矿井提升机钢丝绳外观缺陷视觉识别技术研究

针对多根钢丝绳检测部署困难、钢丝绳图像采集质量较低、视觉检测法适应性差、准确性不高等问题,提出了一种基于计算机视觉和深度学习的矿井提升机钢丝绳外观缺陷视觉识别方法。首先构建矿井提升机钢丝绳在线监测系统;其次由地面移动巡检平台和井下本安高速相机采集钢丝绳图像,建立钢丝绳图像数据集;然后考虑井下粉尘影响、相机镜头易受污染、光照不均、钢丝绳高光反射等问题,采用基于Retinex算法的图像去噪方法和基于同态滤波的图像去噪方法对钢丝绳图像进行去噪处理,处理结果表明,基于色彩增益加权的多尺度Retinex(AutoMSRCR)算法为较优方案;最后缺陷检测过程以卷积神经网络为基础,构建基于YOLOv5s的缺陷检测模型,为降低人为因素影响、调参工作量,在YOLOv5s中加入Focus结构对其进行优化,并将改进的YOLOv5s模型作为钢丝绳缺陷检测的预训练模型,以进一步降低模型内存占用率,提高模型加载和检测速度。实验结果表明,所提方法对钢丝绳2处断丝的检测误差分别为1.61%,1.35%,对钢丝绳4处磨损的检测误差分别为2.43%,3.44%,2.11%,3.39%。针对淮河能源控股集团顾北煤矿主井提升机原有钢丝绳安全监测系统的检测精度无法满足现场需求的问题,采用所提方法对原系统进行改进,现场应用效果表明,钢丝绳断丝检测准确率由80%提升至96%,损伤定位误差由500 mm降低至300 mm范围内,损伤定位准确率由75%提升至98%,损伤实时检出率由76%提升至90%,尾绳畸变检出率由70%提升至85%。

矿用钢丝绳双源磁回路结构设计与仿真分析

目前矿用钢丝绳损伤电磁检测方法存在主磁通检测对于局部类损伤检测精度较低,基于漏磁的局部损伤检测的定量精度不高等问题。提出了一种同时检测主磁通和漏磁的矿用钢丝绳双源磁检测方法,结合主磁通与漏磁在局部损伤检测方面的互补性,设计了双源磁检测环形筒状励磁回路和独立分离励磁回路方案。基于有限元仿真验证了2种方案的可行性,确定了以独立分离回路作为磁回路的基本结构。研究了衔铁参数、磁铁参数对磁化效果的影响和磁桥路结构参数对磁场分布的影响。结果表明:(1)磁化幅值与回路数量呈正相关,与衔铁长度呈负相关,高度对磁化效果几乎没有影响。(2)磁化幅值与永磁铁材料牌号、长度和厚度呈正相关,与提离值呈负相关。(3)磁化幅值与磁桥路厚度呈正相关,与空气间隙呈负相关,而提离值对磁化效果影响较小。(4)磁桥的空气间隙对磁桥路内磁通密度分布的影响较大。

钢丝绳三项强制性国家标准研究

钢丝绳三项重点产品强制性国家标准批准发布。本文介绍了项目来源、编制过程和主要修订内容,分析了预期实施效果。

矿井提升机钢丝绳提升振动抑制技术

针对矿井环境复杂多变导致的钢丝绳提升振动幅度较大问题,研究了矿井提升机钢丝绳振动抑制技术。首先通过分析矿井提升机的运行过程,计算钢丝绳的动能方程和势能方程,从而深入分析了钢丝绳的动力学特性。随后结合矿井的实际特点,设定相应的边界条件,进而推导出钢丝绳的振动控制方程。通过求解该方程,并结合调整抑制参数的方法,实现了对钢丝绳振动控制方程的实时更新,最终达到了抑制钢丝绳振动的目的。实验结果表明,该技术在矿井提升机钢丝绳的纵向振动抑制方面表现较好,其应用后振动幅度降低率普遍超过93%,最高可达98.77%,能够适用于复杂多变的矿井环境。

煤矿提升机主提升钢丝绳更换工艺优化研究

探索煤矿提升机钢丝绳更换工艺的优化方法,以提高更换效率,保障安全生产。通过分析钢丝绳失效模式和现有更换工艺,发现其存在效率低、风险高、自动化程度不足等问题。针对这些问题,从工艺流程优化、关键技术创新、安全管理等方面提出系统的解决方案。研究表明,采用物联网、机器人、虚拟仿真等先进技术,优化作业流程,并配套严格的安全管理体系,可显著提升钢丝绳更换效率,缩短工期,降低安全风险,促进煤矿提升系统技术不断进步。

矿井提升机钢丝绳后备冗余保护技术研究

针对矿井提升机受不同载荷作用容易出现过卷、冲击振动、断绳故障等运行安全问题,对矿井提升机钢丝绳后备冗余保护技术展开研究,分析了矿井提升机结构形式和常见故障类型,建立了矿井提升机钢丝绳防振动和冲击数学模型,并基于数学模型的分析研究了提升机钢丝绳振动和冲击控制机理,提出了矿井提升机防冲击、防过卷、防冲击冗余保护装置,利用中间压辊实现两维运动,使得制动过程无极逐步加载,大大提高了提升机钢丝绳运行的平稳性。在某煤矿JKMD-2.8×4提升机进行现场调试和试验,结果表明,在曲轨压辊实现制动力无级加载,当出现断绳安全事故时仅用2.68 s可实现有效制动,提升机钢丝绳最大的速度波动为0.9 mm/s,在运行过程中钢丝绳的波动速度非常小,出现断绳事故时可以实现对钢丝绳的有效抓捕,避免内部能量释放,保证了设备的稳定运行。现场应用验证了方案设计的合理性,取得了满意的应用效果.

矿井提升机钢丝绳张力监测系统设计

针对矿井提升机存在钢丝绳过载、张力不平衡等问题,设计了一种矿井提升机钢丝绳张力监测系统。该系统采用压力传感器采集钢丝绳张力,采集信号经过处理后以无线通信方式发出,信号接收装置接收数据并通过RS232上传至上位机进行显示,从而实现钢丝绳张力的实时、可靠监测。测试结果验证了该系统的可行性。

矿井提升系统动力学仿真分析

以2JTP×1.2型矿井提升机为研究对象,利用三维实体造型软件Pro/E建立了缠绕系统的部分模型,并将其导入ADAMS软件,在ADAMS中建立了钢丝绳模型,并对各个独立的部件施加相应的约束和载荷,建立了矿井提升机缠绕系统三维数字化虚拟样机。在此基础上对提升系统的动力学进行了可视化仿真研究,实现了提升机单容器提升过程中钢丝绳在卷筒上缠绕的动态仿真,并对仿真结果进行了系统分析。

立井提升系统钢丝绳安全系数研究

为了合理确定钢丝绳的安全系数,以减少提升设备的投资成本以及运行过程中的能耗,提出了全新的立井提升钢丝绳安全系数计算方法。在钢丝绳安全系数计算中,综合考虑了正常提升过程中各种冲击力、钢丝绳扭转应力、张力不平衡等因素的影响,并结合钢丝绳弯曲疲劳、磨损、腐蚀、断丝等因素,引入钢丝绳的残余破断系数,得出了正常提升工况下安全系数计算方法。建立了提升机在非正常工况(全力矩制动、提升容器过卷及卡住)时的振动方程,研究了其动力冲击特性,并计算出相应的冲击系数。基于对各种工况的理论计算与分析,确立了能够满足使用要求的钢丝绳安全系数,确保钢丝绳在正常情况下的安全使用及在非正常情况下不会被拉断。

用于矿井提升机钢丝绳张力测量的光纤光栅传感器设计

针对用于矿井提升机钢丝绳张力测量的电子传感器存在可靠性低、抗潮能力差、寿命短等问题,设计了一种光纤光栅传感器。该传感器采用双栅结构,利用差动补偿法消除温度的影响;通过光检测装置检测光栅的中心波长偏移量,根据中心波长偏移量与压力之间的线性关系可间接推算出传感器受到的压力,即为钢丝绳张力。实验及测试结果验证了该传感器的可靠性。

超深井提升机钢丝绳拉力强度预测研究

超深井提升机长距离、粗直径钢丝绳在作业过程中受力复杂,建立精确的钢丝绳模型对提高提升系统安全性能至关重要,由于长距离、粗直径钢丝绳具有不同数量级抗拉刚度和抗弯刚度的宏观力学特性,在有限元数值仿真中对粗直径钢丝绳建模仍存在难题。为解决上述问题,因此提出了基于空间杆梁有限元模型的单元耦合建模方法,并进行了力学算例验证。根据1500m超深井提升机系统结构与运行参数,采用单元耦合建模与动力学分析方法进行了钢丝绳和罐笼联合结构作业过程分析,获得了在系统提升、下放作业过程中的钢丝绳张力变化规律和动态特性。研究结果表明在加速度突变阶段,钢丝绳的拉力强度变化最剧烈,钢丝绳张力呈现逐渐减弱的波动性变化。

基于新标准的矿井钢丝绳选型计算

随着GB8918-2006《重要用途钢丝绳》、GB/T8706-2006《钢丝绳术语、标记和分类》和《煤炭安全规程》2010版的相继实施,一些和矿井钢丝绳选型相关的概念发生了变化,其计算公式也相应调整。本文主要目的是介绍相关概念、新公式推导过程,并基于新标准进行矿钢丝绳选型计算,以便使新标准尽快应用到工程实际中。

多绳摩擦轮无平衡锤深井提升系统设计

随着浅层矿产资源的消耗,矿山未来开采深度必然会逐渐增加。目前我国地下矿山的平均开采深度已达到500 m,当开采深度超过1 200 m后,多绳摩擦轮提升机钢丝绳存在应力波动及尾绳缠绕、井筒气流扰动等安全问题。设计一种多绳摩擦轮无平衡锤深井提升系统,在提升高度小于2 600 m的情况下,该单套提升系统提升能力能达到百万吨以上,解决了我国今后相当长的时间内深井矿山开采面临的提升难题。

矿用绞车钢丝绳超载保护装置研究

系统采用心形结构对煤矿绞车钢丝绳的实际承载力检测。煤矿绞车在工作过程中,由于被拉小车承载力突变使钢丝绳承受拉力超限被拉断,本文设计了在小车与钢丝绳之间加装心形拉力检测装置,控制系统以单片机为核心,基于无线电通讯技术,对心形结构中安装的压力传感器数据进行监控,实现了钢丝绳拉力的测量,实现超载保护的功能。

一种新型矿井提升钢丝绳张紧应力检测装置

为了确保矿井提升设备的安全使用,在传统的标记法检测钢丝绳张力的基础上,设计了一种新型矿井提升钢丝绳张紧应力检测装置。该装置充分利用机电液一体化技术,通过检测与计算获得钢丝绳的张紧应力,定量的检测出矿井提升钢丝绳的张紧应力。文章首先对钢丝绳张紧应力的检测原理进行了详细的分析研究,其次是设计了钢丝绳张紧应力检测装置并绘制了二维图与三维图,最后对液压油路和油温油压检测传感器及其信号的处理进行了原理分析,结果表明,该检测装置在实验室试验过程中,检测效果良好。

矿用提升机钢丝绳张力监测系统研究与应用

邢东矿提升系统采用多绳摩擦式提升机,为避免由钢丝绳张力差超限和超载造成的事故,在邢东矿副井研究并安装了矿用提升机钢丝绳张力在线监测及称重系统。当发生钢丝绳差超限、超载等现象时,系统能够及时报警,使问题得以及时处理,保障了提升系统的安全可靠运行,延长了设备的使用时间。

基于TMR传感器的矿用钢丝绳断丝缺陷检测系统

设计了一种基于隧道磁电阻(TMR)传感器的矿用钢丝绳断丝缺陷检测系统。阐述了系统励磁装置,硬件电路及软件的实现过程;搭建试验平台对表面分布有5处不同程度断丝缺陷的■ mm-19×7+IWR型油性钢丝绳进行在线检测。试验结果表明系统具有灵敏度高,温度稳定性好,信噪比高,体积小等优点;最小检测精度为金属断面损失0.4%的单根断丝缺陷,轴向最小分辨力达到5 mm,完全满足实际工程应用需求。

基于漏磁检测的矿用钢丝绳励磁装置

针对目前研究未考虑工程应用背景下钢丝绳摆动对励磁装置的影响,导致钢丝绳漏磁检测效果不理想的问题,设计了一套矿用钢丝绳励磁装置。通过建立钢丝绳仿真模型,仿真研究了不同气隙、提离值对钢丝绳漏磁场的影响,发现增大气隙或提离值均会降低钢丝绳漏磁场磁感应强度,影响钢丝绳漏磁检测结果。但实际应用中矿用钢丝绳摆动幅度大且易污染,因此钢丝绳励磁装置的气隙和提离值不宜过小。在考虑工程适用的条件下,设置气隙为6 mm、提离值为5 mm,进一步仿真分析永磁体厚度与长度、磁极间距、衔铁厚度对钢丝绳漏磁场的影响,发现永磁体厚度与长度对钢丝绳漏磁场影响最大,磁极间距对钢丝绳漏磁场影响较小,衔铁厚度对钢丝绳漏磁场的影响可忽略不计。基于仿真结果并考虑经济性和便携性,设置钢丝绳励磁装置参数:永磁体厚度为10 mm、永磁体长度为30 mm、磁极间距为180 mm、衔铁厚度为10 mm。动态仿真结果表明,钢丝绳漏磁场磁感应强度峰峰值达0.9 mT,说明该励磁装置能够保证损伤处产生较高的漏磁。实验结果表明,漏磁信号在钢丝绳不同断丝处均出现了明显波动,说明该励磁装置具有良好的励磁效果,可准确检测出钢丝绳断丝损伤。

钢丝绳锯走向长壁采煤工艺的实践

在七台河矿区,急倾斜薄煤层开采所占比重较大,采场条件差,单产较低,危险性高。急倾斜薄煤层安全高效开采一直是亟待解决的难题。东风煤矿通过在适宜条件下,应用钢丝绳锯采煤工艺取得成功,达到了无人工作面安全高效开采的目的。

煤矿用钢丝绳安全性能校验探究

在煤矿生产中,钢丝绳对于煤矿运输十分重要。为此,需要保证生产过程中钢丝绳的安全性。通过介绍钢丝绳安全性能分析方法,以A煤矿为例,探讨了矿井提升机钢丝绳安全性能的校验,可以为保证煤矿运行的安全性提供一定的参考。