CN106698130A - 导轨绳导向的提升滑架横向摆动在线监测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于超深立井施工的导轨绳导向的提升滑架横向摆动在线监测装置及方法，该在线监测装置包括固定在提升滑架上的数据采集装置，用于固定数据采集装置的G型夹，固定在井壁上的无线路由器及位于地面的上位机，数据采集装置包括两个激光位移传感器，数据采集盒及容纳数据采集盒的安装铁盒。本发明在保证提升滑架安全滑行的前提下，通过该在线监测装置可在上位机实时观察滑架横向摆动量，及时发现潜在危险，同时采集到的信号也可用于提升机变频控制，旨在提高提升容器运行的稳定性和安全性。

Description

导轨绳导向的提升滑架横向摆动在线监测装置及方法

技术领域

本发明涉及一种在线监测装置及方法，尤其是一种适用于超深立井施工中的导轨绳导向的提升滑架横向摆动在线监测装置及方法，属矿山井巷工程技术领域。

背景技术

随着我国浅层、中深层矿藏资源逐渐面临枯竭，开采深部资源已成为保障国民经济持续发展的必然选择，因此超深立井的开凿势在必行，这也对人员物资的安全运输提出了更高的要求。目前，深立井施工系统中的提升滑架采用两根预紧的导轨绳导向，由于绳索自身的柔性使得提升滑架在上下运行过程中存在一定的摆动，尤其在导轨绳中部摆动较大。可以确定的是导轨绳预紧力越大，提升滑架横向摆动越小，但两者之间准确的数学关系尚没有可靠数据支持，因为目前还没有进行超深立井施工系统提升滑架横向摆动量测试实验，更没有在线监测装置及方法，因此设计一种导轨绳导向的提升滑架横向摆动在线监测装置及方法，有利于及时发现危险，采取紧急措施避免人员伤亡，而且该方法得到的信号将来还可用于提升机的变频控制，同时也为超深立井导轨绳预紧力标准的制定与修改提供数据支持。

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种结构简单、稳定可靠、易于拆卸、使用效果好的导轨绳导向的提升滑架横向摆动在线监测装置及方法。

技术方案：本发明的导轨绳导向的提升滑架横向摆动在线监测装置，包括固定在沿导轨绳上下运行的提升滑架上的数据采集装置，用于固定数据采集装置的G型夹，安装在井壁上的多个无线路由器以及位于地面的上位机；所述的数据采集装置包括对称设置的两个激光位移传感器、数据采集盒及容纳数据采集盒的安装铁盒；所述的安装铁盒包括盒体、盖在盒体上的盒盖和经连接螺栓固定在盒体正面矩形板外侧的L型支架，激光位移传感器固定在L型支架上；所述的安装铁盒位于提升滑架的顶部，安装铁盒的底板与提升滑架顶板紧密贴合，两者通过G型夹及沉孔定位连接。

所述盒盖为矩形薄钢板，四个顶角均设有通孔；所述的盒体由“十”型底板和四块矩形侧板焊接组成，盒体上部四个顶角处各焊接一个螺母，正面矩形侧板中央偏上设有电源方孔，右下方均布一排螺栓孔，与之相对的背面侧板中央设有电缆方孔，底板左右两侧各设有两个沉孔。

所述的L型支架由长矩形板和短矩形板焊接组成，所述的长矩形板一端及短矩形板均设有四个安装激光位移传感器的通孔，长矩形板的另一端均布有一排与盒体上的螺栓孔间距、孔径大小相同的螺栓孔。

使用上述装置的导轨绳导向的提升滑架横向摆动在线监测方法如下：

当提升滑架沿导轨绳上下运行时，通过两个对称布置的激光位移传感器和倾角传感器实时测量与井壁之间的距离和提升滑架的转动，将输出的模拟量输入到放置在安装铁盒中数据采集盒里的数据采集卡，并将模拟信号转换为无线信号发射出去，固定在井壁上的多个无线路由器将无线信号桥接传至地面并由上位机接收，通过计算机软件将无线信号转换为数字量，并根据下面的横向摆动计算公式确定横向摆动量y₀：

式中：L_b为激光传感器实时采集的数据，θ为扭转传感器采集的滑架转动角度，L_c为激光传感器安装位置距离滑架中心的长度，R_a为井筒净径，a为提升绳至导向绳的水平距离。

通过实时显示从而完成在线监测。

有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明解决了现有的超深立井施工中提升滑架横向摆动量无法监测的问题，能大大提高提升容器运行的稳定性和安全性。与现有技术相比具有以下优点：

(1)通过G型夹及沉孔定位固定安装铁盒,简便可靠,易于拆卸；

(2)采用无线传输技术，避免了电缆在井内随滑架上下运行而产生的拖动及摆动，有效节省了井内空间；

(3)安装激光位移传感器的L型支架与盒体的连接位置可调，通过改变螺栓孔对齐数量便可调节伸出的距离，避免激光照射在电缆及竖直悬吊的绳索上，适应能力强。

附图说明

图1为本发明结构布局方案示意图；

图2为数据采集装置连接结构示意图；

图3为安装铁盒结构视图；

图4为L型支架结构视图；

图5为G型夹连接结构示意图；

图中：上位机-1，无线路由器-2，安装铁盒-3，激光位移传感器-4，提升滑架-5，数据采集盒-6，G型夹-7，导轨绳-8，井壁-9；盒盖-3-1，盒体-3-2，螺栓-3-3，L型支架-3-4，提升滑架顶板-5-1；通孔-3-1-1，螺栓-3-1-2；螺母-3-2-1，电缆方孔-3-2-2，电源方孔-3-2-3，螺栓孔3-2-4，底板3-2-5，沉孔3-2-6，长矩形板3-4-1，短矩形板3-4-2，螺栓孔3-4-3，通孔3-4-4。

具体实施方式：

下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的描述：

如图1和2所示，本发明的导轨绳导向的提升滑架横向摆动在线监测装置，主要包括固定在提升滑架5上的数据采集装置，用于固定数据采集装置的G型夹7，安装在两侧井壁9上的多个无线路由器2位于地面的上位机1；所述的数据采集装置包括两个激光位移传感器4，数据采集盒6及容纳数据采集盒6的安装铁盒3；所述的安装铁盒3包括盒盖3-1，位于盒盖3-1下的盒体3-2，固定激光位移传感器4的L型支架3-4及连接螺栓3-3。

如图3所示，所述盒盖3-1为矩形薄钢板，四个顶角均设有通孔3-1-1；所述的盒体3-2由“十”型底板3-2-5和四块矩形侧板焊接组成，盒体3-2上部四个顶角处各焊接一个螺母3-2-1，正面矩形侧板中央偏上设有电源方孔3-2-3，右下方均布一排螺栓孔3-2-4，与之相对的背面侧板中央设有电缆方孔3-2-2，底板3-2-5左右两侧各设有两个沉孔3-2-6。

如图4所示，所述的L型支架3-4采用螺栓3-3固定于盒体3-2的正面矩形板上，由长矩形板3-4-1和短矩形板3-4-2焊接组成，所述的长矩形板3-4-1一端及短矩形板3-4-2均设有四个安装激光位移传感器4的通孔3-4-4，长矩形板3-4-1的另一端均布一排螺栓孔3-4-4，与盒体3-2上的螺栓孔3-2-4间距、孔径大小完全相同。安装L型支架3-4时，需不断调整L型支架3-4上的螺栓孔3-4-3与盒体3-2正面矩形板上的螺栓孔3-2-4对齐数量来改变激光位移传感器4的伸出长度，避免激光照射在井内的电缆及钢丝绳上引起测量数据误差。

如图5所示，所述的安装铁盒3位于提升滑架5顶部，安装铁盒3的底板3-2-5与提升滑架顶板5-1紧密贴合，两者通过G型夹7及沉孔3-2-6定位相连接。

使用上述装置的导轨绳导向的提升滑架横向摆动在线监测方法如下：

首先将数据采集盒6放置在安装铁盒3内，使激光位移传感器4的引线穿过电缆方孔3-2-2与数据采集盒相连，然后通过四个螺栓3-1-2将盒盖3-1拧紧在盒体3-2上，通过电源方孔3-2-3开关数据采集盒6的电源；

当提升滑架5沿导轨绳8上下运行时，通过两个对称布置的激光位移传感器4和倾角传感器10实时测量与井壁9之间的距离和提升滑架5的转动，将输出的模拟量输入到放置在安装铁盒3中数据采集盒6里的数据采集卡，并将模拟信号转换为无线信号发射出去，固定在井壁9上的多个无线路由器2将无线信号桥接传至地面并由上位机1接收，通过计算机软件将无线信号转换为数字量，并根据下面的横向摆动计算公式确定横向摆动量y₀：

式中：L_b为激光传感器实时采集的数据，θ为扭转传感器采集的滑架转动角度，L_c为激光传感器安装位置距离滑架中心(提升绳)的长度，R_a为井筒净径，a为提升绳至导向绳的水平距离。

通过实时显示从而完成在线监测。

Claims (4)

1.一种导轨绳导向的提升滑架横向摆动在线监测装置，其特征在于：它包括固定在沿导轨绳(8)上下运行的提升滑架(5)上的数据采集装置，用于固定数据采集装置的G型夹(7)，安装在井壁(9)上的多个无线路由器(2)以及位于地面的上位机(1)；所述的数据采集装置包括对称设置的两个激光位移传感器(4)、数据采集盒(6)及容纳数据采集盒(6)的安装铁盒(3)；所述的安装铁盒(3)包括盒体(3-2)、盖在盒体(3-2)上的盒盖(3-1)和经连接螺栓(3-3)固定在盒体(3-2)正面矩形板外侧的L型支架(3-4)，激光位移传感器(4)固定在L型支架(3-4)上；所述的安装铁盒(3)位于提升滑架(5)的顶部，安装铁盒(3)的底板(3-2-5)与提升滑架顶板(5-1)紧密贴合，两者通过G型夹(7)及沉孔(3-2-6)定位连接。

2.根据权利要求1所述的一种导轨绳导向的提升滑架横向摆动在线监测装置，其特征在于：所述盒盖(3-1)为矩形薄钢板，四个顶角均设有通孔(3-1-1)；所述的盒体(3-2)由“十”型底板(3-2-5)和四块矩形侧板焊接组成，盒体(3-2)上部四个顶角处各焊接一个螺母(3-2-1)，正面矩形侧板中央偏上设有电源方孔(3-2-3)，右下方均布一排螺栓孔(3-2-4)，与之相对的背面侧板中央设有电缆方孔(3-2-2)，底板(3-2-5)左右两侧各设有两个沉孔(3-2-6)。

3.根据权利要求1所述的一种导轨绳导向的提升滑架横向摆动在线监测装置，其特征在于：所述的L型支架(3-4)由长矩形板(3-4-1)和短矩形板(3-4-2)焊接组成，所述的长矩形板(3-4-1)一端及短矩形板(3-4-2)均设有四个安装激光位移传感器(4)的通孔(3-4-4)，长矩形板(3-4-1)的另一端均布有一排与盒体(3-2)上的螺栓孔(3-2-4)间距、孔径大小相同的螺栓孔(3-4-3)。

4.根据权利要求1所述装置的导轨绳导向的提升滑架横向摆动在线监测方法，其特征在于：当提升滑架(5)沿导轨绳(8)上下运行时，通过两个对称布置的激光位移传感器(4)和倾角传感器(10)实时测量与井壁(9)之间的距离和提升滑架(5)的转动，将输出的模拟量输入到放置在安装铁盒(3)中数据采集盒(6)里的数据采集卡，并将模拟信号转换为无线信号发射出去，固定在井壁(9)上的多个无线路由器(2)将无线信号桥接传至地面并由上位机(1)接收，通过计算机软件将无线信号转换为数字量，并根据下面的横向摆动计算公式确定横向摆动量y₀：

$y_0=L_b+R_a\{cos\[arcsin\left(\frac{L_c+a}{R_a}\right)\]-cos\[arcsin\left(\frac{L_c+a+L_{b}sin\mathrm{\θ}}{R_a}\right)\]\}$

式中：L_b为激光传感器实时采集的数据，θ为扭转传感器采集的滑架转动角度，L_c为激光传感器安装位置距离滑架中心的长度，R_a为井筒净径，a为提升绳至导向绳的水平距离。

通过实时显示从而完成在线监测。