孔庄矿提升机监测监控系统的研究与应用

董佩

摘要：孔庄煤矿混合立井井筒直径8.1m，井深1083m，设计生产能力为1.5Mt/a，混合井主井提升机滚筒直径为4m，主电动机功率2500KW，提升高度1041米，额定载重量16吨。针对孔庄煤矿混合井井筒深，提升任务重，井筒装备复杂，通过对孔庄煤矿混合井提升机监控系统的研究，成功完成了混合井信号，闸控、电控、天轮在线称重等监控系统的融合。

关键词：传感器;监控系统;提升机;上位机

由于混合井井筒较深，提升任务重，井筒装备复杂，因此为保障混合井各系统的安全稳定运行，需要对混合井各系统信息自动化系统进行分析研究，实现各系统的稳定密切配合，实时掌握设备的运行情况，实现设备故障的提前预防和处理，进而避免各类事故的发生，保障混合井的安全稳定运行。

1 提升机监测监控系统平台

1.1 系统组成

通过对提升系统故障分析确定满足诊断要求需监测方法和监测的特征参数，构建了监测系统，主要由绞车房监测单元、天轮监测单元、提升容器监测单元组成。

1.2 绞车房监测单元

1.2.1 主轴轴承振动监测单元

提升机摩擦轮主轴轴承位于绞车房内，因此采集到的轴承振动信号经变送器进行放大处理后再通过数据采集模块，以总线方式直接传输至主控室，通过 CPU 解析后由监控平台读取。

1.2.2 悬绳振动监测单元

提升机钢丝绳离开摩擦轮轮缘至天轮轮缘的一段通常称为悬绳。悬绳持续剧烈的横向振动往往会造成相邻轴向运动悬绳之间的剧烈碰擦，，严重影响钢丝绳的使用寿命;此外，悬绳剧烈的横向振动容易加速绳槽磨损，严重缩短摩擦轮和天轮等设备的使用寿命。在钢丝悬绳静止时，进行目标初始位置进行拍摄，获得原始标识。钢丝悬绳运动过程中抓拍图像与原始标识进行比较、计算，将图上像素距离转化为实际距离，对参数进行实时测量，设定规定阈值进行判断、预警。

1.2.3 其他的信号接入模块

绞车房内还有提升机的制动系统、传动系统、控制系统等。这些系统一般都具有一定的监测模块，对以采集到的信号本平台因留有接口方便这些信号接入。

1.3 天轮监测单元

天轮轴承振动及偏摆监测单元：

（1）天轮轴承振动监测单元。由于提升机天轮轴承长期工作在低速重载的工况中，在天轮装置的每个轴承座上安装具有低频特性的加速度振动传感器采集轴承的振动信号，然后将振动信号传输给模拟量无线采集卡，通过无线采集卡将振动信号传给无线接收装置，最后由无线接收装置将振动信号传输给监测平台。本方案中采用的是 TG3C 三向加速度传感器，该传感器的频率范围是 0400Hz，灵敏度是 5000±50mV/g，通过磁吸的方式将振动传感器安装在轴承座上。

（2）天輪偏摆监测单元。在天轮运转时，利用红外摄像机对其目标监测位置进行实时摄像，所获得的视频流数据通过无线传输与接收，传输到视频数据采集卡中。天轮甩油严重，因此对摄像机镜头需要一定的遮挡防止油污污染镜头。

1.4 提升容器监测单元

对于千米深井重载的提升系统来说，安全可靠性必然是监控系统的重大任务之一。一旦发生故障，例如过载、张力不平衡、断绳、卡罐、过卷等事故时，将严重影响煤矿的正常安全生产以及危及工作人员的生命安全。因此，通过实时监测张力的变化情况，实时诊断出过载、张力不平衡、过卷、卡罐、卸载不彻底等异常工况，以保证提升机的安全运行和人员的生命安全。由于孔庄矿的提升钢丝绳为 4 根，因此，需 4 个压力传感器进行压力的实时监测，选择量程为 35MPa。压力变送器将钢丝绳的张力变换为电信号，经由采集发射模块采集转化为数字信号，并向井口发射。

2 提升机全状态故障诊断与预测平台

2.1 系统组成

根据孔庄煤矿的主井提升机的实际，本方案进行了多传感器信息融合的健康诊断研究，分别采集天轮轴承振动、天轮偏摆、主轴轴承、提升载荷、张力平衡装置等方面的状态信息，对其进行信号处理与特征提取，实现矿井提升机健康状态的决策判断。

2.2 故障诊断与预测平台

提升系统全状态监测平台主要集成了天轮监测模块、提升容器监测模块、绞车房监测模块。每一个模块都是独立的监测系统，具备自身特有的监测方法和报警功能。该平台具有较强的可扩展性能，用户可以根据需求在该平台上再集成其他模块。提升系统故障分析与诊断平台主要通过监测平台数据接收模块接收监测平台发送的故障信息（系统正常时的数据和信息由各模块自行处理和储存）。通过故障分析与诊断模块给出该故障信息对应的故障原因与建议性解决方案。每一次的故障信息都将通过故障信息显示和储存模块在人机界面上显示。故障案例记录存入专家系统知识库。用户可以通过该模块查看历史故障案例和案例分析。

3 结论

根据目前我国提升信息自动化的水平，混合井信息自动化监控系统对于其它煤矿提升系统具有较大的推广应用价值。在主提绞车房可实时显示混合井提升系统运行数据，并实现故障语音报警，做到事故的提前预防，进而实现了事故的提前预防和预警，提高了系统管理人员及现场人员的工作效率，保障了混合井系统的安全、可靠运行。

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够更好地满足高铁的需求。工电一体化作业要结合实践，从管理模式的改革入手，建立有效的管理制度、生产联合和应急处置制度，实现对设备结合部的有效管理及病害的及时防治，实现工电维修工作效率提升的同时也保证维修工作的质量，确保铁路运输安全。

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