矿井提升钢丝绳监测装置研制及模拟分析

论文摘要

立井提升机作为矿井出煤的关键设备,其运行状态直接关系到矿井的经济效益。为保证提升安全,箕斗提升必须采用定量装载。由于煤矿生产的原煤受水分、矸石含量等影响,容量和粘滞性变化较大,不可避免的发生计量偏差即“二次装载”现象。由此可能导致绞车反转等事故发生,严重影响煤矿安全生产。因此,研究矿井提升箕斗装卸载监测保护装置十分必要。为避免此类事故的发生,本课题对淮南矿业集团谢桥矿的多绳摩擦提升系统实验性设计改造,为其主井多绳摩擦式提升系统设计了箕斗载煤量动态监测系统。首先,本文建立了提升系统力学模型,对钢丝绳在整个提升过程中的张力进行分析,找出最大张力点,为张力测量传感器的选用提供指导和依据。其次,本文分别对系统的硬件和软件进行设计。在本系统设计中,以MSP430单片机和SM10A应变式压力传感器为核心,将系统分为箕斗载荷动态监测、数据无线发射传输、地面数据处理三部分。其中,箕斗载荷动态监测部分实现数据的采集、存储和处理。数据无线发射部分实现与上位机的通信功能。地面数据接收后,上位机对其进行处理、判断,当箕斗在上井口卸载时,提升钢丝绳的张力逐渐降低,监测系统显示的实时监测值接近空箕斗钢丝绳的张力时,便可认为箕斗已经卸载完毕,系统发出信号,提升机制动闭锁解除,提升机反转,空箕斗下放；否则,监测系统发出报警信号,提升机制动闭锁启动,提升机无法运转,需工作人员及时处理。最后,通过实验室模拟来检测本监测装置各功能实现情况。实验结果与理论结果相符,其通信方式、硬件电路及上位机软件基本上能满足多绳提升系统箕斗装卸载数据的采集、传递、接受及显示、分析。图[45]表[11]参[53]

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 绪论
• 1.1 课题来源和目的
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题研究的主要内容
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 技术方案
• 1.3.3 技术关键
• 1.4 课题研究的意义
• 2 监测系统总体设计
• 2.1 监测系统功能要求
• 2.2 提升系统力学模型
• 2.3 钢绳张力分析
• 2.4 本课题实例计算分析
• 2.5 系统设计思路
• 3 系统硬件设计
• 3.1 传感器选型及结构设计
• 3.2 A/D转换元器件选择
• 3.3 无线通讯模块设计
• 3.4 电源模块设计
• 3.5 系统控制柜模块设计
• 4 系统软件设计
• 4.1 下位机软件设计
• 4.2 上位机软件设计
• 4.3 基于PComm的串口通信实现
• 4.4 小结
• 5 实验室模拟分析
• 5.1 实验设备简介
• 5.1.1 系统的基本结构
• 5.1.2 系统性能介绍
• 5.2 实验台组成
• 5.3 监测系统实验
• 5.4 实验结果分析
• 5.5 小结
• 5.5.1 系统存在问题
• 5.5.2 系统改进
• 6 结论与展望
• 参考文献
• 附录A 系统运行状态的Datacode
• 附录B 钢绳张力部分数据报表
• 致谢
• 作者简介
• 攻读硕士学位期间发表的论文