[發(fā)明專(zhuān)利]光纖光柵壓縮式礦井提升設(shè)備鋼絲繩張力監(jiān)測(cè)裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310513834.8
• 申請(qǐng)日: 2013-10-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103528745A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方新秋;梁敏富;劉曉寧;吳剛;王剛;薛廣哲
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01L5/04
• 分類(lèi)號(hào): G01L5/04
• 代理公司: 南京瑞弘專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種煤礦設(shè)備的安全監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種適用于煤礦提升機(jī)、罐籠等提升設(shè)備的光纖光柵壓縮式礦井提升設(shè)備鋼絲繩張力監(jiān)測(cè)裝置及方法。

背景技術(shù)

在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，提升設(shè)備的安全尤為重要，鋼絲繩的張力大小直接決定其壽命和礦井提升安全，鋼絲繩作為礦井提升設(shè)備的重要組成部分，在提升設(shè)備工作時(shí)，鋼絲繩在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)受到許多應(yīng)力的作用，將導(dǎo)致鋼絲繩受到嚴(yán)重拉伸，有時(shí)可能會(huì)發(fā)生斷裂，進(jìn)而引起重大安全事故的發(fā)生，造成嚴(yán)重的人員和財(cái)產(chǎn)損失。因此，對(duì)礦井提升設(shè)備鋼絲繩張力的監(jiān)測(cè)非常有必要。

鋼絲繩的張力監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，往往難以做到正確的判斷，對(duì)存在的安全隱患難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)。目前，對(duì)鋼絲繩張力監(jiān)測(cè)的方法主要有三種：一種是在鋼絲繩與提升重物之間串聯(lián)一個(gè)測(cè)力傳感器測(cè)量，此種方法必須是在鋼絲繩靜止的狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)量，且這種測(cè)量方法在操作時(shí)，測(cè)力傳感器要一直安裝在提升設(shè)備上，傳感器長(zhǎng)期受載，使得傳感器中的測(cè)量元件產(chǎn)生蠕變，造成測(cè)量時(shí)產(chǎn)生較大的漂移，線性度和靈敏度下降；一種是利用振波法進(jìn)行測(cè)量，利用沖擊力垂直打擊鋼絲繩產(chǎn)生橫向振動(dòng)，然后通過(guò)測(cè)試鋼絲繩的振動(dòng)頻率，運(yùn)算得到鋼絲繩的張力值，不足之處是所基于的數(shù)學(xué)模型都是建立在不考慮鋼絲繩重力的基礎(chǔ)上，這種測(cè)量方法精度較低，誤差較大，不能滿足實(shí)際工程的需要；一種是利用電容或者電感來(lái)監(jiān)測(cè)鋼絲繩的張力，利用電容或者電感的變化值，以及鋼絲繩的直徑變化值，通過(guò)計(jì)算可求得鋼絲繩的張力大小，這種測(cè)量方法的不足之處是電容或者電感均為帶電工作，抗電磁的干擾能力弱，易受復(fù)雜環(huán)境的影響，影響測(cè)量的精度。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、操作方便、監(jiān)測(cè)過(guò)程簡(jiǎn)易，測(cè)量精度高、靈敏度高、抗電磁干擾能力強(qiáng)、可靠性高的光纖光柵壓縮式礦井提升設(shè)備鋼絲繩張力監(jiān)測(cè)裝置及方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明的光纖光柵壓縮式礦井提升設(shè)備鋼絲繩張力監(jiān)測(cè)裝置，包括封裝外殼、光纖光柵、光纖、密封膠、光纖連接頭、鎧裝保護(hù)膠皮、光纖尾纖、螺栓、緊固螺母；其特征在于：所述的封裝外殼對(duì)稱(chēng)扣合卡套在鋼絲繩上，在封裝外殼的頂部及底部與鋼絲繩扣合處裝有防滑楔形橡膠圈，封裝外殼的頂部和底部均對(duì)稱(chēng)開(kāi)設(shè)有便于螺栓、緊固螺母固定的螺栓孔；封裝外殼的內(nèi)部一側(cè)固定有彈性壓柱，彈性壓柱前端設(shè)有U型固定支架，U型固定支架上固定有頂靠在鋼絲繩上的定滑輪，彈性壓柱上下兩個(gè)端面的中心位置處對(duì)稱(chēng)粘貼有光纖光柵，光纖光柵串聯(lián)接在光纖上，光纖通過(guò)光纖引出孔與封裝外殼外的光纖連接頭的一端連接，光纖引出孔內(nèi)充填有進(jìn)行密封的密封膠，光纖連接頭的另外一端與光纖尾纖連接，光纖尾纖上設(shè)有鎧裝保護(hù)膠皮。

所述的防滑楔形橡膠圈在靠近封裝外殼外部的一端尺寸較大，在靠近封裝外殼內(nèi)部的一端尺寸較小。

所述的彈性壓柱為一彈性性能好、感知靈敏、橫截面為矩形的長(zhǎng)方體柱子，彈性壓柱的兩端均固定連接在封裝外殼的內(nèi)部。

所述的對(duì)稱(chēng)粘貼的兩個(gè)光纖光柵形狀大小相同，波長(zhǎng)互不相同。

所述的定滑輪的凹槽中心線及封裝外殼頂部、底部與鋼絲繩的固定處位于同一平面。

所述的定滑輪為帶U型槽的鋼制軸承滑輪。

所述的彈性壓柱、U型固定支架和定滑輪均設(shè)在封裝外殼的內(nèi)部，并且使內(nèi)部的鋼絲繩拱起，拱起時(shí)的方向與豎直方向成α角，將垂直方向的鋼絲繩的張力轉(zhuǎn)換成水平方向的壓力進(jìn)行測(cè)量。

使用上述裝置的光纖光柵壓縮式礦井提升設(shè)備鋼絲繩張力監(jiān)測(cè)方法，包括以下步驟：

A、將內(nèi)部設(shè)有彈性壓柱、U型固定支架、定滑輪、光纖光柵、光纖的封裝外殼和防滑楔形橡膠圈對(duì)稱(chēng)扣合卡套在靠近提升設(shè)備的提升容器或者牽引容器處的鋼絲繩上，固定時(shí)將鋼絲繩通過(guò)定滑輪的凹槽，使其與定滑輪接觸，在封裝外殼的頂部和底部利用螺栓和緊固螺母固定；

B、利用光纖光柵解調(diào)設(shè)備解調(diào)出提升設(shè)備沒(méi)有提升重物時(shí)，即鋼絲繩在未受力時(shí)，初始光纖光柵的波長(zhǎng)大小λ_B；

C、當(dāng)提升設(shè)備提升重物時(shí)，此時(shí)測(cè)量出鋼絲繩拉緊時(shí)拱起處鋼絲繩與豎直方向的夾角α，同時(shí)光纖光柵波長(zhǎng)將產(chǎn)生漂移，利用光纖光柵解調(diào)設(shè)備解調(diào)出此時(shí)光纖光柵波長(zhǎng)的變化漂移量Δλ_B；