CN103626005A - 一种单绳缠绕式提升机松绳保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了在提升容器被阻时能自动识别检测到矿井提升机钢丝绳绳在运行过程中张力的变化，保护提升系统安全使用的一种单绳缠绕式提升机松绳保护装置。其提升容器(6)用钢丝绳(11)通过天轮(3)和提升机滚筒(1)连接，编码器(2)设置在提升机滚筒(1)一侧，压力传感器(4)设置在天轮(3)下底部，通过变送器(5)和可编程控制器(8)连接，且用提升机松绳的保护方法在立井或副井中把提升容器(6)进行提升。由于本发明设计了一种能在运行中被阻时自动识别检测到主提升钢丝绳张力的变化，与在可编程控制器中设定的对应给定值进行动态跟踪比较，当实测值小于给定值时，能及时的对绞车进行断电或发出报警，从而避免了冲击断绳事故。

Description

一种单绳缠绕式提升机松绳保护装置

技术领域：本发明涉及在提升容器被阻时能自动识别检测到矿井提升机钢丝绳绳在运行过程中张力的变化，保护提升系统安全使用的一种单绳缠绕式提升机松绳保护装置。

背景技术：传统松绳保护装置保护的范围，当提升容器下行被阻，悬垂钢丝绳自重小于钢丝绳的弦长的自重在垂直方向的分力时，主提升钢丝绳弦会出现松驰，钢丝绳的弦松驰到出绳窗口压住或拉住或接近行程开关，才能起到保护的作用。而当钢丝绳弦长自重在垂直方向的分力小于悬垂钢丝绳自重时，即使提升容器下行被阻，主提升钢丝绳松驰，这种松绳保护也不会动作，但是这种松驰仅表现在主提升钢丝绳的张力减小，钢丝绳的弦长侧不能松驰到出绳窗口压住或拉住或接近行程开关，起不到应有的松绳保护作用。故传统松绳保护装置的保护范围太小，不能起到全程保护作用，提升容器在井筒中运行的大部分阶段都不起作用，这也是许多单绳缠绕式提升机的提升容器在井筒中下行被阻时，由于松绳保护不起作用而导致松绳过多，从而发生冲击断绳坠箕斗事故的主要原因。

发明内容：本发明克服了现有的矿用提升机松绳保护不能全程保护的弊端，提供了一种能够全程检测主提升钢丝绳在运行中所受张力，从而区分钢丝绳张力的正常和异常使用的一种单绳缠绕式提升机松绳保护装置。本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：其由提升容器6、钢丝绳11、天轮3和提升机滚筒1组成，提升容器6用钢丝绳11通过天轮3和提升机滚筒1连接，编码器2设置在提升机滚筒1一侧，压力传感器4设置在天轮3下底部，通过变送器5和可编程控制器8连接，且用提升机松绳的保护方法在立井或副井中把提升容器6进行提升。

本发明的有益效果是：由于设计了一种欠量保护装置，可根据提升容器在井筒下放侧运行被阻时主提升钢丝绳的张力发生变化，由压力传感器测出实际运行时钢丝绳的张力的模拟量和设置的给定模拟量在可编程控制器中进行比较，而后做出是否报警或断电。该松绳保护当提升容器在井筒下放侧运行全程任一点发生松绳时都能起到保护作用，故保护范围大，有效的防止提升容器下放被阻时引起的断绳坠罐事件及在副井提升系统能有效地防止容器被阻时松绳过多而引起钢丝绳损坏，能最大限度的保护矿井提升系统的安全。该装置结构简单，设计理念新颖，保护全面、动作灵敏可靠。通过对提升容器在井筒下放侧运行全程任一点的给定值和实测值进行比较，能有效对下放侧全程任一点进行保护，从而保证了安全生产。

附图说明：图1是本发明的结构示意图

图2是图1的松绳保护给定值和当提升容器被阻时钢丝绳端点所受力的线性图

具体实施方式：实施例1：如图1所示，其由提升容器6、钢丝绳11、天轮3和提升机滚筒1组成，提升容器6用钢丝绳11通过天轮3和提升机滚筒1连接，编码器2设置在提升机滚筒1一侧，压力传感器4设置在天轮3下底部，通过变送器5和可编程控制器8连接，且用提升机松绳的保护方法在立井或副井中把提升容器6进行提升。

如图1所示，所述的可编程控制器8下端设置提升机安全回路9。

如图1所示，所述的提升容器6在装载位置10装载后用钢丝绳11通过提升机滚筒1和天轮3提升至卸载位置7进行卸载。

实施例2：如图1、图2所示，所述提升机松绳的保护方法是：采用设在井架天轮3下的压力传感器4受压时输出的实际压力的电信号模拟量和给定在可编程控制器8中的线性模拟量进行比较，以系统正常运行时钢丝绳所受张力最小的运动状态和在容器下行、空载且失重时的运行状态相对比，在提升高度范围内运行特性为一条线性量，将其转换成与压力传感器4相对应的电信号给定在可编程控制器8中，通过可编程控制器8计算与提升机主轴12相连编码器2的脉冲，得出提升容器6在井筒运行时任一时刻的深度值，将这个值代入给定的线性方程，即可求出与提升容器6运行位置相对应的一给定值，将这个给定值与系统实际运行时压力传感器4输出的实测值在可编程控制器8中进行比较，当实测值小于设定值时，绞车的报警系统或安全保护系统就发出警告或断电，提醒绞车司机严禁提升。

实施例3：如图1、图2所示，主提升系统在下放侧容器运行各阶段钢丝绳受到张力变化情况进行分析：

1.在下放侧主加速阶段(即呈失重状态)

F₁＝(m₁.x+m)(g-1.2)-mgω+m₁gz

＝8.8m₁x+8m+10m₁z

式中：F₁-为主加速段容器运行到任一点钢丝绳所受到的张力

m₁-为钢丝绳的单位质量

x-为提升高度中任一点距卸载点的距离

m-为容器自身质量

ω-为天轮、容器在井筒中运行时受到的阻力系数，取0.08

g-为重力加速度，取10

z-为过天轮切点至卸载点的钢丝绳长度

根据设计规范立井提升物料最大加减速度不能超过1.2，当在副井时取0.75，在此取主井提升物料的值；

2.在下放侧匀速运行阶段任一点钢丝绳所受到的张力：

F₂＝m₁gx+mg-mgω+m₁gz

＝10m₁x+9.2m+10m₁z；

3.在下放侧减速运行阶段任一点钢丝绳所受到的张力(即呈超重状态)：

F₃＝(m₁.x+m)(g+1.2)-mgω+m₁gz

＝11.2m₁x+10.4m+10m₁z；

4.当容器在任一点被阻时钢丝绳所受到的张力实测值为：

F₄＝m₁gx+m₁gz＝10m₁x+10m₁z；

5.由于此装置应用的是欠量保护，故选容器正常下放时钢丝绳所受张力最小的运行状态去全程考虑，取正常下放运行状态中的三个阶段钢丝绳所受张力的最小值为研究对象，即取：

F₁＝(m₁.x+m)(g-1.2)-mgω+mgz＝8.8mx+8m+10m₁z

在此张力以上取一定的系数为给定值，系数取0.8，则给定值为：

F₅＝(8.8m₁x+8m+10m₁z)×0.8＝7.04m₁x+6.4m+8m₁z

由4、5来看给定值和容器被阻时实测值在直角坐标系中是二条斜率不同的直线。将给定值F₅转换成与压磁传感器相对应的电信号设置在可编程控制器中，F₅是一条数值连续变化的直线，同样设置在可编程控制器中的模拟量也是一条线性给定量，在可编程控制器中设置一个比较程序，在容器下放全过程中比较设置在可编程控制器中的给定值和压力传感器输出的实测值，当实测值＜F₅时松绳保护就立刻动作；

6.从图2和F₄与F₅公式来看直线F₄与F₅总要有交点，且在交点以后F₄将大于F₅，即在交点以后即使提升容器在运行中被阻，松绳保护也不会动作。为了保证动作的灵敏度，要求在容器运行任一点的给定值为容器被阻时实测值得2倍，即：

$\frac{7.04m_{1}x+8\mathrm{m\; z}+6.4m}{10m_{1}x}\≥2$

根据实地调查钢丝绳单位自重和提升容器自重，结果当x≤500m时，可以满足其灵敏度≥2；

7.这种保护适用于提升下方侧，故应在程序中设置提升方向来闭锁，使保护仅在下放侧起到应有的作用；

8.在设置过程中需要对压磁传感器进行调校，使其工作在近似线性工作区域，然后根据压磁传感器的特性曲线，即受到的压力和输出的对应关系来设置给定值的模拟量和弦长在垂直方向上的分量、天轮自重、螺栓预紧力引起增量等模拟量；

9.压磁传感器输出的实测值输入可编程控制器后需设置程序减去弦长在垂直方向上的分量、天轮自重、螺栓预紧力引起增量的影响后，再与给定值进行比较。

Claims (4)

1.一种单绳缠绕式提升机松绳保护装置，由提升容器(6)、钢丝绳(11)、天轮(3)和提升机滚筒(1)组成，提升容器(6)用钢丝绳(11)通过天轮(3)和提升机滚筒(1)连接，其特征在于编码器(2)设置在提升机滚筒(1)内置的提升机主轴(12)一侧，压力传感器(4)设置在天轮(3)下底部，通过变送器(5)和可编程控制器(8)连接，且用提升机松绳的保护方法在立井或副井中把提升容器(6)进行提升。

2.根据权利要求1所述的一种单绳缠绕式提升机松绳保护装置，其特征在于所述的可编程控制器(8)下端设置提升机安全回路(9)。

3.根据权利要求1所述的一种单绳缠绕式提升机松绳保护装置，其特征在于所述的提升容器(6)在装载位置(10)装载后用钢丝绳(11)通过天轮(3)和提升机滚筒(1)提升至卸载位置(7)进行卸载。

4.根据权利要求1所述的一种单绳缠绕式提升机松绳保护装置，其特征在于所述提升机松绳的保护方法是：采用设在井架天轮(3)下的压力传感器(4)受压时输出的实际压力的电信号模拟量和给定在可编程控制器(8)中的线性模拟量进行比较，以系统正常运行时钢丝绳所受张力最小的运动状态和在容器下行、空载且失重时的运行状态相对比，在提升高度范围内运行特性为一条线性量，将其转换成与压力传感器(4)相对应的电信号给定在可编程控制器(8)中，通过可编程控制器(8)计算与提升机主轴(12)相连编码器(2)的脉冲，得出提升容器(6)在井筒运行时任一时刻的深度值，将这个值代入给定的线性方程，即可求出与提升容器(6)运行位置相对应的一给定值，将这个给定值与系统实际运行时压力传感器(4)输出的实测值在可编程控制器(8)中进行比较，当实测值小于设定值时，绞车的报警系统或安全保护系统就发出警告或断电，提醒绞车司机严禁提升。

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