CN214399434U

CN214399434U - 一种用于竖井的圆尾绳自动防缠绕提升系统

Info

Publication number: CN214399434U
Application number: CN202022312686.1U
Authority: CN
Inventors: 张占升; 樊明玉; 李振祥; 侯仁华; 姜雄伟; 刘艳立; 杨照宇; 李士辉; 潘冬; 帅昌林; 梁成; 曾西和; 张文; 姚炯; 吕宏芝; 赵子慧
Original assignee: Inner Mongolia Yulong Mining Co ltd
Current assignee: Inner Mongolia Yulong Mining Co ltd
Priority date: 2020-10-16
Filing date: 2020-10-16
Publication date: 2021-10-15
Anticipated expiration: 2030-10-16

Abstract

本实用新型提供一种用于竖井的圆尾绳自动防缠绕提升系统，其特征在于，包括两个提升容器和尾绳隔离装置，两个所述提升容器的上端之间通过提升首绳连接，两个所述提升容器的下端之间通过圆尾绳连接，所述圆尾绳在最低处形成尾绳环，其特征在于，还包括报警装置，所述报警装置与所述感应钢丝绳连接，其用于检测到所述尾绳环发生扭结时进行报警。本实用新型能够针对圆尾绳的尾绳环发生扭结的情形进行及时检测，并在发生扭结时进行报警或者提示，提高了提升系统的安全性。

Description

一种用于竖井的圆尾绳自动防缠绕提升系统

技术领域

本实用新型涉及竖井多绳提升的技术领域，特别涉及一种用于竖井的圆尾绳自动防缠绕提升系统。

背景技术

在竖井多绳摩擦提升系统中，圆尾绳的作用是用来平衡提升侧与下放侧的钢丝绳质量差而引起的运动张力差；由于提升系统的变速运行，圆尾绳受拉伸、扭转、弯曲和接触应力的复合作用，其运动轨迹复杂多变；圆尾绳在高速运行中，由于自身摆动和弹性振动，圆尾绳容易与井筒内分绳挡梁、井筒装备以及两根圆尾绳之间发生碰撞、刮磨以及尾绳环自身产生扭结现象，这样会导致圆尾绳的断丝断股和磨损报废，有时甚至会损坏井筒装备，影响提升系统的正常运行。传统的竖井圆尾绳防缠绕防扭结的方法在于凭设计者个人的经验积累解决，但是往往产生系统误差较大，存在事故隐患，无法做到及时的在线安全提示。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于竖井的提升系统，该系统能够实现对于圆尾绳发生扭结情况时及时检测并发出报警或者提示。

为了解决上述技术问题，本公开的实施例采用了如下技术方案：一种用于竖井的圆尾绳自动防缠绕提升系统，其特征在于，包括两个提升容器和尾绳隔离装置，两个所述提升容器的上端之间通过提升首绳连接，两个所述提升容器的下端之间通过圆尾绳连接，所述圆尾绳在最低处形成尾绳环，其特征在于，还包括报警装置，所述报警装置与所述感应钢丝绳连接，其用于检测到所述尾绳环发生扭结时进行报警。

在一些实施例中，所述提升首绳套设在位于所述竖井的井口的驱动装置上。

在一些实施例中，所述尾绳隔离装置包括在竖直方向上错开布置的上支撑梁和下支撑梁，在所述上支撑梁上设置上隔离托辊，在所述下支撑梁上设置下隔离托辊，所述上隔离托辊和所述下隔离托辊之间形成网格状结构，使得所述圆尾绳在所述网格状结构中自由摆动。

在一些实施例中，所述上支撑梁和所述下支撑梁固定设置在所述竖井的井壁上。

在一些实施例中，所述上隔离托辊和所述下隔离托辊为多根，多根所述上隔离托辊和多根所述下隔离托辊在分别不同平面内并排布置，所述上隔离托辊和所述下隔离托辊的布置方向相互垂直。

在一些实施例中，所述报警装置包括拉力传感及变送模块、张紧定位模块以及报警模块，所述拉力传感及变送模块和所述张紧定位模块分别设置在所述竖井的井壁的内侧相对面上，在所述拉力传感及变送模块和所述张紧定位模块之间设置感应钢丝绳，所述感应钢丝绳穿过所述尾绳环，所述张紧定位模块用于定位所述感应钢丝绳的位置，并且将所述感应钢丝绳张紧。

在一些实施例中，在所述竖井的井壁的所述内侧设置定位盒，所述张紧定位模块设置在所述定位盒中。

在一些实施例中，所述拉力传感及变送模块与所述报警模块通过传输电缆连接，所述传输电缆沿所述竖井的井壁敷设。

在一些实施例中，所述拉力传感及变送模块包括拉力传感器和变送器，所述拉力传感器与所述感应钢丝绳相连接，其用于检测到所述感应钢丝绳所承受的感应拉力值并转换为电压值以输出电压信号，所述变送器将具有所述电压信号转化为电流信号并传输至所述报警模块。

在一些实施例中，所述报警模块包括电流电压转换器、基准电压比较器、A/D转换器、数码显示器及蜂鸣报警器。其中，所述电流电压转换器与所述变送器连接，其用于将电流信号转换为具有模拟电压值的模拟电压信号，所述基准电压比较器用于将所述模拟电压值与电压阈值相比较，当所述模拟电压值超过所述电压阈值且持续时间超过时间阈值时，则触发所述蜂鸣报警器；所述A/D转换器用于将具有所述模拟电压信号转换成数字信号，从而通过所述数码显示器显示所述感应拉力值。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型能够针对圆尾绳的尾绳环可能发生扭结的情形进行及时检测，并在发生扭结时进行报警或者提示，提高了提升系统运行的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型的用于竖井的提升系统的结构示意图；

图2为本实用新型的用于竖井的提升系统的结构示意图；

图3为本实用新型的用于竖井的提升系统中圆尾绳中微段的示意图；

图4为本实用新型的用于竖井的提升系统中隔离装置的结构示意图；

图5为本实用新型的用于竖井的提升系统中隔离装置的结构示意图；

图6为本实用新型的用于竖井的提升系统中隔离装置沿A-A的剖视图；

图7为本实用新型的用于竖井的提升系统中隔离装置沿B-B的剖视图；

图8为本实用新型的用于竖井的提升系统的结构示意图；

图9为本实用新型的用于竖井的提升系统中电路结构的示意图；

图10为本实用新型的用于竖井的提升系统中报警模块的结构示意图。

附图标记说明：

10-提升首绳；20-提升容器；30-井壁；40-圆尾绳隔离装置；50-圆尾绳；60-操控装置；1-上隔离托辊；2-上支撑梁；3-下支撑梁；4-下隔离托辊；5-传输电缆；6-感应钢丝绳；7-拉力传感器；8-变送器；9-张紧定位模块；11-定位盒；13-报警模块；14-拉力传感及变送模块；131-电流电压转换器；132-基准电压比较器；133-A/D转换器；134-数码显示器；135-蜂鸣报警器。

具体实施方式

此处参考附图描述本申请的各种方案以及特征。

应理解的是，可以对此处申请的实施例做出各种修改。因此，上述说明书不应该视为限制，而仅是作为实施例的范例。本领域的技术人员将想到在本申请的范围和精神内的其他修改。

包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本申请的实施例，并且与上面给出的对本申请的大致描述，以及下面给出的对实施例的详细描述一起，用于解释本申请的原理。

通过下面参照附图，对给定为非限制性实例的优选形式的描述，本申请的这些和其它特性将会变得显而易见。

还应当理解，尽管已经参照一些具体实例对本申请进行了描述，但本领域技术人员能够确定地实现本申请的很多其它等效形式，它们具有如权利要求所述的特征，并因此都位于借此所限定的保护范围内。

当结合附图时，鉴于以下详细说明，本申请的上述和其他方面、特征和优势将变得更为显而易见。

此后参照附图描述本申请的具体实施例；然而，应当理解，所申请的实施例仅仅是本申请的实例，其可采用多种方式实施。熟知和/或重复的功能和结构，并未详细描述以避免不必要或多余的细节使得本申请模糊不清。因此，本文所申请的具体的结构性和功能性细节并非意在限定，而是仅仅作为权利要求的基础和代表性基础，用于教导本领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样地使用本申请。

本说明书可使用词组“在一种实施例中”、“在另一个实施例中”、“在又一实施例中”或“在其他实施例中”，其均可指代根据本申请的相同或不同实施例中的一个或多个。

本实用新型提供一种用于竖井的圆尾绳自动防缠绕提升系统，这里的所述竖井一般为在矿山采矿技术等场景下设置的提升竖井，以用于从所述竖井的底部通过提升系统将矿石等物料提升至所述竖井的井口处，如图1所示，所述提升系统设置在所述竖井的井壁30的内侧，其包括2个提升容器20和操控装置60，2个所述提升容器20的上端之间通过提升首绳10连接，2个所述提升容器20的下端之间通过圆尾绳50连接，所述圆尾绳50在竖直方向上的最低处形成尾绳环，具体地，所述尾绳环的两端与所述圆尾绳50的两个不同部分连接，这样，所述提升首绳10和所述圆尾绳50形成环状的提升系统；其中，所述提升首绳10套设在位于所述竖井的井口的驱动装置上。其中，在本实用新型的提升系统中，通过所述圆尾绳50能够实现稳定和平衡，依据圆尾钢丝绳黏弹性振动理论模型，采用离散化建模方法，分析所述竖井中的所述圆尾绳50在底部弧形段运动时的能量转换过程；在提升运行中，所述圆尾绳50在所述竖井的井底的所述尾绳环的回转处，将产生左右两侧的最大摆动幅度，这里的最大摆动幅度与所述圆尾绳50的垂直转动刚性系数、垂直转动阻尼系数和圆尾绳质量相关；通过计算机仿真模拟和红外摄像试验验证，能够推算出与所述圆尾绳50的直径相匹配的尾绳摆动运动参数。

如图3所示，在所述圆尾绳50的运行过程中，只考虑其自重，忽略空气阻力及其它干扰的条件下，在所述圆尾绳50的尾绳环上取任意“微段ξ”，其任意所述微段的运动方程，由下述的广义力方程式(1)和(2)确定，满足如下：

F＝K·(f-f₀)+C·f+F₀ (1)

上述方程式中：f表示微段ξ的位移；

f0表示微段ξ的初始位移；

K为圆尾绳材料的弹性刚度系数矩阵；

C为运动单元的阻尼系数矩阵；

Kt为圆尾绳材料的转动刚度系数矩阵，与微段钢丝绳的弹性模量、切变模量及截面直径等相关联；

Ct为转动阻尼系数矩阵；

θ为微段运行中的转动角度；

F为微段的广义平动力；

Mt为微段的广义转动力矩；

F0为满足边界条件的微段初始力；

Mt0为满足边界条件的微段初始转动力矩。

所述圆尾绳50在高速运行中，由于受广义力的作用，无论在其直线段和尾绳环段，都将产生冲击振动和摆动；当运动幅度过大，也就不可避免地会与井筒装备及设施，或尾绳之间相互产生碰撞；严重时尾绳环会产生扭结，损坏井筒装备，干扰或破坏提升系统的正常运行。然而，本公开应用冲击函数(Impact函数)分析理论，来分析和推导所述圆尾绳50的所述微段在运行中产生的相互碰撞力，其碰撞力由弹性力和阻尼力构成，满足如下Impact函数表达式(3)所示。

方程式中：F_P为2个微段间的碰撞力；

f₀为2个碰撞体间的初始距离；

f为2个碰撞体间的实际距离；

K为微段体的刚度系数；

e为2个碰撞体间的机会指数；

C_max为碰撞体的最大阻尼系数；

T为2个碰撞体的切入深度。

根据所设计提升系统运行中的速度和加速度，采用step函数，可分析计算出所述圆尾绳50以及其中所述尾绳环在提升系统运行循环中产生的碰撞力大小。本通过理论计算和实测分析，验证了所述圆尾绳50在运行直线段和底部弧形环段产生最大摆动幅度和碰撞力的大小，推算出了与适用所述圆尾绳50的直径相匹配的尾绳摆动和碰撞运行参数；为避免破坏性碰撞的产生。

进一步地，本公开为了避免所述圆尾绳之间的扭结，在所述圆尾绳50运行的直线段，设置主动隔离装置；在所述尾绳环的运行段，设置用于尾绳环防扭结的感应自动报警装置。

进一步地，参见图1-7所示，本实用新型所述的提升系统还包括圆尾绳隔离装置40，其设置在所述提升容器20和所述圆尾绳50的底部之间，其包括上支撑梁2和下支撑梁3，所述上支撑梁2和所述下支撑梁3固定设置在所述竖井的井壁30上，在竖直方向上，所述上支撑梁2位于所述下支撑梁3的上方，在所述上支撑梁2上设置上隔离托辊1，在所述下支撑梁3上设置下隔离托辊4，其中，所述上隔离托辊1可以为多根，多根所述上隔离托辊1并排布置，所述下隔离托辊4可以为多根，多根所述下隔离托辊4并排布置。所述上隔离托辊1和所述下隔离托辊4都与水平面平行，并且其布置方向相互垂直，这样，能够形成立体的网格状结构，使得每根所述圆尾绳50在不同的网格中，以避免所述圆尾绳50之间相互接触，进一步避免形成扭结。

在一个具体实施方式中，继续如图1所示，在本实用新型中设置的所述圆尾绳50为2根，所述提升系统中的所述提升首绳10选择为4绳或者6绳的配置，假设所述提升首绳10的单位重量为P1，所述圆尾绳50的单位重量为P2，根据提升系统中提升首绳和尾绳之间的等重配置原则选配，则当所述提升首绳10为4绳的配置时，则P2＝2P1，当所述提升首绳10为6绳的配置时，则P2＝3P1；此外，设置2个所述提升容器20之间的运行中心距离为L，2根所述圆尾绳50的直径均为d，悬挂间距为M，2根所述圆尾绳50的运行中心距离为L。进一步地，对于本实用新型中的所述圆尾绳隔离装置40而言，所述上隔离托辊1和所述下隔离托辊4的直径均为φ1，所述上隔离托辊的数量为3根，每根所述上隔离托辊1的长度为L1，相邻2根所述上隔离托辊1之间的安装中心距离为L3；所述下隔离托辊4的数量为2根，每根所述下隔离托辊4的长度为L2，相邻2根所述下隔离托辊4的安装中心距离为L4；这样，对所述圆尾绳50的分隔布置而言，需要满足几何位置关系如下：L1＝2.2M，L2＝2L3，L3＝L，L4＝2L，φ1＝5d；其中，所述圆尾绳50的直径d的选择根据提升系统设计确定，所述圆尾绳50的直径d的取值范围分别为36mm，38mm，40mm，42mm，44mm，46mm，48mm，50mm，52mm；所述圆尾绳50的悬挂间距M的取值基于选定的所述提升容器20的参数确定。

如图8-10所示，本实用新型的所述提升系统还包括报警装置，其包括拉力传感及变送模块14、张紧定位模块9、传输电缆5以及报警模块13，所述拉力传感及变送模块14和所述张紧定位模块9分别设置在所述竖井的井壁30的内侧相对面上，所述传输电缆5沿所述井壁30的表面敷设，其一端与所述拉力传感及变送模块14相连接，其另一端与所述报警模块13相连接，其中，在所述竖井的井壁30的第一侧上设置定位盒11，所述张紧定位模块9设置在所述定位盒11中，在所述拉力传感及变送模块14和所述张紧定位模块9之间设置感应钢丝绳6，所述感应钢丝绳6具有防扭作用，其穿过2根所述圆尾绳50的所述尾绳环，并位于所述圆尾绳50的半圆尾绳环的垂直中心线的上方，所述张紧定位模块9用于定位所述感应钢丝绳6的位置并且将所述感应钢丝绳6张紧。所述拉力传感及变送模块14设置在所述竖井的井壁的与所述第一侧相对的第二侧上，其用于检测所述圆尾绳50的所述尾绳环是否发生扭结，其包括拉力传感器7和变送器8，所述拉力传感器7用于检测所述感应钢丝绳6的拉力，其中，所述感应钢丝绳6的安装高度距离所述圆尾绳50的所述尾绳环的最低点垂直距离为H2，所述圆尾绳隔离装置40中的所述下支撑梁3距离所述感应钢丝绳6的安装中心线的垂直距离为H1。

在一个具体实施方式中，所述感应钢丝绳6采用软态不锈钢丝，直径为6mm，单位质量为0.222kg/m；抗拉强度等级1570MPa，材质为1Cr18Ni9；所述拉力传感器7采用M10F型柱式拉力传感器，传感器的额定量程0-200kg，满量程输出(R.O)1.0-1.5mV/V，非线性误差0.1-0.05％R.O，工作温度范围-20°-60°；进一步地，所述拉力传感器7的壳体采用不锈钢材料，所述感应钢丝绳6与所述拉力传感器7采用不锈钢外螺纹拉力杆的结构连接；用于对所述感应钢丝绳6的张紧和定位的所述张紧定位模块9所在的所述定位盒11采用不锈钢制成并通过不锈钢双螺母方式定位张紧，所述感应钢丝绳6的预紧力设定为50N；传输电缆5具有屏蔽作用，其优选采用4芯抗干扰控制电缆。

如上所述，如图9所示，所述拉力传感及变送模块14包括拉力传感器7和变送器8，其中，所述拉力传感器7和所述变送器8可以通过支架安装于所述竖井的井壁30内侧，所述拉力传感器7与所述感应钢丝绳6相连接，其检测到所述感应钢丝绳6所承受的拉力信息，这里的拉力信息与所述尾绳环的扭结情况相关联，当所述尾绳环发生扭结后，所述感应钢丝绳6的拉力信息将发生变化。此外，所述拉力传感器7还用于将所述拉力信息中的感应拉力值转换为电压值，从而输出模拟电压信号，进一步经过所述变送器8转化为4-20mA电流信号，该电流信号经所述传输电缆5传输至所述报警模块13。其中，所述变送器8具有内部稳压、电压电流转换、恒流、阻抗适配、线性补偿、温度补偿等功能。

进一步地，如图10所示，所述报警模块13可以安装在所述操控装置60内部，其包括电流电压转换器131、基准电压比较器132、A/D转换器133、数码显示器134及蜂鸣报警器135。其中，所述电流电压转换器131用于首先将所述变送器8输出的电流信号转换为具有模拟电压值的模拟电压信号，所述基准电压比较器132可用于将模拟电压值与电压阈值相比较，其可预先设定用于报警的电压阈值和时间阈值，当模拟电压值超过电压阈值，且持续时间超过时间阈值时，则触发所述蜂鸣报警器135，这里，设置时间阈值可以有效避免由于落石等干扰因素引起的系统误报警；A/D转换器133可将具有模拟电压值的模拟电压信号转换成数字信号，从而输入到所述数码显示器134以显示感应拉力值；这样，当所述感应拉力和持续时间均达到一定程度时，所述数码显示器134和所述蜂鸣报警器135同时工作，以提示给提升机操作员采取相应处理措施，其中，W1用于表示基准电压调节，W2用于输出电压调节，W3用于调节报警拉力基准值，W4用于调节报警阈值持续时间。

在一个实施方式中，其初始条件设定如下：将所述感应钢丝绳的初始预紧力为50N，用于报警的电压阈值对应的拉力值为550N，持续时间的时间阈值设置为6秒；当检测的感应拉力值小于等于50N时，系统显示正常；当感应拉力值大于50N而小于550N，持续时间大于0而小于6秒时，系统提示所述圆尾绳50的所述尾绳环受到外力干扰有异动，但不报警；当感应拉力值大于550N，持续时间大于6秒时，系统报警并提示尾所述圆尾绳50的尾绳环可能产生扭结现象，要求对提升系统实行紧急停车检查，排除故障。

此外，尽管已经在本文中描述了示例性实施例，其范围包括任何和所有基于本公开的具有等同元件、修改、省略、组合(例如，各种实施例交叉的方案)、改编或改变的实施例。权利要求书中的元件将被基于权利要求中采用的语言宽泛地解释，并不限于在本说明书中或本申请的实施期间所描述的示例，其示例将被解释为非排他性的。因此，本说明书和示例旨在仅被认为是示例，真正的范围和精神由以下权利要求以及其等同物的全部范围所指示。

以上描述旨在是说明性的而不是限制性的。例如，上述示例(或其一个或更多方案)可以彼此组合使用。例如本领域普通技术人员在阅读上述描述时可以使用其它实施例。另外，在上述具体实施方式中，各种特征可以被分组在一起以简单化本公开。这不应解释为一种不要求保护的公开的特征对于任一权利要求是必要的意图。相反，本公开的主题可以少于特定的公开的实施例的全部特征。从而，以下权利要求书作为示例或实施例在此并入具体实施方式中，其中每个权利要求独立地作为单独的实施例，并且考虑这些实施例可以以各种组合或排列彼此组合。

本公开的范围应参照所附权利要求以及这些权利要求赋权的等同形式的全部范围来确定。以上实施例仅为本公开的示例性实施例，不用于限制本公开，本公开的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本公开的实质和保护范围内，对本公开做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本公开的保护范围内。

Claims

1.一种用于竖井的圆尾绳自动防缠绕提升系统，包括两个提升容器和尾绳隔离装置，两个所述提升容器的上端之间通过提升首绳连接，两个所述提升容器的下端之间通过圆尾绳连接，所述圆尾绳在最低处形成尾绳环，其特征在于，还包括报警装置，所述报警装置与感应钢丝绳连接，其用于检测到所述尾绳环发生扭结时进行报警。

2.根据权利要求1所述的提升系统，其特征在于，所述提升首绳套设在位于所述竖井的井口的驱动装置上。

3.根据权利要求1所述的提升系统，其特征在于，所述尾绳隔离装置包括在竖直方向上错开布置的上支撑梁和下支撑梁，在所述上支撑梁上设置上隔离托辊，在所述下支撑梁上设置下隔离托辊，所述上隔离托辊和所述下隔离托辊之间形成网格状结构，使得所述圆尾绳在所述网格状结构中自由摆动。

4.根据权利要求3所述的提升系统，其特征在于，所述上支撑梁和所述下支撑梁固定设置在所述竖井的井壁上。

5.根据权利要求3所述的提升系统，其特征在于，所述上隔离托辊和所述下隔离托辊为多根，多根所述上隔离托辊和多根所述下隔离托辊在分别不同平面内并排布置，所述上隔离托辊和所述下隔离托辊的布置方向相互垂直。

6.根据权利要求1所述的提升系统，其特征在于，所述报警装置包括拉力传感及变送模块、张紧定位模块以及报警模块，所述拉力传感及变送模块和所述张紧定位模块分别设置在所述竖井的井壁的内侧相对面上，在所述拉力传感及变送模块和所述张紧定位模块之间设置感应钢丝绳，所述感应钢丝绳穿过所述尾绳环，所述张紧定位模块用于定位所述感应钢丝绳的位置，并且将所述感应钢丝绳张紧。

7.根据权利要求6所述的提升系统，其特征在于，在所述竖井的井壁的所述内侧设置定位盒，所述张紧定位模块设置在所述定位盒中。

8.根据权利要求6所述的提升系统，其特征在于，所述拉力传感及变送模块与所述报警模块通过传输电缆连接，所述传输电缆沿所述竖井的井壁敷设。

9.根据权利要求6所述的提升系统，其特征在于，所述拉力传感及变送模块包括拉力传感器和变送器，所述拉力传感器与所述感应钢丝绳相连接，其用于检测到所述感应钢丝绳所承受的感应拉力值并转换为电压值以输出电压信号，所述变送器将所述电压信号转化为电流信号并传输至所述报警模块。

10.根据权利要求9所述的提升系统，其特征在于，所述报警模块包括电流电压转换器、基准电压比较器、A/D转换器、数码显示器及蜂鸣报警器，其中，所述电流电压转换器与所述变送器连接，其用于将电流信号转换为具有模拟电压值的模拟电压信号，所述基准电压比较器用于将所述模拟电压值与电压阈值相比较，当所述模拟电压值超过所述电压阈值且持续时间超过时间阈值时，则触发所述蜂鸣报警器；所述A/D转换器用于将具有所述模拟电压信号转换成数字信号，从而通过所述数码显示器显示所述感应拉力值。