摘要：钢丝绳是有经过特殊处理的高强度钢丝捻制而成的，由于它具有良好的挠性、冲击吸收性能、重量轻、承载能力大、结构多样、规格齐全等优点，因而被作为理想的受拉构件广泛用于工程结构中。特别是钢丝绳的工作平稳可靠、承受动载荷和过载的能力较强以及在高速工作的条件下运行和卷绕无噪声等许多优良性能，使其在矿产、冶金、交通、建筑等国民经济各主要行业和部门得到越来越广泛的应用，如各类斜拉桥、悬索桥、起重机、矿井提升机等都大量的使用钢丝绳。
关键词：钢丝绳；张力检测；装置
为满足《煤矿安全规程》对钢丝绳张力进行实时量化检测的要求，在分析研究国外钢丝绳张力检测装置的基础上，研制开发了KBG2（25）型钢丝绳张力检测装置。该装置利用力—电转换原理，配备微机智能仪，可同时扫描四根钢丝绳张力，数据管理、处理采用微机；可打印输出数据并实现实时在线人机通信；具有安全报警功能，能及时发现张力超限的钢丝绳。
1钢丝绳张力检测技术
1.1钢丝绳张力检测技术现状评述
根据钢丝绳张力测量原理的不同，钢丝绳的张力测量可以分为两大类型：
1）接触式钢丝绳张力测量
在实际工程中所采用的钢丝绳张力检测装置，从原理上讲，都是采用接触式的应变测力原理。主要有两类：一类是将传感器直接串接于钢丝绳的结构中的直接式检测法；另一类是采用检测钢丝绳横向张力的间接式检测法。前一类对传感器的强度要求很高，故传感器灵敏度较低，造成钢丝绳张力的测定精度偏低；而后一类除了对横向进给量要求严格外，有着测定方法简便，测定精度高，适用范围广等很多优点。后一类中也有很多不同的方法，而这些方法在精确性和可靠性上又有着不同的差别。
2）非接触式钢丝绳张力测量
钢丝绳是导磁体，且其表面具有凸凹不平的捻制股波，若在钢丝绳表面设置由磁通源和磁通检测元件的监测器。那么当钢丝绳移动时，由于其波峰、波谷与磁通源的间距不同，导致其间的磁通密度发生变化，使检测元件输出联系的且与钢丝绳绳股波相对应的一系列的电压波形。而钢丝绳因受力而产生的应变，只与检测值信号的高低电平持续时间有关，而与钢丝绳的运动状态及检测信号的频率等其它因素无关。故可以通过高低电平的持续时间测出钢丝绳的应变，进而测出钢丝绳的张力。
1.2钢丝绳张力在线检测技术的分类简述
1）标记法
标记法是在国内、外无测力计问世时调节多绳提升钢丝绳系统不平衡张力的主要方法。这种方法不直观，不精确，存在较多的人为因素，不能准确的给出每根口钢丝绳张力值。
2）串弹簧测力计法
此种方法是在钢丝绳中串联安装弹簧测力计进行测定。这种方法简单易行，便于测量且用于静态测量较好，但是有一个致命的缺点，就是对测力计的强度要求很高：同时在钢丝绳中串入测量计不便于钢丝绳的实际工程应用，而且易因测力计强度不够而造成危险事故。
3）串测力传感器法
将传感器直接串联安装在钢丝绳中，在不影响连续生产的条件下，对钢丝绳张力的检测转换为对传感器压力的检测，实现了在线检测功能。但是这种方法增加了传感器的设计与安装难度，同样存在由于串联传感器而是钢丝绳的运行存在安全隐患等缺点。
2钢丝绳张力测试装置系统的总体概述
2.1检测装置部分的总体概述
鉴于调研的实际情况，我们针对型号JKM-3.25/4的多绳摩擦式提升机进行本系统的设计。型号为JKM-3.25/4的主要参数如表1所示。此外，如果对现有的检测装置稍加改进，就可以运用其对多根钢丝绳的张力检测，且具有测力准确，精度高，在超载或钢丝绳之间的张力不均匀成度超过一定的范围时还具有报警的功能。
检测系统的组成如下框图1所示。力传感器采用的是电阻应变片式的，它将钢丝绳的张力信号转换成与之成线性关系的电压信号输出，该电压信号之后进入信号的处理装置进行处理。信号处理装置采用的是单片机，它主要完成对输入的多路信号进行采集，放大、滤波等各种处理和加工等，并根据需要输出多种方式的信息，以便使用。本系统的力传感器是根据系统设计的需要而自己设计自做的检测装置上贴上电阻应变片而自行设计制作的。在把钢丝绳的张力转化成电压信号之前，通过该结构已经把钢丝绳的张力转化成了作用在检测装置压轮上的压力，这一问题将在下一章的钢丝绳的张力检测结构设计中解决。
3应用效果
2003年3～6月在徐州矿务集团有限公司韩桥煤矿对KBG2（25）型钢丝绳张力智能检测仪进行了工业性试验，分别用于检测潘家庵副井多绳摩擦式提升系统的提升钢丝绳（绞车型号为JK-MD-2.84，提升钢丝绳直径Υ28mm，提升钢丝绳之间采用液压缸自动平衡装置）和韩桥井单绳提升系统的罐道钢丝绳。
由于该检测仪具有安全报警功能，能及时发现超限张力的钢丝绳和悬吊设备，提高了稳车和钢丝绳使用的安全可靠性。由于实时在线连续检测不影响设备和钢丝绳的正常使用，因此，减少了钢丝绳安全维护和检查时间，节省了维护费用。
现场工业性试验结果表明，KBG2（25）型钢丝绳张力智能检测仪使用效果良好，解决了目前国内对钢丝绳张力自动进行连续动、静态检测的难题，为钢丝绳安全运行提供了可靠保障，取得了明显的经济效益和社会效益。该装置检测精度高，响应时间快，检测操作简便易行，安装维修简单，适应性较强，能满足对使用中的钢丝绳进行现场测试的要求。使用时，不需破坏原绳两端的连接，只需将力电转换器挂在钢丝绳上，调整好给定横向位移ΔH，接上智能处理仪，即能实时、在线显示和打印被测钢丝绳上的张力值，显示和打印数据精度高。经实测与理论计算数据对比，误差不大于3%；响应时间短，一般检测两根钢丝绳，从开机至打印出数据，不超过60s。
KBG2（25）型钢丝绳张力智能检测仪具有安全报警功能，能及时发现超限张力的钢丝绳和悬吊设备，提高了稳车和钢丝绳使用的安全可靠性；实时在线连续检测不影响设备和钢丝绳的正常使用，减少了钢丝绳安全维护和检查时间，节省了维护费用。
目前，KBG2（25）型钢丝绳张力检测仪已在徐州矿务集团有限公司部分矿井推广使用，效果良好。
结语
综上所述，KBG2（25）型钢丝绳张力检测仪具有明显的经济效益和社会效益，可广泛应用于矿山、冶金、索道运输及其它相关行业使用钢丝绳等场合，推广应用前景良好。本系统与传统的钢丝绳张力检测系统的最大差别在于中间部分信号转换时压轮装置的应用。它改变了以往将传感器安装在钢丝绳上或者是安装在箕斗下部液压平衡装置上的缺陷，本装置与其它装置最为不同也是它最大的好处是，它可以使得检测人员在地面上观察钢丝绳的受力情况，并及时方便地做出调整，在很大程度上改善了现有钢丝绳张力检测装置的检测效果。
针对提升机钢丝绳张力检测系统的具体要求，本文利用单片机设计了人机界面，通过它可以完成对整个系统的控制以及对检测到的张力数据进行处理和分析。
目前，已经完成提升机钢丝绳张力检测系统样机的开发。经过反复的实验和调试，证明数据采集的精度、数据传输的可靠性均满足了系统的设计要求。
参考文献：
[1]王增才，邵海燕，高峰.多绳摩擦提升钢丝绳张力检测方法分析[J].煤矿机械，2002（5）：72-74.
论文作者:夏承堂
论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/8/26
标签：钢丝绳论文; 装置论文; 在线论文; 传感器论文; 测力计论文; 型钢论文; 信号论文; 《基层建设》2019年第16期论文;