一种单线循环式运矿索道的掉绳故障的监测方法.docx

一种单线循环式运矿索道的掉绳故障的监测方法摘要：依据华锡矿业单线循环式运矿索道沿线设备故障情况，综合考虑监测灵敏度、成本投入、具备后续维护便捷等因素，量身定制的掉绳在线监测方法。广西华锡矿业铜坑矿业分公司I、II期索道分别于1979年和1986年建成投产和使用，两条索道平行架设，线路长均5330m，沿线共108座塔架，设立8个人工监控哨所。始终点高差320m，最大高差380米，并途经一处长1600m，深250m谷地，是目前国内乃至亚洲同类型索道中地形最复杂、运矿量最大的索道。自投产使用以来，受限于观察距离远、山间浓雾、夜间能见度差等环境制约，虽已安排哨所人员24小时轮值，但通过人工目视检查无法及时观测到索道沿线钢丝绳掉绳异常，因掉绳引起的大面积掉斗事件偶有发生。为及时发现掉绳故障，笔者依据现场情况自行设计掉绳报警装置。1、索道沿线掉绳的原因铜坑索道沿线I、II期两期索道的钢丝绳通过沿途108个塔架上的216个托索轮做支撑，机房驱动机带动钢丝绳循环运转，携带矿斗翻山越岭输送原矿至8公里外。除小概率的报索器机械原因导致抱索不劳，矿斗掉落外，发生大面积的掉斗主要原因为沿途的钢丝绳发生掉绳故障，即钢丝绳的从支撑其运载的托索轮上掉落。以托索轮内外为界，掉绳故障分为掉外绳、掉内绳两种情况。掉内绳时矿斗与塔架碰撞，100%发生掉斗且钢丝绳与刚塔架塔体摩擦产生断丝；掉外绳时不一定掉斗，连续多个塔架上的托索轮掉绳会导致驱动机负载加重，甚至引发整条钢丝绳坠地的严重设备事故。及时发现索道沿线运输异常的关键节点是“监测钢丝绳是否在沿途216组托索轮上正常运行”。2、掉绳监测方案选择历经现场调研、现场需求调查初步选定了三个方案，综合从经济投入、实施难度、运行可靠性、准确率、使用维护难度等方面做综合比较。(1)方案一：钢丝绳跳槽检测通过检测钢丝绳驱动托索轮旋转，以此来判断是否掉绳。检测原理安装在轮侧的磁铁使托索轮每转一圈霍尔元件获取对应的1—2个脉冲信号，塔架轻、重边各安装一组霍尔元件。具体判断逻辑为：①若检测到轻、重两边托索轮均转动，都有脉冲信号，则判断为“正常开机”。②若检测到轻、重边托索轮同一内时间内有一个轮不转动(脉冲信号丢失)，则判定为发生故障(掉绳、托索轮损坏、传感器损坏)。△若发生掉绳。托索轮内侧掉绳则必定引发吊斗故障；托索轮外侧掉绳，则易发掉斗故障。△若托索轮轴承损坏、轮面磨损运载索无法带动托索轮转动，需停机安排更换。△传感器发生故障则无法获取脉冲信号，报警后需酌情安排故障检修。可行性辩证、分析1、无法检测整段线路、资金投入太大1#塔架上安装的检测装置，只能检测1#塔架上钢丝绳发生了跳绳，其他塔架上发生了故障则无法检测；需给沿线108个塔架都安装检测装置才能确保实时监测，人工、资金投入、后续维护难度太大。2、供电、信号传输困难①通过敷设电缆线的方式给每野外各检测设备供电投入太大，供电故障频繁。②塔架上的检测机构即便检测到了掉绳，故障信号亦缺乏传输回哨所、机房的手段。②考虑通过太阳能电池板或小型发电机给检测设备供电，再通过无线信号传输模块将故障信号传输至哨所的方案，则需增加太阳能充电、发电机、无线信号传输模块等环节，在恶劣的野外环境下，越复杂的设备故障率越高，维护难度越大。3、不便设备维保检测机构安装于野外35米高的塔架上，人员翻山越岭到达不易。在生产紧张、环境恶劣的索道运输沿线，无法对掉斗检测装置安排定期检查和及时维修。安装于托索轮上的霍尔元件，通过脉冲检测轮子是否转动正常运转的钢丝绳两组轮子反方向转动(2)方案二：索道沿线过斗监测依据索道运矿特性，某一个固定地点一定时间间隔内是否有矿斗经过，以此着手判定掉斗，其不足之处是存在一定的报警延时。通过位置传感器检测矿斗经过沿途检测点安装规划过斗监测的掉斗盲区示意图检测原理1、正常运输过程时某一固定点一定时间间隔内必然有料斗经过。2、通过定期计数元件实现做30—40秒倒计时(时间现场适配调整)，在检测到开机的前提下，若规定时间内探头检测到料斗经过，则重新倒计时；若倒计时结束仍未检测到料斗经过，则判定为检测点之前发生了掉斗故障。可靠性分析1、钢丝绳沿线料斗全空，则刚开始挂料斗运送时，料斗经过检测点的时间不符规律，可能产生误报。2、钢索上挂斗时间不符规律、爬坡时滑动，可能导致过料斗分布不均匀、不符检测规律。3、以上问题需通过软件算法过滤误报。可行性分析1、便于后续维护。检测装置安装于有人员值守的野外哨所附近，便于供电及安排定期检查、维保。2、资金投入小。整条线沿线安装检测组件8-10套即可实现全线监控，装一套见效一套，经济投入不大，具备可操作性。3、灵敏度稍低。过斗检测有一定的滞后性，无法在发生掉斗时立即检测到，8-10套即能在确保3分钟内必定能检测到并报警(灵敏度数取决于监测装置的安装密度)。4、