矿用单绳缠绕双滚筒提升机竖井钢丝绳在线实时监控系统设计方案1.docx

矿用单绳缠绕双滚筒提升机竖井钢丝绳在线实时监控系统设计方案钢丝绳在线实时监控的设计方案一、 目前检测的现状煤矿的主副井提升钢丝绳在遭遇淋水、粉尘、含硫气体的恶劣环境下频繁工作，钢丝绳断裂的事故时常发生。为了保证安全，煤矿安全规程以很大的篇幅对钢丝绳的使用进行严格的规范。各种股捻钢丝绳在1个捻距内断丝断面积与钢丝总断面积之比或直径量减小量达到煤矿安全规程第404条、405条、406条规定，提升钢丝绳必须每天检查1次，必须更换。每天眼看、手模、尺量检查钢丝绳。几千米长的提升钢丝绳由人工检查，企图及时发现缺陷，真有点勉为其难，内部的断丝就更不可能发现。在便携式钢丝绳电脑探伤仪诞生，从技术上解决了煤矿钢丝绳的在线检测，众多煤矿已率先投入使用。我们现行的检测仪器是虚拟式的，利用现代的功能强大的it技术，将该设备的的技术性能加以拓展与衍生，应用于钢丝绳在线实时监控，成为煤矿保障安全的工具。二、 现场条件与要求目前需解决煤矿主副井钢丝绳实时在线监控方案，其现场条件：（一）主井为竖井，四绳摩擦式提升机的提升机，钢丝绳的直径为24.5mm，正常运行速度为 m/s，。 监控要求：在每根钢丝绳上安装一个传感部件，并将采集的监控信号送入操作机房，由机房的计算机进行采样控制与实时观察，当钢丝绳往复运动时，系统自动进行采集信号，可定时对数据进行存储；能对数据进行处理分析可生成检测报告，同时有报警提示；同时将机房内计算机的钢丝绳实时监控信息上传到调度监控中心。现场与机房图三、 监控方案的设计1、工作原理：gndt钢丝绳在线监控系统采用双重监控方式：电磁监测与视频监控两大功能。可同时将两种不同方式的监控信息及时上传到监控主机，以确保设备的正常运行，真正实现了防患于未然的效果。监测系统的传感探头外观采用圆形结构、周向环绕、轴向磁化，当钢丝绳快速通过传感探头时，传感探头中的永久磁钢深度磁化钢丝绳，并达到饱和。钢丝绳的局部损伤等缺陷同步产生向外扩散的漏磁场，向空间扩散的信号经集聚并被磁敏元件接收；同时金属截面积变化同样产生磁通量的变化，传感部件中的磁桥回路的装置及时地测量到磁通量变化的信号，两路信号同步通过模数转换模块后，将转换后的压缩数字信号输入固定的计算机，由在线监控系统的程序对转换的数据进行实行地、连续地、动态地显示与观察数据信号及其变化，并对数据实时处理分析，对缺陷超出限值及时发出预警信号，及时将预警数据与分析报告上传至监视与控制机构。以便采取进一步的合理预防手段，防范隐患扩大或事故发生。在采用电磁原理监测同时，设备增加了可选择的现场视频监控，可及时将监测现场的各种信息以视频图像的形式传送控制监控主机，能可靠地随时掌握现场的信息，更好了保证监测的效果。2技术参数 对煤矿提升运输钢丝绳进行实时在线监测，并对钢丝绳内外部各类缺陷（钢丝绳的内外部断丝、锈蚀、变形、磨损等）提出预警信号。 根据不直径的钢丝绳选配传感导套。 钢丝绳允许运行速度：不大于 3m/s（在线固定安装） 根据煤矿安全规程中钢丝绳的报废要求的规定值予以报警： 危值损伤实时检出率：=100% 危值损伤定量判准率：95%限值损伤实时检出率：=100% 限值损伤定量判准率：95% 金属截面积定量变化率（lma）检测能力： 检测灵敏度重复性允许误差：0.055% 检测精度示值允许误差：0.5 位置（l）检测能力：检测长度示值百分比误差：0.3% 钢丝绳振摆幅容值域：0-20mm 红外夜视距离: 5m 红外遥控距离: 8m 镜像功能: n/a 镜头安装:pin-hole 4.2mm lens 红外发视发光波长:850nm 系统工作电压：ac220v20% 工作环境温度：-20-+603主要功能：1) 产品严格按照煤矿安全规程和国家标准gb/t21837-2008铁磁性钢丝绳电磁检测方法。2) 固定式安装，可对钢丝绳寿命全过程进行实时检测和监测功能；3) 同时系统增加视频监控功能，及时将监控现场的信息以图像的形式上传至监控主机，达到双重监控效果。4) 可对钢丝绳剩余载荷进行计算与可靠评估5) 能准确地检测出在线钢丝绳的断丝、锈蚀、变形、金属横截面积损失等各类缺陷；6) 能够准确判断钢丝绳断丝部分的准确位置；7) 可对被测钢丝绳全程状态信息进行提取、转换、处理及存储；8) 可对钢丝绳各种损伤进行定性、定量检测，并对超过一定范围的损伤实时声光报警；9) 可对钢丝绳进行全天候自动监测，并及时提供完整的损伤检测报告。系统能按日期自动生成数据库，保存检测数据，具有打印曲线及报表功能；10) 能够在同一界面显示一根、或多根钢丝绳检测曲线；11) 对钢丝绳循环或往复运动时，系统可自动控制往复周期，进行连续地跟踪监测；12) 能实时对处理数据，对超限数据，装置可以自动发出声光报警；可根据设定的危值和限值的量，进行各类不同形式的报警，以提示核查超限点；13) 可对钢丝绳损伤信号进行有线或无线的通讯传输；14) 具有良好的自适应能力，检测结果稳定、可靠。15) 具有系统防水，满足特殊工况条件下的正常使用。16) 可在钢丝绳浸油、抖动等未超限情况下使用。17) 该系统采用永磁劢磁技术，监控结果的可靠性高、重复好。18) 硬盘空间满足监测记录（五年以上）的存储。4、系统框图：系统布局示意图5、适用范围：适用于煤矿提升钢丝绳的实时在线监测与无损检测，并对实时在线的钢丝绳的缺陷提出预警信号。6、系统配置：监控系统采用虚拟仪器形式，主要是传感部件、电气控制部件、多媒体计算机、监控系统软件。将装有监控系统软件的计算机安装在机房，与操作控制主机一起，可由值班人员对其进行实时观察。具体地从传感部件安装处将信号传输线直接牵入机房，连接在监控系统的主机，直接将模数转换后的数据信号传输到主机上，并由该部主机进行设置、控制、存储、处理等功能操作。主要配置：钢丝绳在线实时监控系统（双绳竖井式）gndtrtb型一套序号名 称单 位数量1.安装支架与平台组22.伸缩式减振摆臂组23.可调节撑杆根24.距离定位装置（含底座）组15.在线监控传感主机台26.检测导套（含端子线）组27.模数转换器只18.电源控制箱只19.信号输入传输线根210.信号输入端子只211.限值报警器只112.同轴电缆米20013.电缆米10014.双绞缆线根215.rs232线根116.钢丝绳在线监控系统软件套117.视频系统监控软件套118.多媒体式监控主机台119.视频安装支架套120.视频监控传感器只121.数据交换机只122.ups电源只123.使用说明、检测报告、合格证等技术资料套17、系统安装设计1）、传感部件对于单绳缠绕式竖井提升机，传感部件有两个部位可选择性安装：（一）安装绞车机房出绳口；（二）安装在提升机的室外天轮下方。针对两个不同地方安装传感部件是根据不同的现场状态进行有目的选择：当提升机的正常速度一直处于低速运行时，同时钢丝绳在机房出绳口处运行时瞬间振幅不大的情况下，建议将传感部件安装在出绳口，安装在此的优点是对设备的维护保养方便，检测的效果相对来说，不比天轮处好，该处运行时均会产生瞬间振幅。对于竖井提升机，传感部件首选天轮处，安装在此处有几大优势：首先钢丝绳重复经过天轮，钢丝绳的损伤大多是由于长期反复弯折，同时加载重力后挤压，造成疲劳损伤的概率大，也就是说反复经过天轮处的钢丝绳损伤的可能性就大，因此要监测钢丝绳的损伤，将传感部件安装此处位置应比较合理；其二、在接进天轮处是钢丝绳与天轮接触的切线出发点，此处钢丝绳瞬间振幅最小，即便是紧急制动或突然断电等突发情况，该处钢丝绳的振动幅度也是最小处，钢丝绳的振幅越小对监测结果的效果就会越好；其三，此处钢丝绳呈垂直状态，传感部件也呈垂直状态，传感部件安装在伸缩式摇臂上，将随钢丝绳的周向摆动而做相应该的运动，此时传感部件与钢丝绳的接触没有重力负载，因此很大程度减少了传感部件与钢丝绳接触件（定位滚轮）的磨损，同时减少了目前维护的任务。综合上三点所述，并结合该矿竖井提升机的钢丝绳的高速运行状况，且瞬间振幅过大等因素，故该矿两台提升机的钢丝绳监测设备的传感部件安装在天轮下方较为合理。具体的实现方案：在绞车架的天轮下方一般均有检修等工作平台或支架，借助此处将传感部件的底座可调支架固定在平台上，在滑动支架上安装一组可伸缩式摇臂，再将传感部件固定在摇臂上，这样可有效地控制传感部件将随着钢丝绳的周向摆动而动。同时调节传感部件上的六只定滚轮，可将钢丝绳有效地控制在其中与不与导套壁接触，不会造成检测器件的损坏，同时也不会对钢丝绳和传感器的导套产生磨擦而造成损伤。每根钢丝绳上均安装一组同样的传感部件。视频监控探头直接安装在井架平台上，直对于传感部件后部，全面观察到传感部件运行情况为宜。传感部件垂直安装式减振支架安装机房的万向式支架2）、电气控制部分（模数转换）电气控制箱中包括模数转换部分、数据网络交换部分和电路电源控制部分，外机箱采用防水、防潮的金属外壳，一般情况下直接安装于复合支架的背面或安装在井架平台处。3）、监控主机的安装多媒体监控主机采用红外多点触摸屏，同时配备声光报警和高容后备电源，以防突然断电造成的数据丢失，可直接屏幕操作，机器内均配有备用键盘与鼠标；可直接放置在控制机房内，当系统监测到缺陷预警时，司控人员可观察的地方。4）、各单元之间的连接传感部件与电气控制箱采用信号屏蔽电缆，距离10米；使用矿用阻燃电缆将220v的电源送到电气控制箱内；视频装置、电气控制箱与多媒体计算机分别采用同轴电缆与以太网信号传输电缆连接。5）、机房与调度中心的对接在机房中安装多媒体式监控主机，在此处加设一组网络交换机，通过网络数据传输线与调试中心的监控网络对接（以rj45接口），用网络共享的方式将主机中实时监控信息及时的上传至调试监控中心网络。实现全矿局域网络共享功能。8软件的功能由于系统采用了减振安装支架，减小钢丝绳振动，并将聚磁技术和平衡技术的传感器安装在钢丝绳平稳段处，即能收集精确的检测信号，将模拟信号输入模数转换器中将其轮换为数字信号，再