专利名称：摩擦式提升机钢丝绳张力检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种矿山机电液一体化控制领域的钢丝绳张力检测装置，尤其涉及一种摩擦式提升机钢丝绳张力检测装置。
背景技术：
国内外大中型煤矿均设计有主副井提升系统，副井提升系统用来提升煤矿井下使用的各种材料、工具、设备、矸石以及作业人员等，主井用来提升井下回采出来的煤炭有益矿产。摩擦式提升机因其过小的摩擦滚筒与钢丝绳直径、更高的安全系数、紧凑的整套设备等优点而在矿山提升中得到了广泛应用。摩擦式提升机属于位式机械设备，在摩擦滚筒上搭覆多根钢丝绳，钢丝绳两端连接提升容器，依靠和摩擦滚筒衬垫之间的摩擦力带动提升容器上下反复运行。在副井摩擦式提升机中，提升容器通常被称为罐笼，罐笼有单层和双层之分，罐笼层间用来装载各种煤矿井下使用的材料、设备、车辆等，同时肩负煤矿井下的作 业人员上下等提升任务。由于摩擦式提升机存在多根钢丝绳，受钢丝绳材料、制造工艺、摩擦滚筒绳槽直径、钢丝绳安装误差、钢丝绳蠕动量偏差等因素影响，各钢丝绳之间的张力很难保持一致，同时受摩擦式提升机驱动功率、钢丝绳安全系数以及摩擦滚筒与钢丝绳之间的摩擦力大小受一定因素限制，摩擦式提升机摩擦滚筒单侧最大载重量和两侧载重差也有一定的安全限值。因此，《煤矿安全规程》第382条规定提升机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。《煤矿安全规程》第423条规定摩擦式提升机任一根提升钢丝绳的张力与平均张力之差不得超过±10%。也就是说，摩擦式提升机不仅不能超载，而且各钢丝绳之间的张力差不能偏大，否则会发生钢丝绳过快老化、滑绳、断绳等重大事故。目前，我国矿山行业摩擦式提升机普遍采用了全液压自动平衡装置连接钢丝绳和提升容器，依靠相互沟通的平衡油缸来调整各钢丝绳的长度，用来平衡各钢丝绳的张力差值。全液压自动平衡装置的平衡油缸利用连接油管联通，利用帕斯卡定律来平衡各钢丝绳之间的张力差值，但其中一个或两个平衡油缸的活塞经常会达到极限位置，出现无法平衡钢丝绳张力差值的现象，引起钢丝绳之间受力不均衡问题，严重时会引起钢丝绳过快老化、断绳事故。一旦摩擦式提升机全液压自动平衡装置的某一个平衡油缸活塞达到了极限位置，必须立即停止下来对所有平衡油缸进行重新分配油压，确保每一个平衡油缸的活塞都不处于极限位置，保障摩擦式提升机钢丝绳张力差值不会超限。因此，检测摩擦式提升机钢丝绳的张力以及张力差值变得极为重要。中国发明专利“多绳摩擦提升机钢丝绳张力测控系统”(专利号ZL200720093106. 6 ;授权公告号CN201002900Y)利用载荷传感器固定在提升机液压调绳装置的滑动垫块上或通过液压调绳油缸液压力检测钢丝绳张力，判断钢丝绳张力和单侧张力总和。在井下和地面分别设置无线接收装置，解决无线信号无法在井筒中传输的问题。中国发明专利申请“多绳提升机钢绳张力自动平衡装置”(专利号ZL90105060. I ;申请公告号CN1054952A)介绍了一种机械式多绳提升机钢绳张力自动平衡
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中国发明专利申请“多绳提升机钢丝绳张力检测方法及其装置”(专利号ZL200910227802. 5 ;申请公告号CN101726383A)介绍了一种通过击打钢丝绳产生横波，利用加速度传感器拾取钢丝绳波动信号计算横波传导速度来计算钢丝绳张力的检测方法与装置。中国发明专利“钢丝绳张力动态测试装置”(专利号ZL 94204275. I ;授权公告号CN2185433Y)介绍了利用通过推进机构加压，推进压轮挤压钢丝绳，在压轮组安装传感器来检测钢丝绳张力的装置。中国发明专利申请“钢丝绳张力平衡油缸位置及提升载荷监测系统”(专利号ZL200810016166. 7 ;申请公告号CN 101279688A)介绍了利用位移传感器检测平衡油缸位置，利用液压传感器检测钢丝绳张力，利用无线传输信号的方式来判断钢丝绳张力平衡油缸位置和张力的系统。 中国发明专利“含有载荷传感器的钢丝绳调绳装置”(专利号ZL200720093107. O ;授权公告号CN 201002910Y)介绍了一种把压电或应变式传感器固定在钢丝绳液压调绳装置的滑块上来检测钢丝绳张力的装置。中国发明专利“含有载荷传感器的钢丝绳调绳装置”(专利号ZL200620165513. 9 ;授权公告号CN 200992453Y)利用液压传感器检测钢丝绳张力，判断钢丝绳张力和单侧张力总和，在井下和地面分别设置无线接收装置，解决无线信号无法在井筒中传输的问题。中国发明专利“提升机钢丝绳张力传感器”(专利号ZL 92224739. O ;授权公告号CN 2134383Y)介绍了一种利用扩散硅为应变元件，可应用于检测提升机钢丝绳张力的传感器。中国发明专利申请“提升机钢丝绳张力在线检测装置”(专利号ZL 94115452. I ；申请公告号CN 1105755A)介绍了利用测力传感器，信号经过调制，利用钢丝绳作为传导介质的张力在线检测装置。中国发明专利“一种提升机载荷监测系统”(专利号ZL 200620071373. 9 ;授权公告号CN 2902992Y)介绍了一种利用防水的传感器检测钢丝绳张力，通过在井下和地面分别设置无线接收装置，利用无线传输监测提升机载荷的系统。中国发明专利申请“一种在线检测载重的矿井提升机附加启动力矩给定方法”(专利号=ZL 201110238012. 4 ;申请公告号CN 110311023A)介绍了利用拉力传感器测量钢丝绳的实时张力，以此确定负载重量，通过无线传输进行运算，得到需要叠加的附加启动力矩信号，通过上位机综合启动力矩信号和附加启动力矩信号，设定叠加力矩对应的叠加电流信号并判断机械闸的开断，保证电动机启动。目前，国内科研工作者研制了多种方法的摩擦式提升机钢丝绳张力检测
装置，因为摩擦式提升机的提升容器为移动器件，只能采用无线检测的方法，但由于井筒中安装有金属井架，很多无线检测方式很难凑效，因此目前还没有形成高可靠性、成熟的
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发明内容
本发明的目的是提供一种摩擦式提升机钢丝绳张力检测装置，通过检测全液压自动平衡装置的平衡油缸极限位置来判断钢丝绳张力差值的不平衡度，通过累加各钢丝绳的张力和，计算摩擦式提升机的提升载重和摩擦式提升机载重差，通过动态检测摩擦式提升机运行过程中钢丝绳的张力和变化量，判断摩擦式提升机提升容器在井筒中运行的平稳性，改变现有技术的不足。为实现上述目的，本发明采用的技术方案为
一种摩擦式提升机钢丝绳张力检测装置，包括摩擦滚筒、钢丝绳、两个罐笼，钢丝绳搭在摩擦滚筒上，钢丝绳的两端连接两个罐笼，平衡绳两端连接在两个罐笼的下端，其特征是两个全液压自动平衡装置分别安装在两个罐笼上，两个全液压自动平衡装置分别连接钢丝绳的两端，两个钢丝绳张力发送部分分别安装在两个罐笼上，钢丝绳张力接收部分安装在提升机房内，基地电台连接漏泄电缆，漏泄电缆连接终端盒，漏泄电缆的头位于井下，基地电台通过天线向钢丝绳张力接收部分转发处理后的无线信号；所述装置的数据处理部分由电源、人机界面、到位开关、信号开关、控制开关、可编程控制器组成，完成摩擦式提升机钢丝绳张力数据的处理，完成对摩擦式提升机到位位置、运行状态检测和断电控制。根据所述的摩擦式提升机钢丝绳张力检测装置，其特征是所述的全液压自动平 衡装置包括四个液压传感器、四个平衡油缸、四个活塞杆，四个平衡油缸上设有四个安装孔、四个进油孔，四个液压传感器安装在四个安装孔上，连接油管.连接四个进油孔，四个钢丝绳连接四个活塞杆；四个安装孔与四个进油孔的距离为允许的最小极限距离。根据所述的摩擦式提升机钢丝绳张力检测装置，其特征是所述全液压自动平衡装置的连接油管上安装四个截止阀，所有的连接油管汇总在一根总的油管上，连接油管汇总的管道上安装总截止阀。根据所述的摩擦式提升机钢丝绳张力检测装置，其特征是所述全液压自动平衡装置可以检测出摩擦式提升机钢丝绳的张力差和张力和；当有四个活塞中的一个达到四个安装孔中任意一个的位置时，四个液压传感器中的一个数据会出现突变，此时钢丝绳处于不平衡状态；当每个活塞都未达到安装孔位置时，所述全液压自动平衡装置的所有平衡油缸处于自动调整状态，所有液压传感器数值累加，计算摩擦式提升机的提升载重和提升载重差。根据所述的摩擦式提升机钢丝绳张力检测装置，其特征是所述钢丝绳张力发送部分由多路开关、放大滤波、模数转换、单片机调频、功放发射、发射天线电路组成，完成全自动平衡装置的每个平衡油缸张力数据的无线发送。根据所述的摩擦式提升机钢丝绳张力检测装置，其特征是所述钢丝绳张力接收部分由多路开关、放大滤波、数模转换、单片机解调、接收放大、接收天线电路组成，完成全自动平衡装置的每个平衡油缸张力数据的无线接收功能。根据所述的摩擦式提升机钢丝绳张力检测装置，其特征是所述漏泄电缆沿井筒全长布置，实现摩擦式提升机钢丝绳张力数据在任何位置都能有效的传输。本发明的优点效果在于本发明专利在全液压自动平衡装置的平衡油缸的极限位置加工液压传感器安装孔，利用液压传感器数据的突变，有效判断摩擦式提升机平衡油缸活塞处于极限位置，由此定义了摩擦式提升机钢丝绳处于不平衡状态；在金属罐道井筒中敷设漏泄电缆，实现了特定环境下无线信号的有效传输，满足了摩擦式提升机运行过程中动态张力的检测，实现了摩擦式提升机提升容器在金属罐道中运行状态的检测，在线实时反映了金属罐道接头有无突出、提升容器有无卡滞等现象；利用摩擦式提升机全液压自动平衡装置的平衡油缸张力数据的累加，实现了摩擦式提升机载重和载重差的检测，避免了摩擦式提升机超载和超载重差提升。本发明中的检测装置有效可靠，简单可行，检测精度高，控制性能可靠，具有极大的推广应用性。本发明既可应用于矿山副井摩擦式提升机上，也可应用于矿山主井摩擦式提升机以及其它依靠钢丝绳作摩擦传动的机械设备上。
图I是本发明的摩擦式提升机钢丝绳张力检测系统示意图。图2是本发明的全液压自动平衡装置钢丝绳张力检测系统示意图。图3是本发明的钢丝绳张力传输与处理系统电气原理图。图4是本发明的摩擦式提升机钢丝绳张力检测判断流程图。 附图中1 :摩擦滚筒；2、2. 1、2. 2、2. 3、2. 4:钢丝绳；3、6:全液压自动平衡装置；3. 1,3. 2,3. 3,3. 4 :液压传感器；3. 5 :连接装置；3. 6,3. 11,3. 18,3. 19 :平衡油缸；3. 7、3. 10,3. 16,3. 17 :活塞杆；3. 8,3. 12,3. 20,3. 21 :活塞；3. 9,3. 13,3. 14,3. 15 :进油孔;3. 22,3. 23,3. 24,3. 25 :截止阀；3. 26 :总截止阀；3. 27 :连接油管；3. 28,3. 29,3. 30,3. 31 安装孔；4、5 :罐笼；7、8 :钢丝绳张力发送部分；7. I :多路开关；7. 2 :放大滤波；7. 3 :模数转换；7. 4 :单片机调频；7. 5 :功放发射；7. 6 :发射天线电路；9 :基地电台；10 :平衡绳；11 漏泄电缆；12 :下井口 ；13 :上井口 ；14 :提升机房；15 :钢丝绳张力接收部分；15. I :多路开关；15. 2 :放大滤波；15. 3 :数模转换；15. 4 :单片机解调；15. 5 :接收放大；15. 6 :接收天线电路；16 :终端盒；17 :电源；18 :人机界面；19 :到位开关；20 :信号开关；21 :控制开关；22 天线；23 :可编程控制器；24 :到位开关。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明
本发明如图1、2、3所示，一种摩擦式提升机钢丝绳张力检测装置，包括摩擦滚筒I、钢丝绳2、两个罐笼4、5，钢丝绳2搭在摩擦滚筒I上，钢丝绳2的两端连接两个罐笼4、5，平衡绳10两端连接在两个罐笼4、5的下端，其特征是两个全液压自动平衡装置3、6分别安装在两个罐笼4、5上，两个全液压自动平衡装置3、6分别连接钢丝绳2的两端，两个钢丝绳张力发送部分7、8分别安装在两个罐笼4、5上，钢丝绳张力接收部分安装在提升机房14内，基地电台9连接漏泄电缆11，漏泄电缆11连接终端盒16，漏泄电缆11的头位于井下，基地电台9通过天线22向钢丝绳张力接收部分15转发处理后的无线信号；所述装置的数据处理部分由电源17、人机界面18、到位开关19、信号开关20、控制开关21、可编程控制器23组成，完成摩擦式提升机钢丝绳张力数据的处理，完成对摩擦式提升机到位位置、运行状态检测和断电控制。根据所述的摩擦式提升机钢丝绳张力检测装置，其特征是所述的全液压自动平衡装置3包括四个液压传感器3. 1、3. 2、3. 3、3.4、四个平衡油缸3.6、3. 11,3. 18、3. 19、四个活塞杆3. 7、3. 10,3. 16,3. 17，四个平衡油缸3. 6、3. 11,3. 18,3. 19上设有四个安装孔 3. 28,3. 29,3. 30,3. 31、四个进油孔 3. 9,3. 13,3. 14,3. 15，四个液压传感器 3. 1,3. 2、3. 3、3. 4安装在四个安装孔3. 28,3. 29,3. 30,3. 31上，连接油管3. 27连接四个进油孔3. 9、3. 13,3. 14,3. 15，四个钢丝绳 2. 1、2. 2、2. 3、2. 4 连接四个活塞杆 3. 7、3. 10,3. 16,3. 17 ;四个安装孔3. 28,3. 29,3. 30,3. 31与四个进油孔3. 9,3. 13,3. 14,3. 15的距离为允许的最小极限距离。根据所述的摩擦式提升机钢丝绳张力检测装置，其特征是所述全液压自动平衡装置3的连接油管3. 27上安装四个截止阀3. 22,3. 23,3. 24,3. 25，所有的连接油管3. 27汇总在一根总的油管上，连接油管3. 27汇总的管道上安装总截止阀3. 26。根据所述的摩擦式提升机钢丝绳张力检测装置，其特征是所述全液压自动平衡装置3可以检测出摩擦式提升机钢丝绳2. 1、2.2、2.3、2.4的张力差和张力和；当有四个活塞3. 8、3· 12,3. 20、3· 21中的一个达到四个安装孔3. 28,3. 29,3. 30,3. 31中任意一个的位置时，四个液压传感器3. I、3. 2,3. 3,3. 4中的一个数据会出现突变，此时钢丝绳2处于不平衡状态；当每个活塞3. 8、3. 12,3. 20,3. 21都未达到安装孔3. 28,3. 29,3. 30,3. 31位置时，所述全液压自动平衡装置3的所有平衡油缸3. 6、3. 11,3. 18,3. 19处于自动调整状态，所有液压传感器3. 1、3. 2、3. 3、
3.4数值累加，计算摩擦式提升机的提升载重和提升载重差。根据所述的摩擦式提升机钢丝绳张力检测装置，其特征是所述钢丝·绳张力发送部分7由多路开关7. I、放大滤波7. 2、模数转换7. 3、单片机调频7. 4、功放发射7. 5、发射天线电路7. 6组成，完成全自动平衡装置的每个平衡油缸3. 6,3. 11,3. 18,3. 19张力数据的无线发送。根据所述的摩擦式提升机钢丝绳张力检测装置，其特征是所述钢丝绳张力接收部分15由多路开关15. I、放大滤波·15. 2、数模转换15. 3、单片机解调15. 4、接收放大15. 5、接收天线电路15. 6组成，完成全自动平衡装置的每个平衡油缸3. 6,3. 11,3. 18,3. 19张力数据的无线接收功能。根据所述的摩擦式提升机钢丝绳张力检测装置，其特征是所述漏泄电缆11沿井筒全长布置，实现摩擦式提升机钢丝绳2. 1,2. 2,2. 3,2. 4张力数据在任何位置都能有效的传输。本发明的工作原理如下所示图I是本发明的摩擦式提升机钢丝绳张力检测系统示意图，图I中，摩擦滚筒I周边搭覆钢丝绳2，钢丝绳2两端通过全液压自动平衡装置3、6连接罐笼4、5，依靠钢丝绳2与摩擦滚筒I之间的摩擦力带动罐笼4、5上下往复运行；钢丝绳2搭覆在摩擦滚筒I上，依靠与摩擦滚筒I之间的摩擦力带动罐笼4、5上下往复运行；全液压自动平衡装置3、6分别连接钢丝绳2和罐笼4、5 ;罐笼4、5为摩擦式提升机提升容器，双层空间，用来装载各种煤矿井下使用的材料、设备、车辆、作业人员等，沿井筒罐道上下往复运行；钢丝绳张力发送部分7、8分别发送罐笼4、5的钢丝绳张力数据；基地电台9为漏泄通讯系统的中心，用来接收钢丝绳张力发送部分7、8的无线信号，向钢丝绳张力接收部分15转发处理后的无线信号；平衡绳10连接在罐笼4、5的底部，用来平衡因提升行程而造成的钢丝绳重量差值；漏泄电缆(11)为无线信号传输的信道；下井口 12安装有平台，用来承接运行到井底的罐笼4、5载重；上井口 13安装有平台，用来承接运行到地面的罐笼4、5载重；提升机房14为摩擦式提升机操作空间，同时用来安装钢丝绳张力传输与处理装置和钢丝绳张力接收部分15。本发明专利以副井四绳摩擦式提升机提升容器为双层罐笼为例说明，摩擦式提升机属于位式机械设备，在摩擦滚筒I上搭覆多根钢丝绳2. I、2. 2、2. 3、2. 4，钢丝绳2. I、2. 2、2.3,2.4两端通过全液压自动平衡装置3、6分别连接罐笼4、5，依靠和摩擦滚筒I之间的摩擦力带动罐笼4、5上下反复运行。当罐笼4运行至上井口 13时，即为地面，地面设有承接装置，将地面载重装入罐笼4或将罐笼4内的载重导出到地面，罐笼4到达上井口 13时，罐笼5正处于下井口 12，即为井底，井底设有承接装置，将井底载重装入罐笼4或将罐笼4内的载重导出到井底。罐笼4、5具有双层空间，即罐笼4、5都具有上下层，当罐笼4的上层空间到达上井口 13时，罐笼5的下层空间正好到达下井口 12，当罐笼4的下层空间到达上井口 13时，罐笼5的上层空间正好到达下井口 12。为满足安全要求，摩擦式提升机摩擦滚筒I每侧的提升载重和两侧的提升载重差值均不能超限，即罐笼4、5的载重和载重差均不能超限，否则钢丝绳2. 1,2. 2,2. 3,2. 4就会发生疲劳过快、断开、在摩擦滚筒I上滑动等事故。罐笼4、5在金属罐道中运行时，金属罐道接头错位、金属罐道松动以及罐笼4、5内的载重不均衡偏沉时，均会出现摩擦滚筒I 一侧的提升载重超限现象，以至于出现摩擦滚筒I两侧的载重差超限现象。以罐笼4钢丝绳2. 1,2. 2,2. 3,2. 4张力检测为例说明，全液压自动平衡装置3上的液压传感器3. 1,3. 2,3. 3,3. 4检测到的平衡油缸3. 6,3. 11,3. 18,3. 19压力，分别代表了钢丝绳2. 1,2. 2,2. 3,2. 4的张力，钢丝绳2. 1,2. 2,2. 3,2. 4张力平均值和每一根钢丝绳张力相减，就代表了钢丝绳2. 1,2. 2,2. 3,2. 4张力差，钢丝绳2. 1,2. 2,2. 3、
2.4的张力累加，就代表了罐笼4所在摩擦滚筒I这一侧的提升载重，摩擦滚筒I两侧的提升载重相减，就代表了摩擦式提升机的提升载重差。全液压自动平衡装置3上的液压传感器3. 1,3. 2,3. 3,3. 4检测到钢丝绳2. 1,2. 2,2. 3,2. 4张力，通过钢丝绳张力发送部分7调制为无线信号，以漏泄电缆11为信道，有线传输给基地电台9，基地电台9再次调制无线信·号，无线传输给安装于提升机房14内的钢丝绳张力接收部分15，经过解调输出模拟信号给可编程控制器23，完成钢丝绳张力数据的计算处理。利用漏泄电缆11，实现了罐笼4沿金属井筒全行程的钢丝绳2. 1,2. 2,2. 3,2. 4张力检测。图2是本发明的全液压自动平衡装置钢丝绳张力检测系统示意图，图2中以全液压自动平衡装置3的张力检测为例说明，全液压自动平衡装置6的张力检测与全液压自动平衡装置3的张力检测原理相同。液压传感器3. 1、3.2、3.3、3.4用来检测平衡油缸3.6、
3.11、3· 18,3. 19内的液体压力，以此分别换算钢丝绳2. 1,2. 2,2. 3,2. 4的张力；连接装置
3.5为等腰三角形钢板，底边和平衡油缸3. 6、3. 11,3. 18,3. 19连接，底边的对角和罐笼4连接；活塞杆3. 7、3. 10,3. 16,3. 17分别连接钢丝绳2. 1、2. 2、2. 3、2. 4和平衡油缸3. 6、3. 11、
3.18,3. 19 ;活塞 3. 8,3. 12,3. 20,3. 21 分别通过平衡油缸 3. 6,3. 11,3. 18,3. 19 内的液体，承受钢丝绳2. 1、2. 2、2. 3、2. 4的张力；进油孔3. 9、3. 13,3. 14,3. 15通过连接油管27，保持平衡油缸3. 6,3. 11,3. 18,3. 19之间的液体联通；截止阀3. 22,3. 23,3. 24,3. 25能够分别关闭平衡油缸3.6、3. 11,3. 18,3. 19油路，全液压自动平衡装置3处于动态调整钢丝绳2. I、
2.2,2. 3,2. 4的张力过程中，处于打开状态，特殊情况下可以关闭；平衡油缸3. 6,3. 11、
3.18,3. 19之间液体联通，通过调整活塞3. 8、3. 12,3. 20、3. 21行程来调整钢丝绳2. 1、2. 2、
2.3、2. 4的张力大小。图2以全液压自动平衡装置3所连接的钢丝绳2. 1,2. 2,2. 3,2. 4的张力检测为例说明，平衡油缸3. 6,3. 11,3. 18,3. 19通过进油孔3. 9,3. 13,3. 14,3. 15、连接油管27构成相同液压回路，当所有活塞3. 8,3. 12,3. 20,3. 21与所在的进油孔3. 9,3. 13,3. 14,3. 15之间充满液体时，钢丝绳2. 1,2. 2,2. 3,2. 4的张力基本是一致的，差值仅仅是平衡油缸3. 6、
3.11,3. 18,3. 19之间的液体流通阻力。摩擦式提升机在运行过程中，其中一个或两个平衡油缸3. 6、3. 11,3. 18,3. 19的活塞3. 8、3. 12,3. 20、3. 21会达到极限位置，此时连接达到极限位置的平衡油缸钢丝绳张力就超过了张力差，引起钢丝绳2. 1,2. 2,2. 3,2. 4之间的受力不均衡。为及时检测出达到极限位置的平衡油缸，即及时检测出钢丝绳张力差超限现象，以钢丝绳2. I的张力检测为例说明钢丝绳张力差的检测判断过程，为避免平衡油缸3. 6的活塞3. 8达到极限位置，在活塞3. 8与进油孔3. 9之间设定安全距离，在设定的安全距离边界线上设计液压传感器3. I的安装孔3. 28，一旦活塞3. 8与进油孔3. 9之间的距离达到了设定的安全值，则液压传感器3. I的安装孔3. 28不再与平衡油缸3. 6内的液体联通，液压传感器3. I的安装孔3. 28内残存的液体压力迅速回零，液压传感器3. I的压力迅速回零定义为活塞3. 8达到极限位置，及认为钢丝绳2. I张力超限，这样更有力地平衡钢丝绳2. 1、2.2、2.3、2.4之间的张力。一旦液压传感器3. I的压力迅速回零，就认为活塞3. 8达到极限位置，即判定钢丝绳2. I张力超限，则钢丝绳张力传输与处理系统进行报警，即必须立即停止下来对所有平衡油缸进行重新分配油压，确保每一个平衡油缸的活塞都不处于极限位置，保障摩擦式提升机钢丝绳张力差值不会超限。图3是本发明的钢丝绳张力传输与处理系统电气原理图，钢丝绳张力发送部分7完成液压传感器3. 1,3. 2,3. 3,3. 4的数据调制处理和无线发送，多路开关电路7. I实现液压传感器3. 1,3. 2,3. 3,3. 4的数据分时传输；放大滤波电路7. 2对液压传感器3. 1,3. 2、
3.3,3. 4的微弱信号进行放大，同时滤除波纹；模数转换电路7. 3对放大滤波电路7. 2输出 信号进行数字化处理；单片机调频电路7. 4对模数转换电路7. 3的数字化信号调制成一定频率的振荡信号；功放发射电路7. 5放大单片机调频电路7. 4输出的振荡信号，并通过发射天线电路7. 6进行无线输出，形成交变电磁场；漏泄电缆11沿摩擦式提升机井筒全线敷设，为钢丝绳张力发送部分7的无线信号传输信道，传输给基地电台9 ;终端盒16为漏泄电缆11的匹配阻抗；基地电台9处理漏泄电缆11传输过来的信号，同时再次进行调制处理，通过天线22发送给钢丝绳张力接收部分15 ;钢丝绳张力接收部分15对液压传感器3. 1,3. 2、
3.3,3. 4的数据解调处理和模拟输出；接收放大电路15. 5对接收天线电路15. 6接收到的无线信号进行放大处理；单片机解调电路15. 4解调出液压传感器3. 1,3. 2,3. 3、3. 4的数字化信号；数模转换电路15. 3将单片机解调电路15. 4解调出的数字化信号进行模拟化；放大滤波电路15. 2对数模转换电路15. 3的模拟量进行放大，滤除波纹；多路开关15. I将最终还原后的液压传感器3. I、3. 2、3. 3、3. 4数据传输给可编程控制器23的FX2N-4AD模块；交流220V电源17输入给钢丝绳张力传输与处理装置的可编程控制器23，作为供电电源；人机界面18为F940G0T触摸屏，通过编程，与可编程控制器23通讯，显示、存储摩擦式提升机钢丝绳张力的各种状态数据；罐笼4上井口 13到位开关19安装于上井口 13处，为罐笼4提升到上井口 13地面的到位信号，当罐笼4层间与上井口 13地面水平时动作，罐笼4提升到上井口 13到位，也就是罐笼5下放到下井口 12井底的到位信号；信号开关20为罐笼4、5的运行状态信号；控制开关21为摩擦式提升机超载重、超载重差和钢丝绳张力超限控制信号，动作时断开摩擦式提升机主电路，防止摩擦式提升机超载重、超载重差和钢丝绳张力超限运行；可编程控制器23型号为FX2N-32MT，包括两块FX2N-4AD四通道模拟输入模块，完成摩擦式提升机钢丝绳张力数据的检测处理以及相关控制功能；罐笼5上井口 13到位开关24安装于上井口 13处，为罐笼5提升到上井口 13地面的到位信号，当罐笼5层间与上井口 13地面水平时动作，罐笼5提升到上井口 13到位，也就是罐笼4下放到下井口 12井底的到位信号。图3中以罐笼4所连接的钢丝绳2. 1、2.2、2.3、2.4张力检测为例说明，罐笼5所连接的钢丝绳2. I、2. 2、2. 3、2. 4张力检测与罐笼4所连接的钢丝绳2. I、2. 2、2. 3、2. 4的张力检测原理相同。液压传感器3. 1,3. 2,3. 3,3. 4的检测数据经过多路开关电路7. I、放大滤波电路7. 2、模数转换电路7. 3、单片机调频电路7. 4、功放发射电路7. 5、发射天线电路7. 6进行无线发射，经过漏泄电缆11信道，传输给基地电台9，基地电台9再次进行信号调制，通过天线22、接收天线电路15. 6、接收放大电路15. 5、单片机解调电路15. 4、数模转换电路15. 3、放大滤波电路15. 2、多路开关15. I将液压传感器3. 1、3. 2、3. 3、3. 4数据还原，传输给可编程控制器23的FX2N-4AD模块，进行分析计算处理。图4是本发明的摩擦式提升机钢丝绳张力检测判断流程图，钢丝绳张力传输与处理系统送电后，可编程控制器23首先进行初始化，然后检测罐笼4或5是否到位，如果罐笼4或5没有到位，则钢丝绳张力传输与处理系统分别计算罐笼4、5载重，检测摩擦滚筒I两侧载重是否发生突变。如果罐笼4或5到位，此时罐笼4、5分别在上井口 13或下井口 12进行装载或卸载，则钢丝绳张力传输与处理系统分别计算罐笼4、5载重，然后计算罐笼4、5载重差和摩擦滚筒I两侧载重是否超过最大允许载重。如果摩擦滚筒I两侧载重超过最大允许载重，则钢丝绳张力传输与处理系统进行报警，并且断开提升机控制回路。如果摩擦滚筒I两侧载重不超过最大允许载重，则钢丝绳张力传输与处理系统继续计算罐笼4、5载重差，在罐笼4、5载重差不超提升机允许载重差的条件下，提升机发出运行信号，罐笼4、5处 于运行状态，提升机发出换层信号，罐笼4、5的另外两个层间还可以继续装载或卸载，此时钢丝绳张力传输与处理系统重复计算罐笼4、5载重和载重差步骤，在载重差不超提升机允许载重差的条件下，提升机发出运行信号，罐笼4、5处于运行状态，在载重差超提升机允许载重差的条件下，提升机仍旧允许发出换层信号，罐笼4、5进行调载，直至罐笼4、5载重差在提升机允许载重差的条件下，但不允许发出运行信号。罐笼4、5换层重新装载或卸载后，钢丝绳张力传输与处理系统再次计算罐笼4、5载重，如果摩擦滚筒I两侧载重超过最大允许载重，则钢丝绳张力传输与处理系统进行报警，并且断开提升机控制回路。一旦罐笼4、5上下运行后，钢丝绳张力传输与处理系统周期性计算摩擦滚筒I两侧载重是否发生突变，每个罐笼4、5突变数据超过自身载重数据土 10%时，则认为罐笼4、5运行过程中受到卡滞、碰撞、摩擦阻力增大等因素，瞬间突变数据进行报警并进行记录，提醒有关人员进行相关检查，突变数据持续发生进行报警并断开提升机控制回路。本发明专利在全液压自动平衡装置的平衡油缸的极限位置加工液压传感器安装孔，利用液压传感器数据的突变，有效判断摩擦式提升机平衡油缸活塞处于极限位置，由此定义了摩擦式提升机钢丝绳处于不平衡状态；在金属罐道井筒中敷设漏泄电缆，实现了特定环境下无线信号的有效传输，满足了摩擦式提升机运行过程中动态张力的检测，实现了摩擦式提升机提升容器在金属罐道中运行状态的检测，在线实时反映了金属罐道接头有无突出、提升容器有无卡滞等现象；利用摩擦式提升机全液压自动平衡装置的平衡油缸张力数据的累加，实现了摩擦式提升机载重和载重差的检测，避免了摩擦式提升机超载和超载重差提升。本发明中的检测装置有效可靠，简单可行，检测精度高，控制性能可靠，具有极大的推广应用性。本发明既可应用于矿山副井摩擦式提升机上，也可应用于矿山主井摩擦式提升机以及其它依靠钢丝绳作摩擦传动的机械设备上。上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和保护范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围。
权利要求
1.一种摩擦式提升机钢丝绳张力检测装置，包括摩擦滚筒(I)、钢丝绳(2)、两个罐笼(4、5)，钢丝绳(2)搭在摩擦滚筒(I)上，钢丝绳(2)的两端连接两个罐笼(4、5)，平衡绳(10)两端连接在两个罐笼(4、5)的下端，其特征是两个全液压自动平衡装置(3、6)分别安装在两个罐笼(4、5)上，两个全液压自动平衡装置(3、6)分别连接钢丝绳(2)的两端，两个钢丝绳张力发送部分(7、8)分别安装在两个罐笼(4、5)上，钢丝绳张力接收部分安装在提升机房(14)内，基地电台(9)连接漏泄电缆(11)，漏泄电缆(11)连接终端盒(16)，漏泄电缆(11)的头位于井下，基地电台(9)通过天线(22)向钢丝绳张力接收部分(15)转发处理后的无线信号；所述装置的数据处理部分由电源(17)、人机界面(18)、到位开关(19)、信号开关(20)、控制开关(21)、可编程控制器(23)组成，完成摩擦式提升机钢丝绳张力数据的处理，完成对摩擦式提升机到位位置、运行状态检测和断电控制。
2.根据权利要求I所述的摩擦式提升机钢丝绳张力检测装置，其特征是所述的全液压自动平衡装置(3)包括四个液压传感器(3. 1,3. 2,3. 3,3. 4)、四个平衡油缸(3. 6,3. 11、3. 18,3. 19)、四个活塞杆(3. 7,3. 10,3. 16,3. 17)，四个平衡油缸(3. 6,3. 11,3. 18,3. 19)上设有四个安装孔(3. 28,3. 29,3. 30,3. 31)、四个进油孔(3. 9,3. 13,3. 14,3. 15)，四个液压传感器(3. 1、3· 2、3· 3、3· 4)安装在四个安装孔(3. 28,3. 29,3. 30,3. 31)上，连接油管(3. 27)连接四个进油孔(3. 9,3. 13,3. 14,3. 15)，四个钢丝绳(2. 1,2. 2,2. 3,2. 4)连接四个活塞杆(3. 7,3. 10,3. 16,3. 17);四个安装孔(3. 28,3. 29,3. 30,3. 31)与四个进油孔(3. 9、3. 13,3. 14,3. 15)的距离为允许的最小极限距离。
3.根据权利要求I或2所述的摩擦式提升机钢丝绳张力检测装置，其特征是所述全液压自动平衡装置(3)的连接油管(3. 27)上安装四个截止阀(3. 22,3. 23,3. 24,3. 25)，所有的连接油管(3. 27)汇总在一根总的油管上，连接油管(3. 27)汇总的管道上安装总截止阀(3. 26)。
4.根据权利要求3所述的摩擦式提升机钢丝绳张力检测装置，其特征是所述全液压自动平衡装置(3)可以检测出摩擦式提升机钢丝绳(2. 1,2. 2,2. 3,2. 4)的张力差和张力和；当有四个活塞(3. 8,3. 12,3. 20,3. 21)中的一个达到四个安装孔(3. 28,3. 29,3. 30、3. 31)中任意一个的位置时，四个液压传感器(3. 1,3. 2,3. 3,3. 4)中的一个数据会出现突变，此时钢丝绳(2)处于不平衡状态；当每个活塞(3. 8、3. 12,3. 20,3.21)都未达到安装孔(3. 28,3. 29,3. 30,3. 31)位置时，所述全液压自动平衡装置(3)的所有平衡油缸(3. 6、3. 11、3. 18,3. 19)处于自动调整状态，所有液压传感器(3. 1、3. 2、3. 3、3. 4)数值累加，计算摩擦式提升机的提升载重和提升载重差。
5.根据权利要求I所述的摩擦式提升机钢丝绳张力检测装置，其特征是所述钢丝绳张力发送部分(7)由多路开关(7. I)、放大滤波(7. 2)、模数转换(7. 3)、单片机调频(7. 4)、功放发射(7. 5)、发射天线电路(7. 6)组成，完成全自动平衡装置的每个平衡油缸(3. 6、3. 11,3. 18,3. 19)张力数据的无线发送。
6.根据权利要求I所述的摩擦式提升机钢丝绳张力检测装置，其特征是所述钢丝绳张力接收部分(15)由多路开关(15. I)、放大滤波(15. 2)、数模转换(15. 3)、单片机解调(15. 4)、接收放大(15. 5)、接收天线电路(15. 6)组成，完成全自动平衡装置的每个平衡油缸(3. 6,3. 11,3. 18,3. 19)张力数据的无线接收功能。
7.根据权利要求I所述的摩擦式提升机钢丝绳张力检测装置，其特征是所述漏泄电缆(11)沿井筒全长布置，实现摩擦式提升机钢丝绳(2. 1,2.2,2.3,2.4)张力数据在任何位置都 能有效的传输。
全文摘要
本发明公开了一种摩擦式提升机钢丝绳张力检测装置，两个全液压自动平衡装置分别安装在两个罐笼上，两个全液压自动平衡装置分别连接钢丝绳的两端，两个钢丝绳张力发送部分分别安装在两个罐笼上，钢丝绳张力接收部分安装在提升机房内，基地电台连接漏泄电缆，漏泄电缆连接终端盒，漏泄电缆的头位于井下，基地电台通过天线向钢丝绳张力接收部分转发处理后的无线信号；所述装置的数据处理部分由电源、人机界面、到位开关、信号开关、控制开关、可编程控制器组成，完成摩擦式提升机钢丝绳张力数据的处理，完成对摩擦式提升机到位位置、运行状态检测和断电控制。用于煤矿实现钢丝绳的检测。
文档编号B66B5/14GK102942088SQ201210517970
公开日2013年2月27日 申请日期2012年12月6日 优先权日2012年12月6日
发明者赵强, 崔成宝, 白文信, 滕勇, 王勇, 王巍, 韩建国, 杜言敏, 陈伟 申请人:枣庄矿业(集团)有限责任公司蒋庄煤矿