Градуировка измерительных каналов автоматизированной системы мониторинга натяжений канатов шахтных многоканатных подъемных установок

В статье поставлена и решена задача обоснования метода градуировки измерительных каналов цифровой системы мониторинга натяжений канатов шахтной многоканатной подъемной установки. Разработана математическая модель и получены формулы для
 расчета градуировочных коэффициентов на основании данны...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Published in:Геотехнічна механіка
Date:2016
Main Authors: Ильин, С.Р., Кириченко, В.Е., Ильина, И.С.
Format: Article
Language:Russian
Published: Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України 2016
Online Access:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/137791
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:Градуировка измерительных каналов автоматизированной системы мониторинга натяжений канатов шахтных многоканатных подъемных установок / С.Р. Ильин, В.Е. Кириченко, И.С. Ильина // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2016. — Вип. 128. — С. 126-138. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
_version_ 1860252487583268864
author Ильин, С.Р.
Кириченко, В.Е.
Ильина, И.С.
author_facet Ильин, С.Р.
Кириченко, В.Е.
Ильина, И.С.
citation_txt Градуировка измерительных каналов автоматизированной системы мониторинга натяжений канатов шахтных многоканатных подъемных установок / С.Р. Ильин, В.Е. Кириченко, И.С. Ильина // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2016. — Вип. 128. — С. 126-138. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.
collection DSpace DC
container_title Геотехнічна механіка
description В статье поставлена и решена задача обоснования метода градуировки измерительных каналов цифровой системы мониторинга натяжений канатов шахтной многоканатной подъемной установки. Разработана математическая модель и получены формулы для
 расчета градуировочных коэффициентов на основании данных тестовых измерений натяжений канатов в промышленных условиях с применением вспомогательного измерительного
 оборудования. Приведена методика выполнения тестовых измерений в условиях действующего подъема, основанная на проведении серии контрольных измерений при груженых и порожних скипах. Показано, что использование градуировочных функций позволяет средствами программного обеспечения верхнего уровня аппаратно-программного комплекса мониторинга натяжений канатов выполнять расчеты: отклонений натяжений канатов в отвесах
 отсредних значений и сравнения их с допустимыми пределами согласно нормативной документации (25%, 15%), текущих отклонений длин канатов в навеске, величин необходимого
 укорочения канатов, текущих относительных отклонений радиусов желобов ведущего и отклоняющего шкивов от среднего значения и их сравнения с нормативными, величин необходимой подрезки футеровки желобов для минимизации отклонений натяжений и устранения
 пробуксовки канатов по ведущему и отклоняющему шкивам, текущего значения запаса по
 нескольжению для каждого каната по критерию Эйлера. Указано, что для подъемной установки c двумя моноблочными шкивами эта функция
 может быть реализована при одновременных с измерениями натяжений канатов в отвесах
 измерениями начальных натяжений в канатах струны между шкивами и коротком отвесе при
 верхнем положении одного из подъемных сосудов и расчетом отклонений длин канатов от
 среднего значения в навеске. У статті поставлена і вирішена задача обґрунтування методу градуювання вимірювальних каналів цифрової системи моніторингу натягу канатів шахтної багатоканатною
 підйомної установки. Розроблена математична модель і отримані формули для розрахунку
 градуювальних коефіцієнтів на підставі даних тестових вимірювань натягу канатів в промислових умовах із застосуванням допоміжного вимірювального обладнання. Наведено методику виконання тестових вимірювань в умовах чинного підйому, заснована на проведенні серії
 контрольних вимірювань при навантажених і порожніх скіпах. Показано, що використання
 градуювальних функцій дозволяє засобами програмного забезпечення верхнього рівня апаратно-програмного комплексу моніторингу натягу канатів виконувати розрахунки: відхилень
 натягу канатів в схилах від середніх значень і порівняння їх з допустимими межами згідно з
 нормативною документацією (25%, 15%), поточних відхилень довжин канатів в навішуванні,
 величин необхідного укорочення канатів, поточних відносних відхилень радіусів жолобів
 ведучого і відхилюючого шківів від середнього значення і їх порівняння з нормативними,
 величин необхідного підрізування футерування жолобів для мінімізації відхилень натягів і
 усунення пробуксовки канатів по ведучому і відхилюючому шківів, поточного значення запасу по нековзанню для кожного каната за критерієм Ейлера. Зазначено, що для підйомної
 установки і двома моноблоковими шківами ця функція може бути реалізована при одночасних з вимірами натягу канатів у схилах, вимірами початкових натягів в канатах струни між
 шківами і короткому схилі при верхньому положенні однієї з підйомних посудин і розрахунком відхилень довжин канатів від середнього значення в навішуванні. In the article is set and decided the problem of ground method of calibrating measuring
 channels of the digital system monitoring of ropes pulls of the mine multirope lifting setting. A
 mathematical model is developed and formulas for the calculation of calibration coefficients on the
 basis of information of the test measurings pulls of ropes in industrial terms with the use of auxiliary
 measuring equipment are got. The method of implementation of the test measurings in the conditions
 of the active winding, based on conducting series of the control measurings at loaded and
 empty skips, is resulted. It is shown that the use of calibration functions allows by facilities of top
 level software of vehicle-programmatic complex of monitoring pulls of ropes to execute calculations:
 rejections of pulls of ropes in plumbs from the mean values and comparison of them with
 possible limits in obedience to a normative document (25%, 15%), current rejections lengths of ropes in the hinge-plate, sizes of the necessary shortening of ropes, current relative deviations of
 radiuses chamfers of leading and declining pulleys from the mean value and their comparison with
 normative, sizes of the necessary paring of fettling chamfers for minimization rejections of pulls
 and removal of slippage of ropes on leading and declining pulleys, current value of supply on unsliding
 for every rope on the criterion of Euler.
 It is indicated, that for the lifting setting with two monosectional pulleys this function can be
 realized at simultaneous with measurings of pulls of ropes in plumbs by measurings of initial pulls
 in the ropes of string between pulleys and short plumb at top position of one of lifting vessels and
 calculation rejections lengths of ropes from the mean value in the hinge-plate.
first_indexed 2025-12-07T18:44:58Z
format Article
fulltext ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. № 128 126 УДК 622.673.1 Ильин С.Р., канд. техн. наук, ст. науч. сотр. (ИГТМ НАН Украины) Кириченко В.Е., канд. техн. наук, доцент, Ильина И.С. канд. техн. наук, доцент (ГВУЗ «Национальный горный университет») ГРАДУИРОВКА ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ КАНАЛОВ АВТОМАТИЗИ- РОВАННОЙ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА НАТЯЖЕНИЙ КАНАТОВ ШАХТНЫХ МНОГОКАНАТНЫХ ПОДЪЕМНЫХ УСТАНОВОК Ільїн С.Р., канд. техн. наук, ст. наук. співр. (ІГТМ НАН України) Кириченко В.Є., . канд. техн. наук, доцент, Ільїна І.С. канд. техн. наук, доцент (ДВНЗ «Національний гірничий університет») ГРАДУЮВАННЯ ВИМІРЮВАЛЬНИХ КАНАЛІВ АВТОМАТИЗОВАНОЇ СИСТЕМИ МОНІТОРИНГУ НАТЯГУ КАНАТІВ ШАХТНИХ БАГАТО- КАНАТНИХ ПІДЙОМНИХ УСТАНОВОК Ilyin S.R., Ph.D (Tech.), Senior Researcher (IGTM NAS of Ukraine) Kirichenko V.Ye., Ph.D. (Tech.), Associate Professor, Ilyina I.S., Ph.D (Tech.), Associate Professor (SHEI «National Mining University») CALIBRATION OF MEASURING CHANNEL AUTOMATED SYSTEM FOR MONITORING OF MINE LINE PULL MULTIPLE-LIFTING EQUIPMENT Аннотация. В статье поставлена и решена задача обоснования метода градуировки из- мерительных каналов цифровой системы мониторинга натяжений канатов шахтной многока- натной подъемной установки. Разработана математическая модель и получены формулы для расчета градуировочных коэффициентов на основании данных тестовых измерений натяже- ний канатов в промышленных условиях с применением вспомогательного измерительного оборудования. Приведена методика выполнения тестовых измерений в условиях действую- щего подъема, основанная на проведении серии контрольных измерений при груженых и по- рожних скипах. Показано, что использование градуировочных функций позволяет средства- ми программного обеспечения верхнего уровня аппаратно-программного комплекса мони- торинга натяжений канатов выполнять расчеты: отклонений натяжений канатов в отвесах отсредних значений и сравнения их с допустимыми пределами согласно нормативной доку- ментации (25%, 15%), текущих отклонений длин канатов в навеске, величин необходимого укорочения канатов, текущих относительных отклонений радиусов желобов ведущего и от- клоняющего шкивов от среднего значения и их сравнения с нормативными, величин необхо- димой подрезки футеровки желобов для минимизации отклонений натяжений и устранения пробуксовки канатов по ведущему и отклоняющему шкивам, текущего значения запаса по нескольжению для каждого каната по критерию Эйлера. ________________________________________________________________________________ © С.Р. Ильин, В.Е. Кириченко, И.С. Ильина, 2016 ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. № 128 127 Указано, что для подъемной установки c двумя моноблочными шкивами эта функция может быть реализована при одновременных с измерениями натяжений канатов в отвесах измерениями начальных натяжений в канатах струны между шкивами и коротком отвесе при верхнем положении одного из подъемных сосудов и расчетом отклонений длин канатов от среднего значения в навеске. Ключевые слова: шахтная многоканатная подъемная установка, натяжения канатов, от- клонения длин канатов, многоканатный ведущий шкив, многоканатный отклоняющий шкив, система мониторинга натяжений канатов, градуировка. Состояние вопроса. Современные шахтные многоканатные подъемные установки (ШПУ) за рубежом оснащены системами автоматического монито- ринга натяжений канатов, которые непрерывно или периодически передают на компьютер механика подъема информацию о текущих нагрузках в канатах [1,2]. Эта информация используется для решения нескольких технологических задач эксплуатации подъемов разного уровня. Во-первых, такая информация позволяет оперативно контролировать вес загруженного в сосуд полезного ис- копаемого. В свою очередь, такая информация дает возможность вести автома- тический коммерческий учет добычи за смену, сутки, неделю, месяц, год необ- ходимый для работы экономической службы предприятия. Так же она позволя- ет обеспечивать безопасность работы подъема путем контроля случайной не- полной выгрузки скипа в конце рабочего цикла и аварийной опасности начала следующего цикла с его перегрузкой (режим спуска груженого скипа на рабо- чей скорости или подъема перегруженного сверх допустимой нормы). Во-вторых, измерение натяжений каждого каната в точках подвеса подъем- ного сосуда позволяет в режиме реального времени контролировать такой нор- мативный параметр как «относительные отклонения натяжений от среднего значения». Ограничения на данный параметр установлены правилами безопас- ности [3,4] для крайних точек ствола. При верхнем положении сосуда в стволе он не должен превышать 25%, при нижнем 15%. Следует отметить, что за ру- бежом, в странах Европы, он ограничен, соответственно, значениями 10% и 20%. Эти ограничения введены для того, чтобы исключить неупругую пробук- совку отдельных канатов по ведущему шкиву, вызванную тем, что при большой разнице в натяжениях канатов по обеим сторонам шкива возникает опасность нарушения условия Эйлера по нескольжению: )exp( )( )( )exp( 11 1 )2()2( 1 )1()1( 11 f QQ QQ f icp icp         , (1) где 1 - угол обхвата шкива канатом, 1f - коэффициент трения между канатом и футеровкой, )1( cpQ - среднее натяжение канатов набегающей ветви, )2( cpQ - среднее натяжение канатов сбегающей ветви, )( 1 )1( iQ - отклонение натяжения каната от среднего значения в набегающей ветви, )( 1 )2( iQ - отклонение натяжения ка- ната от среднего значения в сбегающей ветви в функции угла поворота шкива 1 . Кроме того, снижение разбаланса натяжений канатов увеличивает срок их работы и снижает динамические нагрузки на армировку. ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. № 128 128 В настоящее время, подавляющее большинство отечественных многоканат- ных установок имеет моноблочные многоканатные отклоняющие шкивы. В та- ких системах подъема многоканатный отклоняющий шкив становится источни- ком дополнительного разбаланса натяжений, который концентрируется на ко- ротком отрезке канатов между шкивами и приводит к постоянному нарушению условий Эйлера и пробуксовке по отклоняющему и ведущему шкивам. Для та- ких систем градуировка измерительных каналов и построение калибровочных функций в системе программного обеспечения (ПО) верхнего уровня имеет свои особенности. Требования к точности, стабильности характеристик и объе- му расчетов технологических параметров по данным измерений выходных электрических сигналов с датчиков усилий в подвесных устройствах более ши- рокие, чем в классических установках с раздельными отклоняющими шкивами. Целью данной работы является обоснование методологии расчета градуи- ровочных коэффициентов программно аппаратных комплексов мониторинга натяжений канатов и критериев точности их определения в промышленных условиях. Изложение основного материала. Кинематическая схема подъемной уста- новки приведена на рис. 1. Рисунок 1 - Кинематическая схема уравновешенной подъемной установки Участки l1, l3 являются отвесами, участок между шкивами l2 – струной кана- тов; Q (1) кон, Q (2) кон - массы подъемных сосудов; 21, - углы вращения соответ- ственно ведущего и отклоняющего шкивов. ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. № 128 129 1. Математическая модель для расчета параметров градуировочных функций системы измерения натяжений канатов Программное обеспечение система анализа и обработки данных при мони- торинге натяжений канатов принимает на вход сигналы в кодах аналого- цифрового преобразования (АЦП) с 2n тензометрических датчиков, установ- ленных в подвесных устройствах на подъемных сосудах (n – число головных канатов установки). Для их математической обработки, проведения автомати- ческих расчетов и выдачи сообщений о превышении параметрами натяжений канатов предельно допустимых значений необходимо определение соответ- ствующих критериев, разработка методики и алгоритма градуировки каналов для адекватного перевода кодов АЦП в значения натяжений канатов в единицах усилия. Рассмотрим задачу в следующей постановке: основываясь на паспортных характеристиках тензометрических датчиков и считая, что силопередающие си- стемы подвесных устройств не вносят значительных искажений в процессе пе- редачи усилия на чувствительные элементы датчиков и не изменяют свои па- раметры в процессе эксплуатации достаточно длительное время, будем считать, что зависимость между натяжением каждого каната и показаниями измери- тельной системы в кодах АЦП линейна, и для каждого отвеса описывается ли- нейной градуировочной функцией вида iiii BKAT  (2) где Ti – натяжения канатов, подлежащие определению, Н; Ki – известные значе- ния кодов АЦП; Ai , Bi – коэффициенты градуировочной функции, подлежащие определению в условиях действующего подъема; i=1, 2, 3, 4 номера канатов (для 4-х канатной ШПУ). Пусть пустой скип находится на некоторой отметке в стволе с известной ко- ординатой. То есть нам известен суммарный вес уравновешивающих канатов, вес пустого скипа, а также значения кодов АЦП для каждого каната. На эту от- метку скип пришел, имея в каждом канате неизвестные значения отклонений натяжений от средних значений и, соответственно, неизвестные истинные зна- чения полных натяжений 0,iT , которые считаем начальными в последующей процедуре расчета. На основании (2) получим следующую систему 4-х уравнений относительно 12-ти неизвестных: четырех усилий 0,iT в каждом канате и восьми коэффициен- тов Ai , Bi: 10,110,1 BKAT  ; 20,220,2 BKAT  ; (3) 30,330,3 BKAT  ; 40,440,4 BKAT  . ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. № 128 130 Предположим, что мы на этой отметке загрузили скип мерным грузом Q . Пренебрегая влиянием перекоса скипа в проводниках в пределах кинематиче- ских зазоров на разбаланс натяжений канатов как малым, по сравнению верти- кальным перемещением скипа на упругих канатах, будем считать, что добавоч- ная нагрузка равномерно распределилась между канатами. То есть 4 Q Qi   , где iQ = jQ при ij  - известные величины. При этом на всех измеритель- ных каналах произошло приращение кодов АЦП на известные величины iK . На основании (3) получим следующую систему уравнений: 110,1110,1 )( BKKAQT  ; 220,2220,2 )( BKKAQT  ; (4) 330,3330,3 )( BKKAQT  ; 440,4440,4 )( BKKAQT  ; Так как неизвестных величин 12, то необходимо получить еще четыре урав- нения, добавив дополнительный мерный груз в скип. Предположим, что это был такой же груз весом Q . То есть, в каждом канате добавилось дополни- тельное известное натяжение iQ . Получим дополнительные уравнения. 110,1110,1 )2(2 BKKAQT  ; 220,2220,2 )2(2 BKKAQT  ; 330,3330,3 )2(2 BKKAQT  ; (5) 440,4440,4 )2(2 BKKAQT  . Таким образом, мы имеем систему из 12 уравнений и 12 неизвестных. Рас- смотрим их в блоках по 3 уравнения, относящихся к одному канату в 3-х опы- тах. Так как нашей целью является определение коэффициентов функции граду- ировки Ai , Bi, , то в процессе решения неизвестные начальные натяжения кана- тов Ti,0 надо исключить из уравнений iiii BKAT  0,0, ; iiiiii BKKAQT  )( 0,0, ; (6) iiiiii BKKAQT  )2(2 0,0, . Вычтем первое уравнение из второго. ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. № 128 131 iii KAQ  . (7) Отсюда найдем i i i K Q A    . (8) Для нахождения коэффициентов Bi, подставим значение Ti,0 из 1-го уравне- ния (6) в третье. iiiiiiiii BKAKAQBKA  22 0,0, (9) Видно, что в левой и правой частях уравнения неизвестные Bi, сокращаются и остается тождество, совпадающее с (7) справедливое в силу линейности из- мерительных каналов. iii KAQ  22 . (10) Это является следствием того, что система уравнений (6) является линейно зависимой с вырожденной матрицей коэффициентов, в чем не трудно убедиться прямым вычислением. То есть найти коэффициенты Bi, не имея данных о фак- тических начальных натяжениях каждого каната в промышленных условиях действующего подъема, не представляется возможным. Для получения дополнительной информации о начальных натяжениях каж- дого каната в отвесе необходимо определить его каким-либо альтернативным методом, например, волновым или частотным. Пусть к началу градуировки нам известны значения натяжений каждого каната Ti,0. и соответствующие им коды АЦП 0,iK Тогда, для нахождения 8-ми неизвестных Ai , Bi, нам достаточно 8-ми уравнений (3), (5). Рассмотрим полученные на их основании первые два урав- нения системы (6). Подставляя полученные из них соотношения (8) в первое уравнение (3) найдем i i iii K K QTB   0, 0, (11) Таким образом, мы получили формулы (8) и (11) для определения всех ко- эффициентов градуировочных функций для каждого измерительного канала. ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. № 128 132 2. Алгоритм определения коэффициентов градуировочных функций си- стемы измерения натяжений канатов 2.1. Для достоверного определения коэффициентов градуировочных функ- ций надо получить с максимально возможной точностью значения начальных натяжений 4-х головных канатов в отвесе при фиксированном положении подъемных сосудов в стволе. Использование «ручного» варианта волнового ме- тода требует установки скипа в нижней части ствола, чтобы максимально удли- нить время возврата бегущей волны в достаточной для реакции человека мере при включении/выключении секундомера. В таком варианте в качестве мерного груза можно использовать полезный груз, вес которого предварительно опреде- лен альтернативной системой измерения в дозаторе. В этом варианте алгоритм определения коэффициентов для каждого скипа имеет следующий вид: 1. Переместить порожний скип в дозатор. 2. Включить систему измерения натяжений канатов в режим записи. 3. Определить волновым методом натяжения каждого каната согласно [5] и зафиксировать коды АЦП для каждого измерительного канала системы измере- ния натяжений канатов, соответствующие значениям натяжений каната (време- ни пробега поперечной волны). 4. Загрузить скип мерной дозой груза. 5. В режиме записи зафиксировать новое значение кодов АЦП системы из- мерения натяжений канатов. 6. Снять показания кодов АЦП с контроллера системы измерения натяже- ний канатов и перевести их во внешний компьютер для расчетов. 7. Определить значения начальных кодов АЦП 0,iK для каждого каната и их приращения iK под весом мерного груза. Подставить значения начальных натяжений канатов 0,iT , 0,iK , iK , iQ в формулы (8) и (11) и рассчитать коэффи- циенты Ai , Bi. Занести полученные значения коэффициентов в Базу данных про- граммного обеспечения верхнего уровня для использования при последующей обработке и анализе процесса разбаланса натяжений в канатах при работе ШПУ. Примечание: значения iQ можно так же определить путем повторного из- мерения натяжений каждого каната волновым методом после загрузки. В этом случае измерения величины дополнительного груза не требуется, однако в по- следствие его значение используется при периодическом тестировании работы измерительной системы после длительной эксплуатации в соответствие с ука- занными ниже критериями. 2.2. Пример расчета коэффициентов градуировочных функций: В результате выполнения операций по п. 2.1 на действующей подъемной установке были получены данные по измерению времени пробега волны с при- менением ручного секундомера при нижнем положении каждого из скипов в дозаторе в порожнем и загруженном состоянии представленные в табл. 1. ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. № 128 133 Таблица 1. Время пробега поперечной волны в канатах, сек № кана- та Скип Западный Скип Восточный порожний груженый порожний груженый 1 9,8 8,0 9,8 8,1 2 9,2 8,0 9,6 8,0 3 9,8 8,1 9,9 8,1 4 9,4 8,0 9,9 8,1 Следует отметить, что при длине канатов в отвесе во время измерений натяжений волновым методом менее 500 м, а так же при измерении периодов колебаний канатов при верхнем положении подъемных сосудов или в струне между шкивами фиксация параметров колебаний с помощью ручного секундо- мера может дать значительную погрешность. В этом случае необходимо при- менять стандартный цифровой виброанализатор и выполнять измерения со- гласно [6]. Этим значениям времени пробега волны соответствовали следующие значе- ния кодов аналого-цифрового преобразователя (АЦП) микропроцессорной си- стемы измерения натяжений канатов: 1) для западного порожнего скипа Kz1=3414; Kz2=3520; Kz3=3151; Kz4=3665; 2) для западного груженого скипа Kzgr1=4976; Kzgr2=5110; Kzgr3=4303; Kzgr4=4871; 3) для восточного порожнего скипа Kv1=3332; Kv2=3768; Kv3=3882; Kv4=3314; 4) для восточного груженого скипа Kvgr1=5005; Kvgr2=5036; Kvgr3=4813; Kvgr4=5033. Для расчета натяжений канатов волновым методом воспользуемся форму- лой [10]               264 4 )( 2 2 2 Ltog tog L gqtoT (12) где q=95 Н/м – вес одного метра головного каната; g=9.81 м/с 2 – ускорение сво- бодно падения, L=598 м для восточного скипа, L=588 м для западного скипа. Подставляя указанные значения to из табл. 1 в формулу (12), получим сле- дующие значения натяжений канатов в коушах: 1) для западного порожнего скипа T1=132,439 кН; T2=129,035 кН; T3=110,773 кН; T4=122,553 кН; 2) для западного груженого скипа T1gr=178,800 кН; T2=178,800 кН; T3=173,786 кН; T4=178,800 кН; ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. № 128 134 3) для восточного порожнего скипа T1=114,999 кН; T2=120,901 кН; T3=112,183 кН; T4=112,183 кН; 4) для восточного груженого скипа T1gr=180,189 кН; T2=185,376 кН; T3=180,189 кН; T4=180,189 кН. Подставляя полученные значения натяжений канатов и кодов АЦП в фор- мулы (8), (11) найдем значения коэффициентов градуировочных функций: 1) для западного скипа Az1=29.681; Az2=31.681; Az3=54.699; Az4=46.64; Bz1=3.111x10 4 ; Bz2=1.886x10 4 ; Bz3=-6.158x10 4 ; Bz4=-4.838x10 4 ; 2) для восточного скипа Av1=38.966; Av2=50.848; Av3=73.046; Av4=39.561; Bv1=-1.483x10 4 ; Bv2=-7.070x10 4 ; Bv3=-1.714x10 4 ; Bv4=-1.892x10 4 . Тот факт, что значения градуировочных коэффициентов для разных измери- тельных каналов отличаются достаточно существенно, хотя у первичных тен- зоизмерительных преобразователей, установленных в подвесных устройствах сосудов, они практически одинаковые, говорит о том, что механические нагру- зочные звенья могут иметь некоторые отличия в своих узлах при изготовлении. Кроме того, в процессе эксплуатации из-за воздействия шахтной среды и про- сыпи полезного ископаемого параметры взаимодействия узлов могут меняться со временем. Поэтому окончательная градиуровка измерительных каналов си- стемы в целом должна производиться именно на действующей подъемной установке после завершения всех монтажно-наладочных работ и периодически повторяться по истечении промежутка времени, установленного опытным пу- тем для конкретных условий эксплуатации. 2.3. Критерии определения погрешности расчета градуировочных ко- эффициентов системы измерения натяжений канатов 2.3.1. Измеряемые системой натяжения параметры являются исходными данными для расчета: - отклонений натяжений канатов в отвесах от средних значений и сравнения их с допустимыми пределами согласно нормативной документации (25%, 15%); - текущих отклонений длин канатов в навеске; - величин необходимого укорочения канатов; - текущих относительных отклонений радиусов желобов ведущего и откло- няющего шкивов от среднего значения; - величин необходимой подрезки футеровки желобов для минимизации от- клонений натяжений и устранения пробуксовки канатов по ведущему и откло- няющему шкивам; - текущего значения запаса по нескольжению для каждого каната по крите- рию Эйлера (1). Для подъемной установки и двумя моноблочными шкивами эта функция может быть реализована на основании зависимостей, полученных в работе [7]. В таком случае, одновременно с натяжениями в отвесах, проводятся измерения начальных натяжений в канатах струны между шкивами и коротком отвесе при верхнем положении одного из подъемных сосудов и рассчитывают- ся отклонения длин всех канатов от среднего значения в навеске. Каждая из указанных функций имеет свои технологически обоснованные диапазоны допустимых погрешностей при практической реализации, поэтому ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. № 128 135 погрешность системы измерения натяжений канатов должна определяться ис- ходя из степени ее влияния на их выполнение. 2.3.2. Критерии оценки погрешности расчета натяжений канатов Критерием погрешности расчета натяжений канатов является отклонение интегральных параметров полученных данных от их эталонных значений, по- лученных альтернативными методами с известной точностью. К таким крите- риям относятся: - равенство суммы натяжений канатов, выданных системой измерения натяжений канатов при пустом скипе в дозаторе сумме паспортных значений веса скипа, веса петли уравновешивающих канатов, веса штатного оборудова- ния, установленного на скипе (для каждого из скипов); - равенство разности суммарных натяжений канатов, выданных системой измерения натяжений канатов при загруженном и пустом скипе в дозаторе, значениям веса загруженного в скип груза по данным системы весового дози- рования (для каждого из скипов); - равенство значений суммы натяжений канатов, выданных системой изме- рения натяжений канатов при пустом скипе на уровне разгрузки сумме пас- портных значений веса скипа со штатным оборудованием и веса уравновеши- вающих канатов (для каждого из скипов); - равенство среднего значения натяжений канатов, выданных системой из- мерения натяжений канатов при пустом скипе в процессе подъема/спуска, рас- четным значениям в точках по глубине ствола с учетом паспортных значений веса уравновешивающих канатов, соответствующих значениям координаты скипа, выданным системой управления подъемной машиной (для каждого из скипов); - равенство среднего значения натяжений канатов выданных системой изме- рения натяжений канатов при груженом скипе в процессе подъема/спуска, рас- четным значениям по глубине ствола с учетом паспортных значений изменения веса уравновешивающих канатов (для каждого из скипов). Эти критерии дополняют, но не исключают друг друга. Выводы. 1. Определение значений градуировочных коэффициентов измерительных каналов системы мониторинга натяжений канатов шахтной подъемной уста- новки проводится на основании прямых измерений в промышленных условиях после монтажа и запуска в работу электронного оборудования, обеспечиваю- щего запись в цифровой форме выходных электрических сигналов датчиков усилий, установленных в подвесных устройствах сосудов. 2. Расчет градуировочных коэффициентов проводится с использованием данных тестовых измерений натяжений канатов в отвесах с использованием метрологически сертифицированного дополнительного оборудования и апро- бированных методов расчета. 3. Для установок с двумя моноблочными шкивами реализация функции мо- ниторинга запасов по нескольжению требует при градуировке измерения начальных натяжений в струне и коротком отвесе при верхнем положении со- ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. № 128 136 суда в стволе специальными техническими средствами. _______________________________ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Манец, И.Г. Техническое обслуживание и ремонт шахтных стволов. Изд. 5. Т. 2. / И.Г. Манец, Б.А. Грядущий, В.В. Левит / Под общей редакцией С.А. Сторчака. – Донецк: «Світ книги», 2012. -457 с. 2. Tadeusz Wróbel, Sławomir Jurasz , Jerzy Świetlicki , Andrzej Bielecki, Daniel Honisz. Doświadczenia eksploatacyjne z wykonywania pomiarów obciąŜeń lin nośnych górniczych wyciągów szybowych wielolinowych oraz stosowania praktycznej metody ich wyrównywania. / III Międzynarodowa konferencja - Bezpieczeństwo Pracy Urządzeń Transportowych w Górnictwie Organizowana przez Centrum Badań i Dozoru Górnictwa w Lędzinach (listopad 2007r.) – pp.1-9. Электронный ресурс: http://www.temix.com.pl/publikacje/publikacja_6_pl.pdf 3. Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений подземным способом. / Утв. Госгортехнадзором СССР. 31.08.1971. - Изд. 2. дополненное. - М.: Недра, 1977. -223 с. 4. Правила безпеки у вугільних шахтах: НПАОП 10.0-1.01-10. Затв. наказом Державного комітету України з промислової безпеки, охорони праці та гірничого нагляду 22.03.2010 № 62. – Київ: Мінву- глепром України, 2010 – 430 с. (Нормативний документ Мінвуглепрому України) 5. Руководство по ревизии, наладке и испытанию шахтных подъемных установок. - М.: «Недра», - 1982. -891 с. 6. Патент України на винахід №77996. / С.Р. Ільїн, В.В. Лопатін, Б..С. Послід. Спосіб контролю натягування канатів при багатоканатному підйомі та пристрій для його здійснення. ; заявник і патен- товласник ІГТМ ім.. М.С. Полякова НАН України. 15.02.2007. Бюл. №2. 7. Ильин, С.Р. Особенности регулировки натяжений канатов многоканатных подъемных устано- вок с моноблочными отклоняющими шкивами / С.Р.Ильин, И.С.Ильина // Геотехническая механика: меж вед. сб. научн. тр. – 2016. - Вып. 126. - с. 144-172. Режим доступа: http://geotm.dp.ua REFERENCES 1. Manec, I.G., Grjadushchy, B.A. and Levit, V.V. (2012), Tekhnicheskoye obsluzhivaniye i remont shahtnykh stvolov. Izd. 5. T. 2. [Technical service and repair of mine trunks. Publ. 5. Т. 2], Svіt knigi, Do- netsk, UA. 2. Tadeusz Wróbel, Sławomir Jurasz , Jerzy Świetlicki , Andrzej Bielecki and Daniel Honisz (2007), Doświadczenia eksploatacyjne z wykonywania pomiarów obciąŜeń lin nośnych górniczych wyciągów szybowych wielolinowych oraz stosowania praktycznej metody ich wyrównywania. / III Międzynarodowa konferencja - Bezpieczeństwo Pracy Urządzeń Transportowych w Górnictwie Organizowana przez Centrum Badań i Dozoru Górnictwa w Lędzinach (listopad 2007r.) –pp.1-9. Available at: http://www.temix.com.pl/publikacje/publikacja_6_pl.pdf 3. Gosgortekhnadzor SSSR (1971), Yedinyie pravila bezopasnosti pri razrabotke rudnykh, nerudnykh i rossypnykh mestorozhdeniy podzemnymsposobom [Uniform safety rules for mining of ore, non-ore and plac- er deposits by underground methods] (1977), Nedra, Moscow, SU. 4. State committee of Ukraine on industrial safety, labour protection and mountain supervision (2010), NPAOP 10.0-1.01-10. Pravyla bezpeky u vugilnikh shakhtakh [NPAOP 10.0-1.01-10 Rules of safety in coal mines], Kiev, Ukraine. 5. Rukovodstvo po revizii, naladke i ispytaniyu shakhtnykh podyemnykh ustanovok [Inspection Manual, commissioning and testing of mine hoisting installations] (1982), Nedra, Moscow, SU. 6. Ilyin, S.R., Lopatin, V.V. and Poslid, B.S. IGTM NAS of Ukraine (2007), Sposib kontrolyu natyahu- vannya kanativ pry bahatokanatnomu pidyomi ta prystriy dlya yoho zdiysnennya [The method of controlling tension cables at multirope rise and device for its implementation], Dnepropetrovsk, UA, Pat. №77996. 7. Ilyin, S.R. and Ilyina, I.S. (2016), “Features adjusting tension ropes multirope lifting installations monobloc diverting pulleys”, Geo-Technical Mechanics, Vyp. 126, pp. 144-172. Available at: http://geotm.dp.ua ––––––––––––––––––––––––––––––– Об авторах Ильин Сергей Ростиславович, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, стар- ший научный сотрудник отдела горной термоаэродинамики и автоматизированных систем, Институт геотехнической механики им. Н.С.Полякова Национальной академии наук Украины (ИГТМ НАНУ), ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. № 128 137 Днепропетровск, Украина, iljin_sr@mail.ru Кириченко Владимир Евгеньевич, кандидат технических наук, доцент кафедры автоматизации и компьютерных систем, Государственное высшее учебное заведение «Национальный горный универ- ситет» (ГВУЗ «НГУ»), Днепропетровск, Украина. Ильина Инна Сергеевна, кандидат технических наук, доцент кафедры горной механики, Госу- дарственное высшее учебное заведение «Национальный горный университет» (ГВУЗ «НГУ»), Дне- пропетровск, Украина. About the autors Ilyin Sergey Rostislavovsch, Candidate of Technical Sciences (Ph.D), Senior Researcher, Senior Re- searcher of the Department of Rock Thermoaerodynamics and Automated Systems, N.S. Polyakov Institute of Geotechnical Mechanics of National Academy of Sciences of Ukraine (NASU IGTM), Dnepropetrovsk, Ukraine, iljin_sr@mail.ru Kirichenko Vladimir Yevgeniyevich, Candidate of Technical Sciences (Ph.D), Associate Professor of the Department of Automation and Computer Systems, State Higher Educational Institution "National Mining University" (SHEI "NMU"), Dnepr, Ukraine. Ilyina Inna Sergeevna, Candidate of Technical Sciences (Ph.D), Associate Professor of the Department of Mining Mechanics, State Higher Educational Institution "National Mining University" (SHEI "NMU"), Dnepropetrovsk, Ukraine. __________________________________ Анотація. У статті поставлена і вирішена задача обґрунтування методу градуювання ви- мірювальних каналів цифрової системи моніторингу натягу канатів шахтної багатоканатною підйомної установки. Розроблена математична модель і отримані формули для розрахунку градуювальних коефіцієнтів на підставі даних тестових вимірювань натягу канатів в промис- лових умовах із застосуванням допоміжного вимірювального обладнання. Наведено методи- ку виконання тестових вимірювань в умовах чинного підйому, заснована на проведенні серії контрольних вимірювань при навантажених і порожніх скіпах. Показано, що використання градуювальних функцій дозволяє засобами програмного забезпечення верхнього рівня апа- ратно-програмного комплексу моніторингу натягу канатів виконувати розрахунки: відхилень натягу канатів в схилах від середніх значень і порівняння їх з допустимими межами згідно з нормативною документацією (25%, 15%), поточних відхилень довжин канатів в навішуванні, величин необхідного укорочення канатів, поточних відносних відхилень радіусів жолобів ведучого і відхилюючого шківів від середнього значення і їх порівняння з нормативними, величин необхідного підрізування футерування жолобів для мінімізації відхилень натягів і усунення пробуксовки канатів по ведучому і відхилюючому шківів, поточного значення за- пасу по нековзанню для кожного каната за критерієм Ейлера. Зазначено, що для підйомної установки і двома моноблоковими шківами ця функція може бути реалізована при одночас- них з вимірами натягу канатів у схилах, вимірами початкових натягів в канатах струни між шківами і короткому схилі при верхньому положенні однієї з підйомних посудин і розрахун- ком відхилень довжин канатів від середнього значення в навішуванні. Ключові слова: шахтна багатоканатна підйомна установка, натяг канатів, відхилення довжин канатів, багатоканатний провідний шків, багатоканатний відхилюючий шків, система моніторингу натягу канатів, градуювання Abstract. In the article is set and decided the problem of ground method of calibrating measur- ing channels of the digital system monitoring of ropes pulls of the mine multirope lifting setting. A mathematical model is developed and formulas for the calculation of calibration coefficients on the basis of information of the test measurings pulls of ropes in industrial terms with the use of auxilia- ry measuring equipment are got. The method of implementation of the test measurings in the condi- tions of the active winding, based on conducting series of the control measurings at loaded and empty skips, is resulted. It is shown that the use of calibration functions allows by facilities of top level software of vehicle-programmatic complex of monitoring pulls of ropes to execute calcula- tions: rejections of pulls of ropes in plumbs from the mean values and comparison of them with possible limits in obedience to a normative document (25%, 15%), current rejections lengths of ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. № 128 138 ropes in the hinge-plate, sizes of the necessary shortening of ropes, current relative deviations of radiuses chamfers of leading and declining pulleys from the mean value and their comparison with normative, sizes of the necessary paring of fettling chamfers for minimization rejections of pulls and removal of slippage of ropes on leading and declining pulleys, current value of supply on un- sliding for every rope on the criterion of Euler. It is indicated, that for the lifting setting with two monosectional pulleys this function can be realized at simultaneous with measurings of pulls of ropes in plumbs by measurings of initial pulls in the ropes of string between pulleys and short plumb at top position of one of lifting vessels and calculation rejections lengths of ropes from the mean value in the hinge-plate. Keywords: mine multirope lifting setting, pulls of ropes, rejections lengths of ropes, multirope leading pulley, multirope declining pulley, system of monitoring pulls of ropes, calibrating Статья поступила в редакцию 20.06. 2016 Рекомендовано к печати д-ром техн. наук А.П. Круковским
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-137791
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn 1607-4556
language Russian
last_indexed 2025-12-07T18:44:58Z
publishDate 2016
publisher Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
record_format dspace
spelling Ильин, С.Р.
Кириченко, В.Е.
Ильина, И.С.
2018-06-17T16:23:55Z
2018-06-17T16:23:55Z
2016
Градуировка измерительных каналов автоматизированной системы мониторинга натяжений канатов шахтных многоканатных подъемных установок / С.Р. Ильин, В.Е. Кириченко, И.С. Ильина // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2016. — Вип. 128. — С. 126-138. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.
1607-4556
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/137791
622.673.1
В статье поставлена и решена задача обоснования метода градуировки измерительных каналов цифровой системы мониторинга натяжений канатов шахтной многоканатной подъемной установки. Разработана математическая модель и получены формулы для
 расчета градуировочных коэффициентов на основании данных тестовых измерений натяжений канатов в промышленных условиях с применением вспомогательного измерительного
 оборудования. Приведена методика выполнения тестовых измерений в условиях действующего подъема, основанная на проведении серии контрольных измерений при груженых и порожних скипах. Показано, что использование градуировочных функций позволяет средствами программного обеспечения верхнего уровня аппаратно-программного комплекса мониторинга натяжений канатов выполнять расчеты: отклонений натяжений канатов в отвесах
 отсредних значений и сравнения их с допустимыми пределами согласно нормативной документации (25%, 15%), текущих отклонений длин канатов в навеске, величин необходимого
 укорочения канатов, текущих относительных отклонений радиусов желобов ведущего и отклоняющего шкивов от среднего значения и их сравнения с нормативными, величин необходимой подрезки футеровки желобов для минимизации отклонений натяжений и устранения
 пробуксовки канатов по ведущему и отклоняющему шкивам, текущего значения запаса по
 нескольжению для каждого каната по критерию Эйлера. Указано, что для подъемной установки c двумя моноблочными шкивами эта функция
 может быть реализована при одновременных с измерениями натяжений канатов в отвесах
 измерениями начальных натяжений в канатах струны между шкивами и коротком отвесе при
 верхнем положении одного из подъемных сосудов и расчетом отклонений длин канатов от
 среднего значения в навеске.
У статті поставлена і вирішена задача обґрунтування методу градуювання вимірювальних каналів цифрової системи моніторингу натягу канатів шахтної багатоканатною
 підйомної установки. Розроблена математична модель і отримані формули для розрахунку
 градуювальних коефіцієнтів на підставі даних тестових вимірювань натягу канатів в промислових умовах із застосуванням допоміжного вимірювального обладнання. Наведено методику виконання тестових вимірювань в умовах чинного підйому, заснована на проведенні серії
 контрольних вимірювань при навантажених і порожніх скіпах. Показано, що використання
 градуювальних функцій дозволяє засобами програмного забезпечення верхнього рівня апаратно-програмного комплексу моніторингу натягу канатів виконувати розрахунки: відхилень
 натягу канатів в схилах від середніх значень і порівняння їх з допустимими межами згідно з
 нормативною документацією (25%, 15%), поточних відхилень довжин канатів в навішуванні,
 величин необхідного укорочення канатів, поточних відносних відхилень радіусів жолобів
 ведучого і відхилюючого шківів від середнього значення і їх порівняння з нормативними,
 величин необхідного підрізування футерування жолобів для мінімізації відхилень натягів і
 усунення пробуксовки канатів по ведучому і відхилюючому шківів, поточного значення запасу по нековзанню для кожного каната за критерієм Ейлера. Зазначено, що для підйомної
 установки і двома моноблоковими шківами ця функція може бути реалізована при одночасних з вимірами натягу канатів у схилах, вимірами початкових натягів в канатах струни між
 шківами і короткому схилі при верхньому положенні однієї з підйомних посудин і розрахунком відхилень довжин канатів від середнього значення в навішуванні.
In the article is set and decided the problem of ground method of calibrating measuring
 channels of the digital system monitoring of ropes pulls of the mine multirope lifting setting. A
 mathematical model is developed and formulas for the calculation of calibration coefficients on the
 basis of information of the test measurings pulls of ropes in industrial terms with the use of auxiliary
 measuring equipment are got. The method of implementation of the test measurings in the conditions
 of the active winding, based on conducting series of the control measurings at loaded and
 empty skips, is resulted. It is shown that the use of calibration functions allows by facilities of top
 level software of vehicle-programmatic complex of monitoring pulls of ropes to execute calculations:
 rejections of pulls of ropes in plumbs from the mean values and comparison of them with
 possible limits in obedience to a normative document (25%, 15%), current rejections lengths of ropes in the hinge-plate, sizes of the necessary shortening of ropes, current relative deviations of
 radiuses chamfers of leading and declining pulleys from the mean value and their comparison with
 normative, sizes of the necessary paring of fettling chamfers for minimization rejections of pulls
 and removal of slippage of ropes on leading and declining pulleys, current value of supply on unsliding
 for every rope on the criterion of Euler.
 It is indicated, that for the lifting setting with two monosectional pulleys this function can be
 realized at simultaneous with measurings of pulls of ropes in plumbs by measurings of initial pulls
 in the ropes of string between pulleys and short plumb at top position of one of lifting vessels and
 calculation rejections lengths of ropes from the mean value in the hinge-plate.
ru
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
Геотехнічна механіка
Градуировка измерительных каналов автоматизированной системы мониторинга натяжений канатов шахтных многоканатных подъемных установок
Градуювання вимірювальних каналів автоматизованої системи моніторингу натягу канатів шахтних багатоканатних підйомних установок
Calibration of measuring channel automated system for monitoring of mine line pull multiple-lifting equipment
Article
published earlier
spellingShingle Градуировка измерительных каналов автоматизированной системы мониторинга натяжений канатов шахтных многоканатных подъемных установок
Ильин, С.Р.
Кириченко, В.Е.
Ильина, И.С.
title Градуировка измерительных каналов автоматизированной системы мониторинга натяжений канатов шахтных многоканатных подъемных установок
title_alt Градуювання вимірювальних каналів автоматизованої системи моніторингу натягу канатів шахтних багатоканатних підйомних установок
Calibration of measuring channel automated system for monitoring of mine line pull multiple-lifting equipment
title_full Градуировка измерительных каналов автоматизированной системы мониторинга натяжений канатов шахтных многоканатных подъемных установок
title_fullStr Градуировка измерительных каналов автоматизированной системы мониторинга натяжений канатов шахтных многоканатных подъемных установок
title_full_unstemmed Градуировка измерительных каналов автоматизированной системы мониторинга натяжений канатов шахтных многоканатных подъемных установок
title_short Градуировка измерительных каналов автоматизированной системы мониторинга натяжений канатов шахтных многоканатных подъемных установок
title_sort градуировка измерительных каналов автоматизированной системы мониторинга натяжений канатов шахтных многоканатных подъемных установок
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/137791
work_keys_str_mv AT ilʹinsr graduirovkaizmeritelʹnyhkanalovavtomatizirovannoisistemymonitoringanatâženiikanatovšahtnyhmnogokanatnyhpodʺemnyhustanovok
AT kiričenkove graduirovkaizmeritelʹnyhkanalovavtomatizirovannoisistemymonitoringanatâženiikanatovšahtnyhmnogokanatnyhpodʺemnyhustanovok
AT ilʹinais graduirovkaizmeritelʹnyhkanalovavtomatizirovannoisistemymonitoringanatâženiikanatovšahtnyhmnogokanatnyhpodʺemnyhustanovok
AT ilʹinsr graduûvannâvimírûvalʹnihkanalívavtomatizovanoísistemimonítoringunatâgukanatívšahtnihbagatokanatnihpídiomnihustanovok
AT kiričenkove graduûvannâvimírûvalʹnihkanalívavtomatizovanoísistemimonítoringunatâgukanatívšahtnihbagatokanatnihpídiomnihustanovok
AT ilʹinais graduûvannâvimírûvalʹnihkanalívavtomatizovanoísistemimonítoringunatâgukanatívšahtnihbagatokanatnihpídiomnihustanovok
AT ilʹinsr calibrationofmeasuringchannelautomatedsystemformonitoringofminelinepullmultipleliftingequipment
AT kiričenkove calibrationofmeasuringchannelautomatedsystemformonitoringofminelinepullmultipleliftingequipment
AT ilʹinais calibrationofmeasuringchannelautomatedsystemformonitoringofminelinepullmultipleliftingequipment