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公司动态

多绳摩擦垂直提升机钢丝绳张力监测方法分析

 

系统硬件设计

压力传感器    

垂直提升机压力传感器是将钢丝绳所受张力转换成电信号的关键部件,如果直接测量张力,需要改变提升机的结构,势必给提升机的运行带来安全隐患。经过反复调查研究,笔者设计了一种压力传感器,在不改变提升机平衡悬挂装置外形和结构的前提下,将钢丝绳的张力转换成压力信号。    

压力传感器的电路结构如图2所示。4个电阻应变计组成惠斯通电桥,应变方向相同的2个电阻应变计安装在电桥的相对桥臂上,R:R:受拉伸应力,R:R;受压缩应力,当传感器承受压力时,增加了电桥从A点到C'点的最终电压输出。电桥输出E}

信号采集发射装置    

信号采集发射装置采用C8051F340单片机作为信号采集电路的主控芯片。AD7705作为AD采集芯片,是适用于低频测量仪器的AD转换器,它能将从压力传感器接收到的很弱的输入信号直接转换成串行数字信号输出,无需外部仪表放大器川。    

垂直提升机C8051F340控制AD7705采集压力传感器信号,然后对数据进行滤波处理,通过无线收发芯片nRF401将数据以无线方式发出。nRF401的理论传输距离能达到1 km 

中继器    

由于矿井工况复杂,无线信号在传输过程中会产生不同程度的衰减,实际传输距离只有500 m左右,因此在比较深的矿井中,需要增加中继器完成无线信号的传输。中继器是一个无线信号转发装置,由C8051F340控制nRF401收发数据,在接收到数据之后,再将接收到的数据发送出去。

信号接收装置    

信号接收装置由C8051F340}nRF401以及电平转换芯片MAX232组成,在接收到信号采集发射装置发出的无线信号后,将数据通过RS232接口上传至上位机。

系统软件设计    

下位机软件的主要功能是数据采集及发射,通过对压力传感器输入的电压进行AD采样、滤波,得到钢丝绳受到的张力数据,再将数据以无线方式发送出去。上位机与下位机之间采用轮询的方式通信,这样不仅能够防比下位机重复发送数据,也为多机通信提供了条件。下位机软件流程如图3所示。    

上位机软件是利用Qt开发的。Qt是一个跨平台的C' ++图形用户界而应用程序框架,能够很方便地开发各种图形界而软件。上位机通过RS232接口与信号接收装置连接,上位机软件读取串口数据,经过处理计算出各钢丝绳受到的张力大小、提升机总质量以及各钢丝绳张力差,并将结果显示到软件界而上。当钢丝绳的张力差超过10%或提升机载质量超过设计载质量时,软件给出报警提示。上位机软件界而如图4所示。

系统测试    

为了检验系统的实用性,笔者选取某矿进行实地测试。测试矿井的深度为820 m,提升机自身质量为8. 2 t,提升钢丝绳为4根,配重尾绳为2根,配重尾绳每米质量为6. 64 kgo测试数据见表to    

测试结果表明,该系统运行稳定,无线传输正常,数据能够实时地反映钢丝绳张力的变化,且与垂直提升机的运行规律相符合。 

垂直提升机钢丝绳张力监测系统采用压力传感器进行钢丝绳张力的采集,采集信号经过放大、滤波处理后,发送至上位机并显示。当各钢丝绳的张力差过大或张力本身超过极限时进行报警,通过调控使钢丝绳受力均匀,避免钢丝绳的张力不平衡或张力超限等危险工况发生。测试结果表明,该系统可对钢丝绳张力变化进行实时监测,有效提高了矿井提升机的安全、可靠性。

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点击次数:  更新时间:2014-10-19 00:30:34  【打印此页】  【关闭