CN103057547B - 往复式索道钢绳缠绕故障检测方法及装置 - Google Patents
往复式索道钢绳缠绕故障检测方法及装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明具体公开了往复式索道钢绳缠绕故障检测方法及装置，包括信号产生装置和信号接收装置；所述的信号产生装置包括第一箱体，第一箱体的外壳上设有第一进线口和第一出线孔，第一箱体的内部设有产生信号处理电路；所述的信号接收装置包括第二箱体，第二箱体的外壳上设有第二进线口、第二出线孔，所述的箱体内部设有接收信号处理电路。本发明的检测方法及装置利用钢绳缠绕前后的信号变化来实现判断承载索和牵引索是否缠绕，反应速度快，成本较低，容易实现，有很大的发展前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种往复式索道钢绳缠绕故障检测方法及装置，检测承重钢索与牵引钢索是否发生缠绕故障并给控制台发送停车报警信号，属于检测技术领域。
背景技术
索道作为现代化的空中交通运输工具，具有复杂地形适应性强、克服地面障碍、爬坡能力大等优点，广泛适用于旅游、水电、矿山、煤炭、林业、农业、建筑、冶金等多种行业。在提供方便的同时，索道也伴随着危险。如发生事故，人民生命财产安全将遭受惨重的损失，对当地经济和索道的发展影响很大。因此对于索道的安全检测提出了较高的要求。
往复式索道使用多条钢索，其中用作支持吊车重量的两条承载索是不动的，牵引钢索则负责拉动吊车。受恶劣气候影响或其他原因影响，索道钢绳摆动严重时，致使牵引索与承载索发生缠绕故障，如果不能及时诊断停车，会造成运行失控、绳索拉断、剪切甚至坠落等严重事故。因此针对往复式索道钢绳缠绕故障的检测是必不可少的。
GB12352-2007《客运架空索道安全规范》一文关于电气设备中防雷和接地的规定：索道站房、线路支架、未绝缘的钢绳、机械设备及所有金属构件应直接接地。GB12141-2008《货运架空索道安全规范》一文中也明确规定：除通讯索、信号索之外，其他金属部件都应接地。国外对于双索缠绕检测的装置并不适用于国内钢绳接地的情况，国内针对双索缠绕故障的专用检测装置尚未出现。
发明内容
根据目前国内的实际情况和要求，本发明提供一种往复式索道钢绳缠绕故障检测方法及装置，可方便的连接在现有索道的承载索和牵引索上，其信号发生部分施加信号，通过检测接收信号的变化来判断出牵引索与承载索是否发生缠绕，并向索道控制台发送停车报警信号。
在现有往复式索道的承载索和牵引索一端接地或两端的前提下，为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种往复式索道钢绳缠绕故障检测装置，包括信号产生装置和信号接收装置；所述的信号产生装置包括第一箱体，第一箱体的外壳上设有第一进线口和第一出线孔，第一箱体的内部设有产生信号处理电路；所述的信号接收装置包括第二箱体，第二箱体的外壳上设有第二进线口和第二出线孔，所述的箱体内部设有接收信号处理电路。
所述的产生信号处理电路包括第一电压转换电路、信号产生电路、信号调制电路、功率放大电路和信号输出电路；所述的第一电压转换电路把转换后的电压输送给信号产生电路、信号调制电路、功率放大电路，所述的信号产生电路、信号调制电路、功率放大电路、信号输出电路依次相连；
所述的接收信号处理电路包括第二电压转换电路、信号接收电路、信号滤波电路、调制放大电路、去噪声电路和单片机；所述的第二电压转换电路把转换后的电压输送给信号滤波电路、调制放大电路、去噪声电路和单片机，所述的依次相连信号接收电路、信号滤波电路、调制放大电路、去噪声电路和单片机；
所述的第一电压转换电路通过第一进线口与第一控制台相连，所述的信号输出电路的输出信号经第一出线孔与索道承载索或牵引索相连，给索道钢绳施加信号。
所述的单片机和第二电压转换电路通过第二进线口与索道的第二控制台相连，所述的信号接收电路经第二出线孔与索道承载索或牵引索相连。
所述的检测装置的检测方法，分为三种连接方式，其包括检测装置的信号产生装置和信号接收装置的不同连接方式，两端位置可互换，如下：
对于索道承载索和牵引索一端接地的情况，所述的故障检测装置都连接在接地的一端，信号产生装置施加到靠近索道控制台承载索接地端的一段钢绳上，信号接收装置连接到靠近索道控制台牵引索接地端的一段钢绳上；检测装置工作后，当承载索和牵引索没有缠绕发生时，牵引索上的信号接收装置接收不到信号；当发生缠绕故障时，信号接收装置能够接收到信号，判断有效后向索道控制台发送停车报警信号。
对于索道承载索和牵引索两端接地的情况，所述的故障检测装置分别连接在接地两端的承载索和牵引索上，信号产生装置施加到靠近索道控制台承载索接地端的一段钢绳上，信号接收装置连接到靠近另一端索道控制台牵引索接地端的一段钢绳上；故障检测装置工作后，当承载索和牵引索没有缠绕发生时，牵引索上的信号接收装置能够接收到信号；当发生缠绕故障时，信号接收装置接收到的信号减小，判断有效后向索道控制台发送停车报警信号。
对于索道承载索和牵引索两端接地的情况,所述的故障检测装置分别连接到接地两端的承载索上，信号产生装置施加到靠近索道控制台承载索接地端的一段钢绳上，信号接收装置连接到靠近另一端索道控制台承载索接地端的一段钢绳上；故障检测装置工作后，当承载索和牵引索没有缠绕发生时，牵引索上的接收端能够接收到信号；当发生缠绕故障时，信号接收装置接收到的信号减小，判断有效后向索道控制台发送停车报警信号。
所述的信号产生装置和信号接收装置内部的模块电路是一块PCB电路板。
本发明的有益效果：本发明的检测方法及装置利用钢绳缠绕前后的信号变化来实现判断承载索和牵引索是否缠绕，反应速度快，成本较低，容易实现，有很大的发展前景。经实验证明可直接应用于现有索道上，不影响已有的控制系统及索道运行，该装置连接在靠近索道控制端的钢绳上，方便信号施加和信号提取。进一步提升了往复式索道的安全性能，有效防止了缠绕过程中因发现处理不及时对钢绳磨损及破坏，降低了因钢绳缠绕引发事故的几率，减少了传统人工观测双索缠绕故障的劳动强度，填补了此项技术国内空白。
索道控制台通过进线口连接到电压转换电路为检测装置提供电源。信号产生装置过出线孔连接到索道控制台从动端的钢绳上施加信号，信号接收装置通过出线孔连接到靠近索道控制台动力端的钢绳上拾取信号。当牵引索和承载索发生缠绕故障时，通过区分信号接收装置接收到的信号变化判断是否发生缠绕故障并传送报警信号到索道控制台的控制台，提醒相关操作人员及时停车并抢修。
所述的往复式索道缠绕故障检测装置，不仅仅局限于应用在往复式索道，其适用于任何多条钢绳以承载索和牵引索为支撑及牵引方法的索道缠绕故障检测。
所述的往复式索道缠绕故障检测方法及装置的信号产生装置和信号接收装置的连接方法，即在钢绳的接地端轴向取一段钢绳，检测装置连接该段钢绳的两端，其中有一端是接地的。
所述的信号接收装置连接到索道控制台动力端的承载索上，不局限在索道高处是动力端或者低处是动力端的情况，仅仅是为了方便信号拾取。同理信号产生装置施加在索道控制台的从动端也是如此。两端互换的连接方法也包含在本发明保护之内。
所述的电压转换模块是指将索道电气系统常用的24V电压转换成可供检测装置的信号产生装置和信号接收装置电路使用的电压转换电路。
附图说明
图1为本发明的检测装置信号产生装置的结构示意图。
图2为本发明的检测装置信号接收装置的结构示意图。
图3为本发明的检测装置应用检测方法三的实际情况示意图。
图4为本发明的检测装置连接后的等效分布参数电路。
图中:1第一箱体、2第一控制台、3第一进线口、4第一电压转换电路、5信号产生电路、6信号调制电路、7功率放大电路、8信号输出电路、9第一出线孔、10第二箱体、11第二出线孔、12第二进线口、13第三进线口、14第二电压转换电路、15信号接收电路、16信号滤波电路、17调制放大电路、18去噪声电路、19单片机、20第二控制台、21-1承载索、22-1牵引索，21-2承载索，22-2牵引索，23吊车，24信号产生装置，25信号接收装置。
具体实施方式
基于目前国内的实际情况，即牵引索和承载索必须至少有一端接地的强制性要求，以承载索和牵引索两端接地的情况，叙述本发明装置连接在承载索上的具体实施方式如下：
一种往复式索道缠绕故障检测装置，分为信号产生装置和信号接收装置两部分。信号产生装置如图1所示，其包含第一箱体1，第一箱体1外壳设有第一进线口3和第一出线孔9，内部含有第一电压转换电路4、信号产生电路5、信号调制电路6、功率放大电路7和信号输出电路8。所述的信号产生电路5、信号调制电路6、功率放大电路7、信号输出电路8依次相连；索道第一控制台2通过第一进线口3连接到第一电压转换电路4为信号产生装置内各个电路提供电源，信号输出电路8通过第一出线口9连接到索道承载索钢绳上施加信号。
信号接收装置如图2所示，其包括第二箱体10，第二箱体10外壳设有第二出线孔11、第二进线口12、第三进线口13，内部设有第二电压转换电路14、信号接收电路15、滤波电路16、调制放大电路17、去除噪声电路18及单片机19，索道第二控制台20通过第二进线口3连接到第二电压转换电路14为信号接收装置内各个电路提供电源，信号接收电路15通过第二出线口11连接到索道钢绳上拾取信号，经过信号处理后由单片机19检出信号并判断有效信号后输出给索道第二控制台20。
该检测装置应用于往复式索道两端公共接地的情况，如图3所示，每条钢索都对应一个接地电阻，承载索21-1、牵引索22-1、牵引索22-2和承载索21-2，两端加上接地电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6。牵引索22-1和牵引索22-2是一个闭合的钢绳圈，因此在索道第一控制台2的动力端和第二控制台20的从动端的转动滑轮轮轴接地。索道第一控制台2和第二控制台20之间架设有承载索21-1和承载索21-2，牵引索22-1和牵引索22-2是一根闭合的钢绳，缠绕在两个控制台的滑轮上，动力端架设在第一控制台2中拉动牵引索运行，从动端在第二控制台20中，整个牵引索带动吊车23往复运行。
具体实施以承载索21-1和牵引索22-1发生缠绕为例，如图3中，承载索21-1的靠近第一控制台2一端取长度L的钢绳阻抗为X1，在X1两端施加上检测装置的信号产生装置24，在承载索21-1的靠近第二控制台20一端取长度l的钢绳阻抗为Xn，在Xn两端施加上检测装置的信号接收装置25。当承载索21-1和牵引索22-1无缠绕时，将承载索21-1、牵引索22-1和对应的接地电阻R1、R2、R3、R4组成的电路等效成分布参数电路，将X1、R1、R2的等效阻抗视为信号产生源的内阻Z1，Xn、R3、R4的等效阻抗等效为信号接收装置的电阻Z2，设牵引索22-1的阻抗为Y，信号产生源的Z1两端电压为V0，对该分布参数电路进一步等效如图4所示，信号拾取的电压V2(即信号接收装置的电压)可看作整个承载索21-1和牵引索22-1组成的回路在Z2分压所得。
当承载索21-1和牵引索22-1发生缠绕时，由于索道上钢绳发生缠绕的位置不同，其等效电路也不同。设缠绕的发生点在承载索21-1上Q处，承载索21-1和牵引索22-1之间有接触电阻其等效阻值为ZQ，且ZQ使得原来的闭合回路变为2个闭合回路，信号拾取电压V2’的数值可看作ZQ的压降UQ在Z2分压所得，其中UQ要远小于V0，V2’要远小于V2。即当承载索21-1和牵引索22-1发生缠绕时，信号接收装置25的拾取信号发生了明显的衰减，缠绕时的拾取信号要远小于未发生缠绕时接收装置25收到的信号。上述信号产生端和信号接收端的钢绳长L和l不固定，可根据具体实际应用的效果来选择。接收到的信号经过信号处理及噪声去除后由单片机检出信号并判断是否有效，给发送停车报警信号给索道控制系统，提醒相关操作人员及时停车并抢修。承载索21-2和牵引索22-2的实施方式与上述一致。
所述的信号产生装置24和信号接收装置25的连接，即在钢绳的接地端轴向取一段钢绳，检测装置通过出线孔连接该段钢绳的两端。取出的钢绳长度根据实际应用情况而定。
所述的信号产生装置24连接到索道第一控制台2动力端的承载索21-1上，不局限在索道高处是动力端或者低处是动力端的情况，仅仅是为了方便信号拾取。同理信号产生装置24施加在索道第二控制台20的从动端也是如此。两端互换的连接方法也包含在本发明保护之内。
以上是索道钢绳缠绕故障检测装置应用于检测方法三的具体实施方式，其他两种方法设施方式的原理基本相同，但因牵引索是运行的，在牵引索上施加装置时需采用弹簧连接的上下多个导电滑轮来实现在运动的牵引索钢绳上的导电连接，弹簧的拉力确保多个滑轮随着牵引索运行而在钢绳上滑动并保持紧密接触。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明保护范围以内。
Claims (6)
1.一种往复式索道钢绳缠绕故障检测装置，包括信号产生装置和信号接收装置；其特征在于：所述的信号产生装置包括第一箱体，第一箱体的外壳上设有第一进线口和第一出线孔，第一箱体的内部设有产生信号处理电路；所述的信号接收装置包括第二箱体，第二箱体的外壳上设有第二进线口和第二出线孔，所述的第二箱体内部设有接收信号处理电路；
所述的产生信号处理电路包括第一电压转换电路、信号产生电路、信号调制电路、功率放大电路和信号输出电路；所述的第一电压转换电路把转换后的电压输送给信号产生电路、信号调制电路、功率放大电路，所述的信号产生电路、信号调制电路、功率放大电路、信号输出电路依次相连；
所述的接收信号处理电路包括第二电压转换电路、信号接收电路、信号滤波电路、调制放大电路、去噪声电路和单片机；所述的第二电压转换电路把转换后的电压输送给信号滤波电路、调制放大电路、去噪声电路和单片机，所述的信号接收电路、信号滤波电路、调制放大电路、去噪声电路和单片机依次相连。
2. 如权利要求1所述的故障检测装置，其特征在于：所述的第一电压转换电路通过第一进线口与第一控制台相连，所述的信号输出电路的输出信号经第一出线孔与索道承载索或牵引索相连。
3. 如权利要求1所述的故障检测装置，其特征在于：所述的单片机和第二电压转换电路通过第二进线口与索道的第二控制台相连，所述的信号接收电路经第二出线孔与索道承载索或牵引索相连。
4. 如权利要求1所述的故障检测装置的检测方法，其特征在于：
对于索道承载索和牵引索一端接地的情况，所述故障检测装置的信号产生装置和信号接收装置都连接在接地的一端，信号产生装置施加到靠近索道控制台承载索接地端的一段钢绳上，信号接收装置连接到靠近索道控制台牵引索接地端的一段钢绳上；检测装置工作后，当承载索和牵引索没有缠绕发生时，牵引索上的信号接收装置接收不到信号；当发生缠绕故障时，信号接收装置能够接收到信号，判断有效后向索道控制台发送停车报警信号。
5. 如权利要求1所述的故障检测装置的检测方法，其特征在于：
对于索道承载索和牵引索两端接地的情况，所述故障检测装置的信号产生装置和信号接收装置分别连接在接地两端的承载索和牵引索上，信号产生装置施加到靠近索道控制台承载索接地端的一段钢绳上，信号接收装置连接到靠近另一端索道控制台牵引索接地端的一段钢绳上；故障检测装置工作后，当承载索和牵引索没有缠绕发生时，牵引索上的信号接收装置能够接收到信号；当发生缠绕故障时，信号接收装置接收到的信号减小，判断有效后向索道控制台发送停车报警信号。
6. 如权利要求1所述的故障检测装置的检测方法，其特征在于：
对于索道承载索和牵引索两端接地的情况, 所述故障检测装置的信号产生装置和信号接收装置分别连接到接地两端的承载索上，信号产生装置施加到靠近索道控制台承载索接地端的一段钢绳上，信号接收装置连接到靠近另一端索道控制台承载索接地端的一段钢绳上；故障检测装置工作后，当承载索和牵引索没有缠绕发生时，牵引索上的信号接收装置能够接收到信号；当发生缠绕故障时，信号接收装置接收到的信号减小，判断有效后向索道控制台发送停车报警信号。
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