[發明專利]基于振動分析的多繩摩擦提升機載荷識別方法

有效

• 申請號: 201310486940.1
• 申請日: 2013-10-17
• 公開（公告）號: CN103496625A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 楊兆建;石瑞敏;王勤賢;任芳;吳海青
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B66B19/06
• 分類號: B66B19/06;G06F19/00
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 戎文華

技術領域

本發明涉及一種多繩摩擦提升機載荷檢測方法，具體地是一種基于振動分析的多繩摩擦提升機提升載荷的識別方法。

背景技術

多繩摩擦提升機作為煤礦生產中的常用設備，是關系生產與人員安全的關鍵設備，一旦出現故障將造成重大的經濟損失甚至人員傷亡。在諸類安全事故中，由于過載引起的過卷、滑動甚至墜罐，以及由于罐道劣變等引起的卡繩、松繩甚至斷繩等安全事故時有發生，而這些故障都可以直接或間接的由提升載荷反映出來。

能夠獲得的現有技術中，提升載荷控制與檢測的方法主要有：一種是直接測量提升載荷，公開號為CN1092738A公開了一種“提升載荷的檢測方法與監控系統”，公開號為CN201240727Y公開了一種“鋼絲繩張力平衡油缸位置及提升載荷監測裝置”。此方法是在提升容器的拉桿與橫梁之間或鋼絲繩平衡壓力油缸上安裝了載荷傳感器，通過傳輸回井上的信號得到提升載荷。得到的載荷直接準確，但是由于安裝部位的重要性，故對傳感器安裝使用的可靠性提出了較高的要求。另一種是采用定量裝載設備，例如，公開號為CN202220621U公開了一種“礦井物料裝載控制裝置和礦井物料裝載系統”，公開號為CN102636240A公開了“一種用于煤礦提升的定量裝載方法及系統”，這些裝置及其方法均是在提升容器底部安裝稱重傳感器，以控制裝載量的方式避免超載未卸凈等故障的發生。其不足之處在于不能體現提升過程中動載荷變化，不能對卡繩松繩等故障進行診斷與報警。還有一種方式是通過觀察主電機電流來判斷提升載荷趨勢。上述方法或對安裝精度與可靠度要求高，或對提升系統有影響，或準確性較低，不能滿足實際工程的需要。

發明內容

本發明的目的是提供一種判斷準確、方便有效，易于實施的基于振動分析的多繩摩擦提升機載荷識別方法，用于獲得多繩提升機提升載荷數值，進而對提升機載荷進行實時監測，避免由于過裝載、卡繩和松繩等造成的提升故障。

為了實現上述目的，本發明采取如下技術方案：

一種基于振動分析的多繩摩擦提升機載荷識別方法，其所述方法是按下列步驟進行的：

（1）在多繩摩擦提升機主軸兩側軸承座頂端設置加速度傳感器，并采集水平方向的振動信號；

（2）根據水平方向的振動信號分析，截取部分勻速提升過程階段信號作為待處理的時域信號x(t)；

（3）選用改進的經驗模式分解EMD方法，將被分析信號分解為有限數目的固有模態函數IMF，并剔除虛假及余量成分，提取有效IMF集；

（4）利用有效IMF分量提取相應的信號能量特征信息，選取IMF分量的能量、能量方差貢獻率及能量矩為特征值并構建相應的特征向量；

（5）以上述步驟（4）構建的特征向量建立高維樣本空間，以兩提升容器載荷總重M_z與載荷差M_c為估計目標，采用ε-支持向量回歸算法建立樣本與目標間的非線性映射關系，通過計算獲得載荷數值。

進一步地，其所述改進的經驗模式分解EMD方法如下：

（1）將待分析信號x(t)加入一個正態分布的白噪聲序列n_j（t），使得????????????????????????????????????????????????；

（2）將得到的信號進行EMD分解，過程中在求取信號極值點后，采用鏡像與灰色預測模型相結合的方式對信號進行延拓，具體延拓過程如下：

①以信號左端延拓為例，取靠近左端點處的五個極大（小）值組成原始序列，建立原始信號x（t）的灰色微分方程：

其中a為發展灰數，b為內生控制灰數，二者由已知數據及最小二乘法確定。求出a，u后可得預測模型：

②先用原始序列建立的GM（1，1）模型預測得到一個值，然后把這個值加入到原始序列中，同時剔除一個最遠端數據，以新的原始序列重復步驟①，再預測下一個數值，循環進行直至達到要求的預測精度。為滿足信號延拓要求，需要對數據極大值和極小值分別預測兩個值；

③對信號右端進行相同處理，最后將延拓得到的端點值與原信號連接起來形成新的信號序列。在此基礎上應用鏡像延拓法，以預測得到的左右端點作為鏡像點進行延拓，從而得到較理想的延拓數據；

采用三次樣條函數將延拓后極大值與極小值點擬合出信號上下包絡線，經原始EMD過程最終得到各IMF分量c_i（t）；

（3）重復上述子步驟N次，每次加入新的隨機正態分布的白噪聲序列n_j（t）；