[發明專利]一種煤礦提升機鋼絲繩實時故障診斷預警裝置和方法

有效

• 申請號: 201210142718.5
• 申請日: 2012-05-10
• 公開（公告）號: CN102636561A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 肖碩;夏士雄;牛強;王志曉
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01N27/83
• 分類號: G01N27/83;G01L5/04
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 程化銘

技術領域

本發明涉及一種基于在線監測數據的提升機鋼絲繩故障診斷裝置和方法，特別是一種煤礦提升機鋼絲繩實時故障診斷預警裝置和方法。

背景技術

鋼絲繩是提升機的重要部件，一旦鋼絲繩發生斷裂，將會導致重大事故的發生，造成嚴重的人員和財產損失。提升機卷筒纏繞的鋼絲繩，使用一定時間后，由于疲勞導致表層鋼絲繩逐漸折斷，鋼絲繩和卷筒、滑輪、天輪的摩擦及鋼絲繩自身的相互摩擦造成了表面及內部的磨損，鋼絲繩的銹蝕也削弱了其承力面積，使繩中拉應力加大。此外，隨著使用時間和彎曲次數的增加，鋼絲繩的破斷力下降。實踐經驗表明，斷絲是主要原因。實際直徑減小10%而不發生斷絲的情況極少見。因此，承力面積減少是鋼絲繩不能進一步使用的主要原因，當承力面積下降到一定程度時，將不能保證鋼絲繩的可靠性。目前大部分的煤礦的提升機鋼絲繩監測裝置，僅僅實現了參數的采集和存儲，缺少必要的故障診斷和預警的功能，無法及時判斷和預報現存的和可能發生的故障，只能通過人為的周期檢查來確定鋼絲繩的好壞。

發明內容

本發明的目的是提供一種煤礦提升機鋼絲繩實時故障診斷預警裝置和方法，解決當前鋼絲繩故障發現不及時和不具備預警功能的問題。

本發明的目的是這樣實現的：鋼絲繩實時故障診斷和預警裝置包括核心處理模塊、數據存儲模塊、程序存儲模塊、液晶和觸摸屏控制模塊、數據采集模塊、以太網數據交換模塊、報警模塊和電源模塊；核心處理模塊同時與數據存儲模塊、程序存儲模塊、液晶和觸摸屏控制模塊、數據采集模塊、以太網模塊和報警模塊連接；電源模塊與所有模塊連接，為各模塊提供電源。

提升機鋼絲繩故障檢測和診斷方法包括如下步驟：

將每一根鋼絲繩截面積的初始值，通過液晶和觸摸屏控制模塊輸入到程序存儲模塊中，鋼絲繩監測設備接收的數據通過以太網模塊接口輸入到數據存儲模塊中，程序存儲模塊和數據存儲模塊中的信息同時送入到核心處理器進行對比、處理；處理的內容包括：截面積損傷信號定量計算、局部損傷信號的定位計算、張力信號定量計算和鋼絲繩工作狀態預警；

（一）、截面積損傷信號定量計算：首先將鋼絲繩進行磁化，采用漏磁檢測裝置，通過霍爾元件獲取鋼絲繩周向漏磁信號，檢測鋼絲繩局部異常缺陷產生的漏磁場，獲得缺陷信息，然后將漏磁信號傳送給核心處理器模塊；

所述的漏磁檢測裝置，使用霍爾元件測量磁場用磁橋回路檢測，將霍爾元件置于磁橋路中，測量磁感應強度在平衡點處的微小變化，獲得高靈敏度和線性度的漏磁信號。

檢測結果送入核心處理器模塊，核心處理器模塊根據信號的大小，利用嵌入式程序進行定量計算，并以鋼絲繩截面積損失百分比的形式輸出；

當提人的鋼絲繩截面積損失比大于5%，提物的鋼絲繩截面積損失比大于10%時，發出報警信息，如果接近上述值，發出預警信息；

（二）、局部損傷信號的定位計算：采用旋轉編碼器作為測長傳感器，對鋼絲繩進行分段定位，旋轉編碼器將分段定位信息轉換為脈沖信號，脈沖信號送到核心處理器模塊，對鋼絲繩進行故障檢測；核心處理器模塊的處理器對測量脈沖信號進行識別，并進行計數，判斷出損傷段所處的位置；

（三）、張力信號的定量處理：采用壓輪和壓力傳感器的動態張力檢測裝置，將鋼絲繩置于動態檢測裝置上，動態檢測裝置的縱向拉力水平作用在鋼絲繩上；當壓輪和鋼絲繩的相對位置一定時，壓力傳感器輸出電信號與鋼絲繩張力變化的電信號，構成具有變化規律的合輸出信號，將合輸出信號經過調理放大，再接到A/D轉換器，然后把數字信號送入動態檢測裝置的處理器中，利用嵌入式程序對鋼絲繩進行張力定量計算，并輸出安全系數值，進行張力危險分級；

當提人的和提人提物混合提升的鋼絲繩安全系數小于7，提物的鋼絲繩安全系數小于5時，發出報警信息，如果接近上述值，會發出預警信息；

（四）、鋼絲繩工作狀態預警；基于小波神經網絡，根據鋼絲繩截面積的歷史狀態參數，對未來的截面積損失情況進行預測，對鋼絲繩壽命進行預估；鋼絲繩壽命預估方法：將鋼絲繩的截面積損失情況作為一個時間序列，通過時間序列的前????????????????????????????????????????????????個時刻的值，預測出第時刻的值，即預估獲得鋼絲繩的壽命。

有益效果：由于采用了上述方案，對鋼絲繩截面積損失百分比進行計算，通過以太網接口和現有的鋼絲繩監測設備連接，將鋼絲繩截面積的實時數據送入核心處理器模塊，核心處理器模塊利用預先寫好的嵌入式程序進行定量計算，與鋼絲繩截面積的初始值進行對比，以鋼絲繩截面積損失百分比的形式輸出。