20121008矿井提升机钢丝绳张力监测装置

矿井提升机钢丝绳张力监测装置

ZAJ型

方案研究报告

徐州大恒测控技术有限公司

中国矿业大学 二〇一二年十月八日

目录

1 前言 .................................................................................................................................. 2 2.1 系统工作原理 ............................................................................................................................... 3 2.2 系统实现的主要功能 ................................................................................................................... 3 3 系统硬件设计 .................................................................................................................... 6 3.1钢丝绳张力油压传感器设计 ........................................................................................................ 6 3.2 油压数据采集发射装置 ............................................................................................................... 6 3.2.1 油压采集发射装置电路设计 .................................................................................................... 6 3.2.2 采集发射装置防爆柜设计 ........................................................................................................ 7 3.3 无线数据接收装置硬件设计 ..................................................................................................... 11 3.4 箕斗位置信号采集与输出装置 ................................................................................................. 11 3.5 通信装置组成 ............................................................................................................................. 13 3.5.1 无线传输模块 .......................................................................................................................... 13 3.5.2 RS485／RS232转换器.......................................................................................................... 14 3.5.3 串行通信扩展卡 ...................................................................................................................... 14 4 系统软件开发设计 .......................................................................................................... 16 4.1 油压数据采集发射装置程序 ..................................................................................................... 16 4.2 箕斗行程信号采集装置程序 ..................................................................................................... 17 4.3 上位机软件整体设计 ................................................................................................................. 18 4.4 提升容器行程信号读取及相关程序 ......................................................................................... 18 4.4.1 提升容器行程信号读取 .......................................................................................................... 18 4.4.2 箕斗行程动画程序 .................................................................................................................. 19 4.5 钢丝绳张力数据读取及相关程序 ............................................................................................. 19 4.5.1 钢丝绳张力数据读取 .............................................................................................................. 19 4.5.2 钢丝绳张力计算 ...................................................................................................................... 19 4.5.3 钢丝绳故障判断 ...................................................................................................................... 20 4.5.4 提升产量统计 .......................................................................................................................... 21 4.6 故障记录与查询 ......................................................................................................................... 21 5 装置的煤安证办理情况 ................................................................................................... 24

1 前言

《煤矿安全规程》423条规定：“任一根提升钢丝绳的张力与平均张力之差不得超过±10%”。不平衡的钢丝绳在摩擦轮上的往复“窜动”,加上其钢丝绳又分左右捻,在自转时又“窜动”,类似一把锉刀在衬垫上锉动,加剧了衬垫和钢丝绳的磨损；因张力不平衡,会出现其中一根钢丝绳动态拉伸而突然打滑，并随之发展成为相当大的钢丝绳动载荷，处于大张力的钢丝绳会过早磨损，磨损成畸形的绳槽易使钢丝绳跳槽。钢丝绳长短、弹性模数不同、绳槽加工误差等都会产生张力差，张力差是时刻存在的，很多矿井使用张力液压自动平衡装置来平衡张力差，该装置有两种使用方法：一、两个提升容器的平衡装置连通器都连通，驱动滚筒两边的钢丝绳张力差都为零，这只是表面现象因为张力差是一直存在的，张力差导致钢丝绳在驱动滚筒上来回蠕动，不仅磨损钢丝绳及衬垫，而且导致调绳器油缸中有的活塞伸到最长和有的缩到最短。二、两个提升容器的平衡装置连通器一边连通、另一边断开，连通的一侧钢丝绳张力差为零，断开一侧存在张力差。由此看出平衡装置不可能减小张力差，由于平衡装置是油压系统，不能突变，张力差过大不能及时消除，造成钢丝绳运行时抖动大，甚至有跳槽的危险。钢丝绳张力不平衡会造成钢丝绳跳槽、滑绳、断绳等重大事故的发生。例如,鸡西矿务局滴道矿曾发生新悬挂了仅18 h的4根钢丝绳断绳2根的事故,北票矿务局台吉矿也曾发生4根钢丝绳断绳1根的事故。

超载危害很多，超载使载荷差超过绳槽与衬垫产生的摩擦力将造成滑绳事故；超载使静负荷力矩加大，制动力矩小于3倍静负荷力矩导致制动失灵。副井提人时出现人员超载，极可能发生人员伤亡，例如平煤十一矿曾出现上升罐严重超员，下放罐为空罐，行驶到井中自动启用了安全制动发生了急停，使乘人承受了巨大的冲击。副井提升的大件重量未知时，易超载和不能秤出配重也易产生载荷超限。例如徐州大屯煤电公司姚桥矿严重超载，急停后向上一提就滑绳，600多米的矿井用了6小时才把提升容器提上来。

为此研发钢丝绳在线张力监测装置，可使任一根钢丝绳的张力与平均张力之差小于±10%，达到张力平衡；在每次提升前先监测提升载荷和配重，可避免超载和载重差超限。避免因张力差超限、超载、载重差超限导致的跳槽、滑绳、断绳等重大事故的发生。

2 整体方案设计 2.1 系统工作原理

在多绳提升机钢丝绳张力平衡装置的每个平衡油缸内安装张力油压传感器，根据油缸活塞的承压面积，得出每根钢丝绳张力。在提升容器上安装张力数据采集器及无线发射模块，采用充电电池供电，将张力数据发射到与地面联接的无线接受模块，后经RS485通信电缆传输至车房上位机和井口的LED显示屏。监测提升容器位置，上位机绘制张力与位置变化曲线，实时监测张力数据并根据张力数据及平位信号（提升容器上平位到位信号），计算和显示提升容器的载重量和钢丝绳张力差，提升前监测载荷及载荷差，超载及载荷差超限时预警，超限严重时（例超限15%）控制提升机闭锁。对主井运算每勾重箕斗和轻箕斗的差值得出提升量，并累积得出提煤产量；对副井在井口用LED屏显示超载量或载重差超限量数值，提升大件显示应加配重量，乘人超载时语音报警。其它故障发生时发出语音报警信号，将报警数据载入数据库以备查询。

系统监测原理如图1所示。由于井筒对无线电磁波的吸收作用比较明显，考虑到井底数据是判断提升超载的主要依据，本系统设计两个无线接收模块安装于井筒中部位置和井口，分别用于接收井筒中部以下和以上的张力数据。井筒和井口无线接收器均有线供电，数据传输采取RS485通信方式。

图1 主提升系统超载及钢丝绳张力差在线监测原理图

系统总体采用分时通信方式，上位机首先根据提升容器位置监测器发送的数据判断提升容器的实时位置，发射模块选择与较近的接收模块进行通信。发射模块和接收模块间采取应答式的通信方式，当发射模块接收到接收模块发射的“发送数据”指令后，发射模块通过对指令进行确认、A/D转换结果进行简单计算后将其编号进行打包发送。上位机接收该数据包后进行数据校验，并对校验正确的结果进行分析计算。系统整体通信方式如图2所示。 2.2 系统实现的主要功能

通过安装在每根钢丝绳平衡油缸旁路上的油压传感器，将油压信号无线传输到地面、有限传输到车房，在线监测每根钢丝绳的张力，具体功能如下：

图2系统通信流程图

1、研制高精度、抗提升容器运行振颤的钢丝绳张力油压传感器，将张力信号通过无线发射和接收模块无线传输到地面，发射的无线信号要排除其他设备信号的干扰，达到高的无线传输精度。监测提升容器位置，绘制每一根钢丝绳的张力与位置的变化曲线，张力突然减小或增大到非正常值报警。

2、提升前监测载荷及载荷差，超载及载荷差超限时预警，超限严重时（例超限15%）控制提升机闭锁。对主井运算每勾重箕斗和轻箕斗的差值得出提升量；对副井在井口用LED屏显示超载量和载重差超限量数值，提升大件显示应加配重量，乘人超载时语音报警。

3、张力差超限，进行预警提示，使张力差不得超过±10%。根据张力和张力差计算任一根钢丝绳的伸长量和伸长量差值。监测到调绳器油缸活塞伸到最长（或缩到最短）和卡缸的故障时控制提升机闭锁。

4、根据每根钢丝绳张力值可监测提升容器静荷重，与“制动器在线监测装置”联合使用，校验是否满足《煤矿安全规程》规定的“提升机制动时所产生的力矩与实际提升最大静荷重旋转力矩之比K值不得小于3。”，若不满足控制提升机闭锁。

5、实现实时曲线绘制、数据浏览、动态画面浏览、语音报警提示，故障数据和历史数据的记录和查询，并能根据故障类型和时间对数据库进行查询。可根

据用方提供的局域网址，具有在局域网上发布、浏览功能。

矿井提升机钢丝绳张力监测装置设备明细表

3 系统硬件设计

在线监测装置硬件主要由张力油压传感器、数据采集发射器、接收器、RS484/232转换器、提升容器位置监测器、串行通信扩展卡、工控机等组成。 3.1钢丝绳张力油压传感器设计

因张力油压传感器安装在上下运行的液压平衡装置上，研制抗运行振颤、高精度的张力油压传感器。

将张力油压传感器通过快速接头安装在液压平衡装置的每个平衡油缸的旁路上，根据油缸活塞的承压面积得到每根钢丝绳的张力值，现场安装如图3所

1-油压传感器 2-联接头 3-球形截止阀 4-连通器

图3 油压传感器现场安装图

示，通过球形截止阀3控制与连通器连通还是断开，两个提升容器的平衡装置连通器一边连通、另一边断开，连通的一侧钢丝绳张力差为零，断开一侧存在张力差，监测诊断到钢丝绳张力差超过10%时，张力差超限预警，及时提醒维修人员采取措施降低钢丝绳张力差。监测到四根钢丝绳的张力之和即为载重量，每次提升前若监测到容器的载重量或两容器的载重差超限，则提升机闭锁，同时根据载重量可计算提煤量。 3.2 油压数据采集发射装置 3.2.1 油压采集发射装置电路设计

张力信号采集电路以高性能AVR系列单片机ATmega16L和12位多通道模数转换器TLC2543I为核心，结构框图如图4所示，ATmega16L驱动

TLC2543I

对四路张力信号和供电电池电压进行A/D转换，并将转换结果进行计算、打包，传送至无线发射模块。

图4 张力数据采集发射装置结构框图

为了滤除杂质信号，本电路加入了瞬态抑制二极管和滤波电容。为使A/D转换结果更加准确，TLC2543I正基准电压由REF3040产生。REF3040能够精确输出4.096 V电压，50 ppm/℃漂移，50 uA 静态电流。TLC2543I和ATmega16L间加入高速光耦6N137进行隔离，使电路工作更加稳定可靠。

张力数据采集发射器位于上下运动的提升机上，所以供电电源必须为移动电源，而且必须有容量大、重量轻、安全可靠等特点。选用镍氢电池作为数据采集和发射器的供电电池，容量为60 AH，电压等级为14.6 V，电源通过12 V稳压隔离单元和5 V稳压单元得出12 V和5 V的电压作为张力油压传感器和采集发送模块的电源。根据功率计算，该电池能保证发射装置可靠工作30天。

张力油压传感器安装在张力平衡油缸上，必须由本安电源进行供电，经12V稳压单元后的电源并不是本安电源，必须采取限流措施使其符合本安要求。电路选用50欧姆6W限流电阻，可以计算短路电流I=U/R=0.24A，选取安全系数为1.5，则电流增加到0.24*1.5=0.36A。根据GB3836.4-2000图A1可以查出，12V电源供电情况下最小点燃电流为1A，本安电路设计满足本安要求。实际制作的电路板如图5所示。

3.2.2 采集发射装置防爆柜设计

根据《煤矿安全规程》规定，张力采集发射器需要进行防爆设计。由于供电电池需要经常取下来充电，为方便充电，将张力油压数据采集发射器设计为两个部分：电池箱和电路箱。电池箱进行防爆设计，对电路箱进行本安设计。电池箱和电路箱中间使用矿用本安快速接头连接，实物如图6所示。

根据防爆电气要求，设计了电池防爆箱和采集发射器本安箱，三视图分别如图7，8所示。

图5 张力数据采集电路板实物图

图6 张力数据采集发射装置实物图

图7

电池防爆箱三视图

图8 采集发射器本安箱三视图

3.3 无线数据接收装置硬件设计

图9 接收器本安箱

设计两个无线数据接收器本安箱，分别安装于井口和井筒中部，如图9所示。无线数据接收器接收由发射器发射的无线信号并通过RS485通信电缆传输至上位机，由变压电路板和无线传输模块构成。无线通信模块供电电压为5 V，从井上供电。由于供电电缆长度较长，电压经过电缆传输压降较大，所以供电电缆井上供电电压为24 V，无线数据接收器内部变压电路将24 V直流电转化为5 V。由于井筒无线数据接收器距离上位机较远，RS485传输电缆两端需加终端电阻以匹配阻抗，在RS485通信电缆并接120 Ω终端电阻。

3.4 箕斗位置信号采集与输出装置

提升容器位置监测器以ATmega16L为核心，利用霍尔测速、测距原理，在提升机转动轴安装磁钢和霍尔传感器，实时测定提升机运行速度和钢丝绳提升或下放长度，从而可以计算出提升容器的具体位置。主要完成以下功能：

(1) 实时采集提升容器平位开关量信号，为系统提供提升容器精确的到位信息。它一方面可以修正提升容器位置信号，另一方面为上位机程序故障判断提供时间依据。

(2) 实时计算提升容器位置，为系统提供提升容器位置信号。

(3) 输出安全继电器控制开车回路通断。一旦监测超载、载荷差超限，该装置进行报警提示并切断开车回路，控制提升机闭锁。

提升容器平位信号，即提升容器到达上井口的开关量信号，每台提升机有两个提升容器，配备两路平位开关量信号，平位监测传感器现场安装如图13 所示。

1

2

1−磁性接近传感器 2−磁钢

图10 磁性接近开关现场安装图

提升容器位置监测是通过在提升机转动轴安装磁钢，在其上方安装双霍尔转速传感器实现的。在提升机转动轴转动过程中，通过测量脉冲的个数及滚筒转动方向从而得到滚筒转动圈数和上提下放量，进而计算提升容器实时行程的。霍尔传感器的现场安装图片如图11

所示，磁钢安装在提升机减速器转动轴上，霍尔

1

2

1−霍尔传感器 2−磁缸

图11 霍尔传感器现在安装图

传感器安装在其上方对准磁钢，需保证在提升机运转过程中，霍尔传感器和磁钢间距8 mm左右，标志线沿磁钢转动方向。

提升容器位置监测器中的安全继电器用于控制开车回路通断，一旦监测超载、载荷差超限，上位机进行报警提示并通过安全继电器切断开车回路，控制提升机闭锁。

图12 提升容器位置监测器电路板

提升容器位置监测器电路板如图12所示。

3.5 通信装置组成

本系统涉及的通信装置主要有无线传输模块、RS485／RS232转换器和串行通信扩展卡。

3.5.1 无线传输模块

无线通信模块选择的小功率无线数传模块，该模块采用全屏蔽设计，具有传输距离远、窄带抗干扰性强和接收灵敏度高等特点，实物如图13所示。

图13 小功率无线数传模块

其主要性能：

◆ 视距可靠传输距离可达2000m；

◆ 提供16个信道，如果用户需要，可扩展到32信道；

◆ 数据收发转换自动完成，只要向接口收/发数据即可，转换时间短； ◆ 可用于点对点,点对多点,多点对点等多种通信组合方式；

◆ 数据透明传输，可传输较长的数据帧；

◆ 自动过滤掉空中产生的假数据，长期使用可靠性好，故障率极低； ◆ 功耗：功率500mw，接收电流

◆ 供电：DC +4.5V~+5.5V；

◆ 温度：-20℃~+65℃；

◆ 体积：63mm×43mm×15mm（不含天线座）；

3.5.2 RS485／RS232转换器

RS485／RS232转换器是一款特别适合工业应用的 RS232 到 RS485 和 RS422 的隔离转换器，该产品内部采用了两个 DC/DC 隔离电源模块和高速光偶，实现了电源与 RS232 和 RS485/422 、 RS232 与 RS485/422 的全部隔离，供电电源采用了 9 ～ 40VDC 宽电压输入，不怕电源电压抖动对通信的影响。 采用特有的无延时自动收发转换技术和波特率自适应技术，即插即用适合所有软件，并且在不发送数据的待机状态时输出为高阻态，支持多点通信，有别于市售的其它同类廉价产品。本产品内置防静电抗雷击电路，独具电源和收、发指示灯，外形为标准导轨安装的工业结构，如图14所示。

3.5.3 串行通信扩展卡

由于本系统采用多串口通信，因此选用PCI串行通信扩展卡，实物如图15所示。

该串行通信扩展卡具有以下优点：

（1）即插即用、自动分配 IRQ 和 I/O 地址

（2）无开关无跳线，利用软件轻松设置

（3）32位总线设计, 支持PCI 2.1 规范

（4）采用WCH351L芯片

（5）一台机器可接多块串口

（6）传输率可达1 Mbytes/sec

图14 FS-485GT外形图

图15 串行扩展卡实物图

4 系统软件开发设计

本系统软件包括张力数据采集发射器程序、提升容器位置监测器程序和LabVIEW上位机程序，主要完成传感器数据的采集、处理、通信、故障判断和数据存储等功能。各装置程序功能分述如下：

(1)张力数据采集发射器程序：张力信号和供电电池电压信号的采集发送。

(2) 提升容器位置监测器程序：提升容器平位信号和霍尔传感器脉冲信号采集发送及安全继电器的控制。

(3) LabVIEW上位机程序：信号的读取、综合处理、故障判断、报警及数据存储。

4.1 油压数据采集发射装置程序

张力数据的采集由张力数据采集发射器内的单片机ATmega16L驱动A/D转换芯片TLC2543I进行，转换结束后ATmega16L将转换结果进行计算打包并发送到无线发射模块，和上位机进行通信。

ATmega16L上电后对硬件进行初始化，然后循环等待上位机发送“数据发送命令”。当串口接收到数据后程序进入串口接收中断服务子程序。确认接收到的数据为“数据发送命令”后，驱动TLC2543I连续5次循环采集各油压传感器信号和供电模块的电压信号。程序采用平均值滤波的算法，对连续采集的五次数据取平均值，得到要发送的采集信号并进行串口发送，发送完成退出中断服务子程序。采用平均值滤波的算法可以去除在采集过程中随机信号的干扰，从而使测量结果更加可靠。本程序之所以没有采取循环采集油压传感器信号，等待串口接收中断将采集数据发送至上位机的数据采集方法是为了节省供电电池电量，延长单次充电的电池使用周期。

以张力数据采集发射器A为例，向上位机发送的数据包结构如表1所示。

表1 油压数据采集发射装置A数据包结构

表中前3位“S”、“T”、“A”为数据包起始位，“A”代表A提升容器，4～11位为张力传感器数据，高位在前，低位在后，第12位为校验值，以供上位机检验该数据包在接收过程中是否产生错误。张力数据采集发射装置程序采用异或运算的方法对校验值以外所有位进行异或运算，运算结果即为发送的校验值。上位机接收到数据包后对接收的数据包除校验值以外所有位进行异或校验，如果运算结果与接收到的校验值一致，说明接收成功，否则认为接收错误，重新接收。

4.2 箕斗行程信号采集装置程序

提升容器位置信号采集器以ATmega16L为核心，采集提升容器平位信号和霍尔传感器脉冲信号，并和上位机进行通信将监测到的数据发送至上位机。此外，提升容器位置信号采集器根据上位机的指令控制继电器闭合。其程序流程如图16所示。

提升容器平位信号的频率较低，采取查询的方式即可实现。霍尔转速传感器脉冲信号最高频率为100K Hz，采用查询方式监测会造成丢帧现象，本程序通过计数器来实现霍尔传感器脉冲信号的监测，脉冲电平的变化将触发计数器的外部中断，从而对脉冲个数进行加减操作。

提升容器位置监测器向上位机发送的数据包结构如表2所示。

表2 箕斗行程监测装置数据包结构 图16 提升容器位置信号采集装置程序流程图

表中前3位“S”、“X”、“C”为数据包起始位，4～9位分别为箕斗A平位信号、箕斗B平位信号、霍尔传感器脉冲数高位、霍尔传感器脉冲数低位和滚筒转动方向位，第9位为校验值，以供上位机检验该数据包在接收过程中是否产生错误。箕斗行程监测装置程序采取异或运算的方法对校验值以外所有位进行异或运算，运算结果即为发送的校验值。上位机接收到数据包后对接收的数据包除校验值以外所有位进行异或校验，如果运算结果与接收到的校验值一致，说明接收成功，否则认为接收错误，重新接收。

4.3 上位机软件整体设计

上位机软件界面用于人机交互，要求监控界面具有良好的人机交互性。本软件的监控界面主要有钢丝绳张力监测界面和提升机振动监测画面，画面直观显示监测参数的变化情况及报警信息。钢丝绳张力监测画面如图17所示。

图17 钢丝绳张力监测画面

4.4 提升容器行程信号读取及相关程序

4.4.1 提升容器行程信号读取

上位机和下位机的通信通过LabVIEW VISA控件中的串口通信函数完成。上位机和提升容器监测器通信为应答式的通信方式，在读取提升容器位置信号前

上位机首先根据监测的报警情况判断是否需要断开安全继电器。如果提升容器

A、B中任何一个发生了超载故障，上位机将向提升容器位置监测器发送“断开安全回路继电器”命令“GTE”。如果没有超载故障发生，上位机将向提升容器位置监测器发送“数据发送命令”“GTM”，提升容器位置监测器接收到命令后将提升容器位置数据发送至上位机，完成提升容器位置信号的通信，数据长度为通信协议约定的13字节。

4.4.2 箕斗行程动画程序

为了使上位机人机界面形象，生动，本程序设计提升容器位置动画来模拟提升容器的实际行程。上位机界面上虚拟天轮随实际天轮的转动转动和停止，虚拟提升容器在界面上的相对位置将随着实际提升容器在井中的位置变化而变化，虚拟天轮两旁方形指示灯为提升容器到位信号指示灯。

4.5 钢丝绳张力数据读取及相关程序

4.5.1 钢丝绳张力数据读取

上位机和张力数据采集和发射器A、B的通信采用了两个串口，分别连接到井口和井筒中的两个无线接收模块。它们之间采用应答式的通信方式，数据通信前上位机首先要根据提升容器A、B的行程信号判断两个接收装置分别用于接收哪个提升容器的油压数据，然后上位机通过与之相连的无线数据接收器分别向距离自己较近的张力数据采集器发送“数据发送命令”“GTA”和“GTB”，张力数据采集器接收到“数据发送命令”后将张力数据等打包发送，上位机延时等待接收，串口读取字节长度均为通信协议约定的14字节。

4.5.2 钢丝绳张力计算

多绳提升机钢丝绳张力在线监测系统A/D转换参考电压VREF为4.096 V，转换精度为12位，设张力油压传感器输出信号调理后电压信号为VIN ，转换结果为ADC，则

ADC=

VINVIN4096 VREFADCVREFADC4.09640964096 ADC1000

张力油压传感器量程为0～60 MPa，输出4～20 mA电流信号经过200 Ω精密电阻后对应电压为0.8～4 V，设油压油压大小为P，单位MPa，则

PVIN0.8 603.2

将VIN代入得

PADC315 160

设平衡油缸截面积S=25.8 cm2，则钢丝绳张力

FPS

ADC315)25.8106104 160

ADC(315)0.258160(

4.5.3 钢丝绳故障判断

通过结合张力数据和提升容器信号，可以对提升超载、钢丝绳张力不平衡、卸煤不净及卡缸等故障进行监测。具体故障的判断方法如下：

(1) 提升超载 提升容器停靠下平位并且空载时对载荷Qxk进行记录，装载完成后的载荷Qxm减去空载时的载荷Qxk即为提升机装载量，即

QzQxmQxk

由于装载过程中产生的冲击力会导致Qz大于实际装载量，所以超载故障的监测从装货完成后开始。上位机在延时等待装货完成后对装载量进行监测，若连续三次监测装载量超过最大允许装载量则认为提升机超载。

(2) 张力不平衡 假设各钢丝绳绳实时张力依次为F1、F2、F3、F4，则张力不平衡度计算公式为

14

maxFiFi4i1B100%41Fi4i1

上位机若连续三次监测张力不平衡度值大于10%，则认为张力不平衡度超过规定值。

(3) 卸煤不净 箕斗空载停在上平位时对载荷Qsk进行记录，满载箕斗到达上平位延时5秒等待卸载完成后，用实时载荷Qsx减去空载载荷Qsk所得结果即为箕斗粘煤量，即

QnQsxQsk

连续三次监测粘煤量超过规定值时认为卸煤不净，当箕斗离开上平位时上位机不再对卸煤不净故障进行监测。

(4) 卡缸 当钢丝绳张力平衡装置某个平衡液压缸被卡住时，与该液压缸相连钢丝绳的张力便和其它钢丝绳不平衡。卡缸故障发生时，被卡油缸内油压不再

发生变化。假设当提升容器位于井中不同深度段时，系统监测某张力油压传感器输出值为Q100、Q200、Q300，若三个油压值之差绝对值均小于0.1 MPa，即得到

Q100Q2000.1MPaQ100Q3000.1MPa

Q300Q2000.1MPa

则认为与该张力油压传感器相连的平衡油缸发生卡缸故障。

4.5.4 提升产量统计

煤矿现有产量统计方法是提升司机根据提升机总提升勾数和空载勾数计算得到提煤勾数，用提煤勾数乘以每勾煤的平均载重即得到当天煤的产量，以此统计煤的月、年产量。由于提升司机空载勾数记录不准确和每斗煤的载重量存在偏差，现有煤的产量统计方法误差较大。由于本监测系统能够实时监测提升机实际装载量和卸载量，所以上位机软件可以根据每次卸载量对煤的产量进行准确自动统计。本系统可以对日、月、年的煤产量进行自动统计，统计方法如下:

(1) 日产量统计

上位机软件对每次卸载量进行累加，并对工控机系统时间进行监测，当监测到一天时间结束后每次卸载量的累加和即为煤的日产量，并计入数据库日产量表格内供用户查询和计算煤的月产量。

(2) 月产量统计

上位机软件对煤的日产量进行记录，并对工控机系统时间进行监测，当监测到日期字符串中月份发生变化即认为当月统计时间结束，将当月每天煤的产量从数据库产量表格中读出并累加和即为煤的月产量，并计入数据库月产量表格内以供用户查询和计算煤的年产量。

(3) 年产量统计

上位机软件对煤的月产量进行记录，并对工控机系统时间进行监测，当监测到日期字符串中年份发生变化即认为当年统计时间结束，将当年每月煤的产量从数据库产量表格中读出并累加和即为煤的年产量，并计入数据库年产量表格内以供用户查询。

4.6 故障记录与查询

本系统利用LabVIEW用户开发的免费LabVIEW数据库访问工具LabSQL。LabSQL利用Microsoft ADO以及SQL语言来完成。数据库访问，将复杂的低层ADO和SQL操作封装成一系列的LabSOL VIs，简单易用。

上位机数据库使用微软公司发布的并联式数据库管理系统Microsoft Office Access，上位机需首先手动创建数据库并添加9个表格，分别为箕斗A报警数据、箕斗B报警数据、电动机报警数据、减速器报警数据、滚筒报警数据、天轮报警数据、历史数据、产量数据及用户数据。如图18 所示，每个表根据内容要求

图18 手动创建Access数据库

手动创建字段并分配数据类型，例如提升容器A报警数据表格创建了故障类型、发生时间、1号绳张力、2号绳张力、3号绳张力、4号绳张力、总载荷和张力不平衡度9个字段，数据类型分别为文本、日期/时间、文本、文本、文本、文本、文本、文本。

数据库创建完成后便可在上位机对数据库进行各种操作了。为了增强程序的可读性和模块的可重用性，上位机程序创建了一个数据库操作子函数程序。报警记录数据库的写入操作程序，程序首先判断当前发生了哪种故障，然后将故障类型、故障发生时间、各根钢丝绳张力、钢丝绳总载荷和钢丝绳张力不平衡度通过子函数写入数据库故障记录表格中。故障查询程序，本程序可根据故障类型查询故障记录。图21为故障类型设置为“张力不平衡”和超载时报警记录查询结果界面。

图19 故障查询界面

5 装置的煤安证办理情况

2011年11月24日在煤炭工业上海电气防爆检验站已完成了防爆试验； 因该装置为新产品，安标国家中心于2012年7月27日，组织召开矿井提升机钢丝绳张力监测产品安全技术论证会；

按照专家意见再次在煤炭工业上海电气防爆检验站完成了防爆试验。预计今年底能取到煤安证。

详细资料如下。

关于召开矿井提升机钢丝绳张力监测产品

安全技术论证会的通知

各有关单位及专家：

近年来，随着电子检测监控技术的发展，为确保矿井提升机安全可靠运行的各种检测监控产品应运而生。一些单位相继开发出矿井提升机钢丝绳张力监测产品，尽管现行《煤矿安全规程》第四百二十三条，对提升机钢丝绳张力检测提出了明确要求，但围绕该规定开发的产品，其实现提升机钢丝绳张力检测的原理、途径及监控方式不尽相同，且目前尚无此类产品的相关标准，考虑到煤矿生产环境的特殊性，为保证和促进煤矿安全生产，安标国家中心决定组织召开矿井提升机钢丝绳张力监测产品安全技术论证会，对相关安全技术问题做进一步论证。现将会议有关事项通知如下：

一、会议时间、地点

会议时间：2012年7月27日，会期半天，下午2时开始。

会议地点：安标国家中心第二会议室（北京市朝阳区和平里青年沟路5号安科大厦511）。

二、会议主要内容

1．矿井提升机钢丝绳张力监测产品在煤矿井下安全应用的可行性；

2．矿井提升机钢丝绳张力监测产品的安全技术要求；

3．矿井提升机钢丝绳张力监测产品安全使用措施。

三、与会人员

邀请与会单位及专家名单见附件。

邀请国家煤矿安监局科技装备司有关领导莅临会议。

四、会议联系人及电话

臧 梦：010-84264266-898，[1**********]

沙凤华：010-84264266-899，[1**********]

附件：邀请与会单位及专家名单

二○一二年七月二十三日