光纤光栅拉伸式矿井提升设备钢丝绳张力监测装置及方法

摘要

一种光纤光栅拉伸式矿井提升设备钢丝绳张力监测装置及方法，包括钢丝绳、对称扣合固定钢丝绳的防滑楔形橡胶圈和封装外壳、封装外壳内部设有对称的两个弹性测杆，弹性测杆上粘贴光纤光栅，光纤光栅串联接在光纤上，光纤通过光纤引出孔与封装外壳外的光纤连接头的一端连接，光纤引出孔的内部通过密封胶进行密封，光纤连接头的另外一端与光纤尾纤连接，光纤尾纤利用铠装保护胶皮进行保护，封装外壳的顶部和底部利用紧固螺母紧固穿过螺栓孔的螺栓；装置结构简单，安装及操作使用方便，利用先进的光纤光栅传感技术，抗电磁干扰能力强，可靠性高，两个光纤光栅测量的波长值加权取平均值，可进一步提高测量精度和灵敏度，减小误差。

主权项

一种光纤光栅拉伸式矿井提升设备钢丝绳张力监测装置，包括封装外壳（1）、钢丝绳（3）、光纤光栅（5）、螺栓（12）、紧固螺母（14）；其特征在于：所述的封装外壳（1）对称扣合固定在钢丝绳（3）上，在封装外壳（1）与钢丝绳（3）固定处之间安装有防滑楔形橡胶圈（2），封装外壳（1）的顶部和底部均对称开设有螺栓孔（13），利用紧固螺母（14）紧固穿过螺栓孔（13）的螺栓（12）；封装外壳（1）的内部设有相互对称的两个弹性测杆（4），在两个弹性测杆（4）中部靠近封装外壳（1）的一侧分别粘贴有一个光纤光栅（5），两个光纤光栅（5）分别串联接在光纤（6）上，光纤（6）经光纤引出孔（7）与设在封装外壳（1）外的光纤连接头（9）的一端连接，光纤引出孔（7）的内部充填有进行密封的密封胶（8），光纤连接头（9）的另外一端连接光纤尾纤（11），光纤尾纤（11）铠装有保护胶皮（10）。2.根据权利要求1所述的光纤光栅拉伸式矿井提升设备钢丝绳张力监测装置，其特征在于：所述的防滑楔形橡胶圈（2）在靠近封装外壳（1）外部的一端尺寸大于靠近封装外壳（1）内部一端的尺寸。3.根据权利要求1所述的光纤光栅拉伸式矿井提升设备钢丝绳张力监测装置，其特征在于：所述的弹性测杆（4）为矩形的长测杆，弹性测杆（4）的两端均固定连接在封装外壳（1）的内部。4.根据权利要求1所述的光纤光栅拉伸式矿井提升设备钢丝绳张力监测装置，其特征在于：所述的两个光纤光栅（5）形状大小相同，波长互不相同，粘贴在位于弹性测杆（4）中部的竖直中心轴线上。5.一种使用权利要求1所述装置的光纤光栅拉伸式矿井提升设备钢丝绳张力监测方法，其特征在于包括以下步骤：A、在靠近提升设备的提升容器或者牵引容器处的钢丝绳（3）上设置张力监测装置；B、将内部设有弹性测杆（4）、光纤光栅（5）、光纤（6）的封装外壳（1）和防滑楔形橡胶圈（2）对称扣合固定在钢丝绳（3）上，在封装外壳（1）的顶部和底部利用螺栓（12）和紧固螺母（14）固定；C、测量钢丝绳（3）在未受力时，即没有提升重物时直径D的大小，同时利用光纤光栅解调设备解调出初始光纤光栅的波长大小；D、当提升设备提升重物时，由于钢丝绳（3）与封装外壳（1）紧固，且弹性测杆（4）和封装外壳（1）固定连接，钢丝绳（3）此时受拉力，将引起弹性测杆（4）拉伸，粘贴在弹性测杆（4）上的光纤光栅（5）由于受应力变化，波长产生漂移，利用光纤光栅解调设备解调出光纤光栅波长的变化漂移量；E、根据实测光纤光栅波长的变化漂移量、初始光纤光栅波长大小和钢丝绳（3）直径D的大小，即可计算出钢丝绳（3）的张力F的大小，并通过计算机实时的直观动态显示张力数值大小，同时对过大的张力值进行预警，保证矿井提升设备的安全运行。