)需要輸出多種方式的信息,以便使用。本系統(tǒng)的力傳感器是根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需要而自己設(shè)計(jì)自做的檢測(cè)裝置上貼上電阻應(yīng)變片而自行設(shè)計(jì)制作的。在把鋼絲繩的張力轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)之前,通過(guò)該結(jié)構(gòu)已經(jīng)把鋼絲繩的張力轉(zhuǎn)化成了作用在檢測(cè)裝置壓輪上的壓力,這一問(wèn)題將在下一章的鋼絲繩的張力檢測(cè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中解決。
3應(yīng)用效果
2003年3~6月在徐州礦務(wù)集團(tuán)有限公司韓橋煤礦對(duì)KBG2(25)型鋼絲繩張力智能檢測(cè)儀進(jìn)行了工業(yè)性試驗(yàn),分別用于檢測(cè)潘家庵副井多繩摩擦式提升系統(tǒng)的提升鋼絲繩(絞車型號(hào)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(dòng)平衡裝置)和韓橋井單繩提升系統(tǒng)的罐道鋼絲繩。
由于該檢測(cè)儀具有安全報(bào)警功能,能及時(shí)發(fā)現(xiàn)超限張力的鋼絲繩和懸吊設(shè)備,提高了穩(wěn)車和鋼絲繩使用的安全可靠性。由于實(shí)時(shí)在線連續(xù)檢測(cè)不影響設(shè)備和鋼絲繩的正常使用,因此,減少了鋼絲繩安全維護(hù)和檢查時(shí)間,節(jié)省了維護(hù)費(fèi)用。
現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)性試驗(yàn)結(jié)果表明,KBG2(25)型鋼絲繩張力智能檢測(cè)儀使用效果良好,解決了目前國(guó)內(nèi)對(duì)鋼絲繩張力自動(dòng)進(jìn)行連續(xù)動(dòng)、靜態(tài)檢測(cè)的難題,為鋼絲繩安全運(yùn)行提供了可靠保障,取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。該裝置檢測(cè)精度高,響應(yīng)時(shí)間快,檢測(cè)操作簡(jiǎn)便易行,安裝維修簡(jiǎn)單,適應(yīng)性較強(qiáng),能滿足對(duì)使用中的鋼絲繩進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的要求。使用時(shí),不需破壞原繩兩端的連接,只需將力電轉(zhuǎn)換器掛在鋼絲繩上,調(diào)整好給定橫向位移ΔH,接上智能處理儀,即能實(shí)時(shí)、在線顯示和打印被測(cè)鋼絲繩上的張力值,顯示和打印數(shù)據(jù)精度高。經(jīng)實(shí)測(cè)與理論計(jì)算數(shù)據(jù)對(duì)比,誤差不大于3%;響應(yīng)時(shí)間短,一般檢測(cè)兩根鋼絲繩,從開機(jī)至打印出數(shù)據(jù),不超過(guò)60s。
KBG2(25)型鋼絲繩張力智能檢測(cè)儀具有安全報(bào)警功能,能及時(shí)發(fā)現(xiàn)超限張力的鋼絲繩和懸吊設(shè)備,提高了穩(wěn)車和鋼絲繩使用的安全可靠性;實(shí)時(shí)在線連續(xù)檢測(cè)不影響設(shè)備和鋼絲繩的正常使用,減少了鋼絲繩安全維護(hù)和檢查時(shí)間,節(jié)省了維護(hù)費(fèi)用。
目前,KBG2(25)型鋼絲繩張力檢測(cè)儀已在徐州礦務(wù)集團(tuán)有限公司部分礦井推廣使用,效果良好。
結(jié)語(yǔ)
綜上所述,KBG2(25)型鋼絲繩張力檢測(cè)儀具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,可廣泛應(yīng)用于礦山、冶金、索道運(yùn)輸及其它相關(guān)行業(yè)使用鋼絲繩等場(chǎng)合,推廣應(yīng)用前景良好。本系統(tǒng)與傳統(tǒng)的鋼絲繩張力檢測(cè)系統(tǒng)的最大差別在于中間部分信號(hào)轉(zhuǎn)換時(shí)壓輪裝置的應(yīng)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(cè)人員在地面上觀察鋼絲繩的受力情況,并及時(shí)方便地做出調(diào)整,在很大程度上改善了現(xiàn)有鋼絲繩張力檢測(cè)裝置的檢測(cè)效果。
針對(duì)提升機(jī)鋼絲繩張力檢測(cè)系統(tǒng)的具體要求,本文利用單片機(jī)設(shè)計(jì)了人機(jī)界面,通過(guò)它可以完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制以及對(duì)檢測(cè)到的張力數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。
目前,已經(jīng)完成提升機(jī)鋼絲繩張力檢測(cè)系統(tǒng)樣機(jī)的開發(fā)。經(jīng)過(guò)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)和調(diào)試,證明數(shù)據(jù)采集的精度、數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃跃鶟M足了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。
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