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多绳提升机钢丝绳张力动态监测方法研究

宋振越  
【摘要】:矿井提升机是煤炭、人员及物料运输的关键设备,它的正常运行对保证煤矿安全生产起着至关重要的作用。现阶段煤矿通常通过监测钢丝绳的张力来判断提升机的运行状态。然而由于矿井井筒的环境十分恶劣,钢丝绳在提升机实际运行过程中存在复杂的纵横耦合振动使得其真实张力很难测得。针对这一问题,本文对多绳提升机钢丝绳张力动态监测方法进行了研究。首先,对多绳摩擦式提升机的工作原理进行了介绍。通过对比现有的钢丝绳张力动态测量方法,最终选择将钢丝绳的张力转换为提升机张力自动平衡装置中滑块所受的压力进行测量,并基于该方法完成了张力监测系统总体方案以及各环节之间通信方案的设计。其次,根据所选测量方法中传感器的安装位置,设计了一种具有声学滤波特性的压力传感器。传感器内部设有油腔和穿孔板,主要利用腔内油液和腔壁的流固耦合作用以及油液在穿孔板小孔两侧往复运动时所受的粘滞力对振动能量进行耗散,从而滤除振动冲击对传感器应变区输出信号的影响。基于这一机理设计了传感器的具体结构,并通过结构简化等效对其测量原理和声学滤波原理进行了分析。此外为了保证传感器的安全使用,还对其进行了静力学仿真。然后,为了优化传感器的声学滤波性能,利用控制变量法对不同油腔和穿孔板结构参数下传感器表现出的吸声特性进行了研究。对于油腔,以所取场点的声压为研究对象,利用仿真软件对不同油腔参数下的耦合模型进行了声振耦合响应计算;对于穿孔板,以吸声系数为研究对象,对不同结构参数下穿孔板的吸声特性进行了对比分析。最后,对声学滤波传感器的性能进行了试验。首先在实验室对传感器的静态特性进行了标定,然后将标定合格的传感器应用到现场对提升机钢丝绳的张力进行测量。与传统油压传感器和的压块传感器测试数据相比,声学滤波传感器可以有效克服这两种测量方法存在的不足,张力曲线变化规律与理论情况相符。此外,为了直观显示监测结果、方便工作人员随时掌握提升机运行情况,开发设计了相应的钢丝绳张力在线监测软件。现场使用结果表明整套系统可以实现对提升机钢丝绳张力的动态监测,满足煤矿使用要求。


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