矿井提升系统常见故障类型分析与诊断技术研究

针对矿井提升系统故障形式复杂、故障类型多样、传统故障诊断结果不准确等问题,本文对矿井提升系统常见故障类型和特征进行分析,指出了矿井提升机常见电动机故障、齿轮箱故障和减速机故障的原因和故障主要特征,确定了不同故障异常特征检测点的位置。建立了矿井提升机多维数据融合故障智能诊断系统,以现场实际应用的立式缠绕式双滚筒提升系统进行案例分析,在对应的部位安装传感器采集异常特征,对异常进行可视化分析,不同的故障类型得到振动曲线不同,通过对异常振动曲线可以判断提升系统故障类型。现场试验表明采集到的异常分析过程仅用时1.43 s,异常识别准确率高达98.4%,取得了满意的试验结果.

庙沟铁矿井下卸载系统掘砌施工工艺技术的探索与实践

庙沟铁矿在露天转地下开采工程建设中通过对卸载系统工程掘砌施工技术的研究与探索,优化卸载系统掘砌施工技术方案,成功的将卸载硐室、卸载地坑、主溜井施工尽可能的进行平行施工作业,达到了加快工程建设速度,保证工程建设安全高效的目的。

钢丝绳简化模型的构建及疲劳寿命预测

文中提出了一种复杂钢丝绳模型的等效简化方法,旨在便于钢丝绳的工程应用和检测。建立了简化前后钢丝绳三维实体模型。将几何模型导入有限元软件中创建钢丝绳有限元模型,进行拉伸模拟,并对比同等截面积的1×7+IWS钢丝绳与6×7+IWRC钢丝绳在不同拉伸距离下的应力应变分布规律,与2种模型在较高拉伸载荷下危险位置的等效塑性应变分布与大小。随后基于应变疲劳法,对简化前后钢丝绳施加循环拉伸载荷,对比了两者中间截面处的疲劳寿命分布与差值,以验证使用简化模型预测复杂钢丝绳疲劳寿命的可行性。结果表明:钢丝绳内部钢丝危险接触区域为中间芯丝表面与侧丝接触区域,简化前后模型在整体与截面处的应力应变与等效塑性应变的大小与分布规律具有相似性。两者截面处疲劳寿命分布相似,易发生疲劳损伤的危险区域均在中间芯丝处。且2种模型截面处最小疲劳寿命差值小于10%。

柱脚不均匀沉降对单斜撑钢井架的影响与治理研究

长期的荷载作用可能导致矿井井架变形和不均匀沉降,甚至可能引起结构整体倾覆。针对童亭煤矿钢结构单斜撑井架的沉降和受力特点,采用ANSYS有限元软件构建了单斜撑井架结构模型,研究了斜撑基础不均匀沉降对井架结构内力的影响规律,并对井架内力受不均匀沉降影响机理进行分析。结果表明:①立架与斜撑间的沉降差值会引起立架C柱底和顶部横梁的应力呈线性增加,对斜撑影响较小;X方向沉降率达到2.04‰时,立架最大应力出现于C柱底,约为148 MPa,低于钢材设计强度的限值。②两斜撑基础间的不均匀沉降对单斜撑井架的不利影响更大,断绳工况下的Y方向沉降率为0.88‰时即发生应力超限破坏,略低于《矿山井架设计标准》中对单斜撑式钢井架斜撑基础间最大1‰的沉降差值限制。③不均匀沉降导致井架内力重分布,井架最大应力值和位移值均随沉降值增大而增大,其中立架C柱和斜撑上下天轮梁为最危险部位。针对井架沉降现状,提出了重点部位的加固和顶升方案,加固后井架内力和变形均大幅降低,静力性能提升30%。

基于机器视觉的刚性罐道接头缝隙宽度测量算法

针对罐道结构复杂、空间狭小、传统检测系统不便于安装,容易导致接头缝隙测量困难问题,提出一种基于机器视觉的非接触式测量接头缝隙宽度的方法。使用高斯滤波和CLAHE算法,去除噪声并提高图像对比度,经过阈值分割、图像形态学操作提取接头缝隙边缘特征;通过孤立点消除和透视变换去除图像畸变,使用SKE-骨架提取算法减少接头缝隙特征像素宽度,通过霍夫变换和最小二乘法计算接头缝隙宽度。测量了4~12mm接头缝隙宽度,结果表明:该方法测量误差控制在0.8 mm以内,为立井提升系统安全稳定运行提供保障。

矿井提升系统存在的安全问题及对策措施

为保证矿井提升系统的安全稳定运转,文章对矿井提升系统存在的安全问题进行了详细的分析与总结。主要介绍了矿井提升系统振动冲击限制技术,立井提升系统过卷防治技术,矿井提升系统松绳、跑车事故防治技术,深井提升钢丝绳失效研究及防治技术,立井特大罐笼全无轨运输防偏载及锁罐技术和摩擦式提升系统打滑事故防治技术,最后进行了立井提升系统卡罐事故分析。针对矿井提升系统存在的相关安全事故,分析了各种问题的动力学特性,得出了研究结论,并针对提升系统的安全问题,对国家标准、规范提出了相应的修改建议,给出了具体的对策措施。

大罐笼载胶轮车用液压自动阻车器的开发

针对传统大罐笼内的胶轮车阻车器多为手动阻车,提出了一种无轨胶轮车用液压自动阻车器。该液压阻车器采用液压自动控制,无须工人进罐操作,安全、可靠,为立井大罐笼载无轨胶轮车的运输安全提供了保障。

煤矿提升机天轮安全运维在线监测系统研究

为解决矿井提升机天轮传统运维方式存在的效率较低、运行监控难度较大、安全运维成本较高、智能化不足等问题,本文对煤矿提升机天轮结构组成进行分析,研究了煤矿提升机天轮常见故障机理的基础上,搭建出天轮平台音视频协同安全运维在线监测系统,对硬件系统和软件控制系统进行研究,实现了对天轮振动、偏振、音频信号的全方位采集和实时远程监控运维,搭建出天轮监控评价指标体系。经试验和现场调试后表明,测试得到的天轮端面圆跳动≤9 mm,设备异常识别精度达0.01,响应时间仅为1.97 s,取得了满意的实验和应用结果。

双折线卷筒上钢丝绳卷绕状态的力学分析

钢丝绳偏角直接影响钢丝绳在双折线卷筒上的卷绕整齐性。因此本文以双折线卷筒的钢丝绳截面单元微元体为分析对象,建立了双折线卷筒在均速转动条件下钢丝绳卷绕状态的力学模型。通过该力学模型分析表明,卷筒均速转动下钢丝绳后偏时钢丝绳随着钢丝绳偏角增大受到挤压力增大,但“骑绳”现象很难发生;当钢丝绳前偏时钢丝绳偏角超过绳槽螺旋角时“跳绳”现象可能会发生,并且钢丝绳偏角越大“跳绳”越容易发生。其次,通过所建的力学模型对工程实例进行了计算分析;结果表明,平行线绳槽段的钢丝绳偏角是决定“跳绳”发生的关键,同时钢丝绳张力越大越容易发生“跳绳”。本文建立的双折线卷筒力学分析模型可以为提升绞车的参数设计和钢丝绳的选择提供了的理论依据。

油缸打压法调绳工艺研究与应用

矿建公司机电一队承担铁煤集团各矿井主、副井提升钢丝绳更换工作,根据《煤矿安全规程》规定摩擦轮式提升钢丝绳每2年更换一次[1],机电一队每两年之内需要将铁煤集团各矿井摩擦轮式提升钢丝绳更换一遍,并且更换提升钢丝绳后,进行调绳作业是必不可少的步骤。因此,调绳作业的快慢已经成为制约机电一队完成换绳施工作业工期的“瓶颈”。传统的调绳方法存在操作复杂、耗时较长、安全风险高等问题,因此研究出一种安全高效的调绳工艺势在必行。

浅析提升机箕斗煤位监控系统设计

煤矿主立井多绳摩擦式提升机承担矿井原煤的提升任务,因煤流系统的不稳定,提升运输过程中经常发生因箕斗余煤而导致的二次装载,出现提升机超载故障,严重影响提升机和井筒装备的安全运行。为了解决煤矿立井提升运输过程中箕斗余煤而导致的二次超装现象的发生,利用煤位监测装置对箕斗煤位进行实时检测,同时将检测数据传输至西门子PLC进行逻辑运行后,输出箕斗煤位检测情况,当箕斗存在余煤时,发出余煤故障,提升机不能再次启动,已达到安全提升。

二维声学黑洞应用于压电振动能量收集

声学黑洞(acoustic black hole,ABH)效应可以产生强烈的能量集中,能够将高频率低振幅的低品质振动能量转化为高振幅的高品质振动能量,从而便于利用。提出并研究了一种环形二维声学黑洞压电能量收集装置。有限元分析结果表明,环形二维ABH结构能在宽频域内显著提高能量收集效率。搭建了环形二维声学黑洞压电能量收集器试验测试平台,通过试验验证了仿真结果的正确性。与经典二维ABH结构相比,环形二维ABH结构具有更好的能量收集效率和结构强度。分析了压电片几何尺寸等因素对装置能量收集效率的影响,得到了能获得较高输出功率的几何尺寸范围,并进行了正交试验设计,研究了截断厚度、压电片尺寸、中央平台直径、幂指数等多因素的综合影响。

钢绳环式无级变速器钢丝磨痕几何特征研究

摩擦磨损分析对钢丝绳的寿命预测和可靠性理论具有关键意义。以6×7+IWS钢绳环为研究对象,利用ABAQUS软件对其内部钢丝间的微动磨损进行仿真。在接触载荷为1N和循环次数为50000的情况下,研究了交叉角度为30°、45°、60°、90°时下钢丝试样的磨痕深度、面积和体积的演变规律。仿真结果表明,在θ=30°时,磨痕深度和磨痕体积最小,分别为0.0034mm、1037.483×10^(-5)mm^(3);在θ=90°时,磨痕深度和磨痕体积最大,分别为0.0082mm、1040.831×10^(-5)mm^(3)。在相同交叉角度下,上钢丝的磨痕深度小于下钢丝的磨痕深度,上钢丝的接触面积总是大于下钢丝的接触面积。当上、下钢丝总磨痕深度达到报废标准时,30°、45°、60°和90°交叉试样所需的循环次数依次为608696、509091、466667和437500次。本研究为钢绳环在微动磨损下的磨痕几何特征和寿命预测提供了理论依据。

千万吨级主井高速大载重提升技术研究与应用

以千万吨级“双超”矿山——思山岭铁矿主井提升系统建设为背景,从主井提升系统方案、竖井提升运行安全间隙研究、大型化提升技术装备应用、大型主井井塔布置等方面综合论述了主井提升系统参数确定所开展的研究工作以及设计建设采用的新技术、新装备。思山岭铁矿主井提升系统的建设将对我国类似矿山竖井高速大载重提升系统的建设实施具有较强的标杆示范意义。

基于AI图像识别设计的主井箕斗滞煤监测系统的应用

本文利用监控摄像头的图像捕捉功能,通过AI超脑进行图像对比验算,最终实现对主井箕斗超载或卸煤不净进行预警。

基于磁场模型的矿用钢丝绳检测信号特性试验研究

电磁检测是矿用钢丝绳缺陷可靠的检测手段之一。基于电磁法的矿用钢丝绳缺陷检测,目前存在缺陷与信号特性表征规律不明确的问题,定量识别时存在无关信号特性,影响识别准确性。采用三维磁偶极子理论计算、Maxwell模拟仿真与试验相互验证的方法,总结漏磁信号特性与缺陷变化之间的表征关系。首先建立磁场环境下的钢丝绳三维磁偶极子理论模型,应用模型对标准缺陷处进行磁场理论计算并进行Maxwell模拟仿真;分别提取理论值与仿真值的峰/谷绝对值、波宽、峰谷差值、峰谷值宽度四项信号特性,进行缺陷与信号的表征分析;最后设计缺陷进行试验验证,得到试验数值的斯皮尔曼相关系数。试验结果表明:缺陷的宽度、深度与峰/谷绝对值、波宽、峰谷差值3个信号特征值呈正相关,与峰谷值宽度无明显相关性;缺陷长度与峰/谷绝对值呈先上升后下降的趋势,与波宽、峰谷差值、峰谷值宽度呈正相关。并且发现宽度缺陷信号幅值最强,长度缺陷信号幅值最弱,深度信号幅值居中,峰谷差值和峰谷绝对值与缺陷相关性最高。该研究具有一定的工程指导价值。

新型自动化插爪制动牵引车的设计

为解决无极绳牵引车断绳制动不可靠的问题,自主研制了新型自动化插爪制动牵引车,该牵引车主要是由车体框架、插爪制动装置、弹簧滑轮组件等部分组成,当钢丝绳松绳量达到1000 mm时,插爪自动插住枕木实现断绳自动制动的功能,解决了无极绳牵引车在变坡点瞬时超速於绳而产生的插爪误动作以及跑车时插爪不动作的技术问题。同时,设计了新型自动化插爪制动牵引车的放车试验方案,试验结果表明:车身制动平稳,插爪安全可靠,达到了设计预期。新型插爪制动牵引车的研制拓宽了无极绳牵引车的使用范围,为无极绳卡轨车的安全运行提供了保障。

矿井吊盘稳车的APP远程监控系统设计

思山岭矿井吊盘稳车的工作环境复杂,其监控终端的便携性是一个亟待解决的问题。针对这一挑战,本项目采用三菱FX3U系列PLC作为控制核心,它具备高速的处理能力、强大的控制能力以及稳定的性能,十分适合对复杂环境中的稳车进行控制与监控。为了实现远程监控,采用Modbus TCP通讯协议与PLC进行通讯,确保了数据传输的准确性和实时性。同时,引入多种传感器采集稳车设备的关键参数数据,如压力、速度、深度等,为监控提供全面的数据支持。为了方便矿井工作人员随时随地灵活地监控,本文采用Java编程语言开发APP端服务器环境以及一款Android APP,实现实时显示稳车设备的各项工况数据,并进行及时预警。该监控系统实现了对矿井稳车集成系统的灵活远程监控,进一步提高了稳车设备工作效率,降低了运维成本,同时,为矿井稳车集成系统的稳定性与安全性提供了有力保障,为矿井的安全生产提供了重要的技术支持。

基于SolidWorks的钢丝绳参数化建模系统

针对空间结构复杂的钢丝绳,设计和建模过程较繁琐的问题,对SolidWorks进行二次开发,实现钢丝绳快速参数化建模。该方法首先对特定型号钢丝绳参数方程和扫掠所需法平面圆进行计算,对计算结果进行编程化处理,基于Visual Studio编程平台,利用VB.net语言和对应API函数,实现钢丝绳快速参数化建模。以弯曲状6×7+IWS钢丝绳为例,对钢丝法平面圆的参数方程推导过程进行了详细介绍,一键绘制了弯曲状6×7+IWS钢丝绳模型,对所建模型进行有限元分析,验证所得此建模方法所建模型精确可靠,可提高钢丝绳建模效率,具有一定实用性。

大型罐笼的结构分析

简述大型罐笼的基本结构、发展方向、罐笼配套部件的结构原理及最佳配置方式。结合唐口矿的实际给出了大型罐笼的外形尺寸 ,为整体下放液压支架提供了有益的参考。