CN108083047B - 一种基于导向轮轴应变的提升系统负载识别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于导向轮轴应变的提升系统负载识别方法，包括：通过钢丝绳上的位置信号编码器来实时采集匀速下放过程中钢丝绳长度变化，得到下放过程中提升负载的变化，同时通过应变片来实时采集导向轮轴上的应力应变信号，将两者进行对比标定，得到提升系统在下放‑装载‑提升‑卸载的一个循环过程中的负载变化曲线，并与实时监测到的提升负载变化曲线对比，以此来对系统的运行状态进行判断，通过对提升系统负载的识别及时判断和避免事故的发生，测量准确性高，工作稳定可靠。本发明通过应变采集仪直接采集应力应变信号，测量过程简单，易于实现，且实时性高，相比于传感器检测，测量准确性高，无需更换电池，使用维护方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于导向轮轴应变的提升系统负载识别方法，属于矿井提升系统负载识别技术领域。
背景技术
在矿井提升系统中，提升环节的安全事故大部分都与提升系统负载相关，提升系统负载的正常与否会直接影响到矿井的安全生产，因此，对提升系统负载的正确识别至关重要，可以通过识别提升系统负载对提升系统进行提前诊断预警。然而在目前的矿井提升系统中，还没有可靠的负载识别方法。
现有的用于识别矿井提升系统负载是否存在异常的方法是通过将传感器安装于提升钢丝绳或提升容器上，由于井筒内部潮湿等复杂工况，这种方法不适用于超深矿井提升系统，易受到干扰影响，破坏钢丝绳的结构，加剧钢丝绳的疲劳磨损，严重损耗其寿命，测量精度不高，安装不便，且传感器安装维护不便；还有一种是将油压传感器安装在液压自动平衡装置的每个平衡油缸的旁路上，这种安装方式会由于提升系统加速或减速制动时存在的各种不确定性动载荷导致平衡装置油压不稳定，存在液压冲击等弊端，进而引起提升系统张力监测数据不稳定，导致所得到的提升系统负载数据不准确。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于导向轮轴应变的提升系统负载识别方法，通过应变采集仪直接采集应力应变信号，并进行动态标定，测量过程简单，测量准确，且实时性高，使用更换方便，易于维护。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种基于导向轮轴应变的提升系统负载识别方法，包括如下步骤：
1)、在导向轮轴上靠近轴承座的一侧沿周向间隔90°贴有四个应变片，并将应变片通过信号线与导电环连接至应变采集仪，应变采集仪通过光电转换器与光纤实现信号远距离传输，最后通过网线连至工控机，同时将钢丝绳上的位置信号编码器经信号线与工控机连接，工控机中有数据处理模块；
2)、将应变采集仪接通电源，通过应变采集仪从导向轮轴上的应变片实时采集到应力应变信号，并将采集到的应力应变信号经光纤、光电转换器以及网线传至远处的工控机，同时位置信号编码器将测得的钢丝绳长度变化信号传至工控机；
3)、通过工控机中的数据处理模块对接收到的应变信号进行计算分析，得到实时的应变幅值变化曲线，具体方法如下：通过数据处理模块对下放-装载-提升-卸载的整个循环过程中所采集到的应力应变信号进行处理，得到一个循环过程中导向轮轴的应变幅值变化曲线，并根据下放过程中位置信号编码器采集的钢丝绳长度变化信号以及钢丝绳的密度得到钢丝绳的重量变化曲线，进而将整个循环过程中的应变幅值变化曲线与下放过程中的钢丝绳重量变化曲线进行对比，对整个循环过程中的提升系统负载进行动态标定，从而通过标定值识别预测下一循环过程中提升系统负载的变化曲线(由于系统中钢丝绳的重量对应一定的长度是不变的，通过这个性质对多大的应变对应多大的载荷进行动态标定，从而克服了温升的恶劣环境下的测量不准确性)；
4)、通过数据处理模块将后一循环中实际测得的应变变化曲线与前一循环过程所标定预测的应变变化曲线进行比较，对提升系统的运行情况进行评估，以识别提升系统的负载是否存在异常，从而判定提升系统是否出现故障。
进一步的，所述四个应变片的应变分别为ε1、ε2、ε3、ε4，且应变采集仪实际测得的应变为
进一步的，所述数据处理模块运行如下：
A、下放过程中，将实时测量的应变变化曲线处理得到的负载变化曲线与前一循环中的所标定的负载变化曲线进行对比，判断下放过程中是否出现卡罐、松绳等故障，若出现负载变大，则可能是卡罐，若出现负载变小，则可能是松绳；
B、装载过程中，根据实时测得的应变幅值变化得到提升容器装载过程中的负载值变化，并将其与上一循环中标定的负载值进行比较，在装载的负载值达到核定负载大小时，停止装载，关闭提升容器的罐笼；
C、提升过程中，将实时测量的应变变化曲线处理得到的负载变化曲线与前一循环中的所标定的负载变化曲线进行对比，判断提升过程中是否出现卡罐、松绳等故障，若出现负载变大，则可能是卡罐，若出现负载变小，则可能是松绳；
D、卸载过程中，根据实时测得的应变幅值变化得到提升容器卸载过程中的负载值变化，并将其与上一循环中标定的负载值进行比较，在提升容器中负载全部卸载之后，关闭提升容器的罐笼，准备进入下一循环。
有益效果：本发明提供的一种基于导向轮轴应变的提升系统负载识别方法，相对于现有技术，具有以下优点：1、通过应变采集仪直接采集应力应变信号，测量过程简单，易于实现，且实时性高，相比于传感器检测，测量准确性高，无需更换电池，使用维护方便；2、通过测得的应力应变信号对提升系统负载进行动态标定，从而克服了温升的恶劣环境下的测量不准确性并通过，同时该方法能够对提升系统负载的识别及时判断和避免事故的发生，稳定性好，可靠性高，且易于推广。
附图说明
图1为本发明中导向轮轴横截面上应变片的安装示意图；
图2为本发明中负载识别系统的结构框图；
图3为本发明所述提升系统负载识别方法的流程示意图；
图4为本发明在提升或下放过程中对负载识别的流程示意图；
图5为本发明在装载过程中对负载识别避免过载的流程示意图；
图6为本发明在卸载过程中对负载识别保证完全卸载的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图3所示为一种基于导向轮轴应变的提升系统负载识别方法，包括如下步骤：
1)、在导向轮轴上靠近轴承座的一侧沿周向间隔90°贴有四个应变片(如图1所示)，并将应变片经信号线与导电环连接至应变采集仪，假设四个应变片的应变分别为ε1、ε2、ε3、ε4，则应变采集仪实际测得的应变为应变采集仪通过光电转换器与光纤实现信号远距离传输，最后通过网线连至工控机，同时将钢丝绳上的位置信号编码器经信号线与工控机连接(如图2所示)，工控机中有数据处理模块；
2)、将应变采集仪接通电源，通过应变采集仪从导向轮轴上的应变片实时采集到应力应变信号，并将采集到的应力应变信号经光纤、光电转换器以及网线传至远处的工控机，同时位置信号编码器将测得的钢丝绳长度变化信号传至工控机；
3)、通过工控机中的数据处理模块对接收到的应变信号进行计算分析，得到实时的应变幅值变化曲线，具体方法如下：通过数据处理模块对下放-装载-提升-卸载的整个循环过程中所采集到的应力应变信号进行处理，得到一个循环过程中导向轮轴的应变幅值变化曲线，并根据下放过程中位置信号编码器采集的钢丝绳长度变化信号以及钢丝绳的密度得到钢丝绳的重量变化曲线，进而将整个循环过程中的应变幅值变化曲线与下放过程中的钢丝绳重量变化曲线进行对比，对整个循环过程中的提升系统负载进行动态标定，从而通过标定值识别预测下一循环过程中提升系统负载的变化曲线；
4)、通过数据处理模块将后一循环中实际测得的应变变化曲线与前一循环过程所标定预测的应变变化曲线进行比较，对提升系统的运行情况进行评估，以识别提升系统的负载是否存在异常，从而判定提升系统是否出现故障。
进一步的，所述数据处理模块运行如下：
A、下放过程中，如图4所示，将实时测量的应变变化曲线处理得到的负载变化曲线与前一循环中的所标定的负载变化曲线进行对比，判断下放过程中是否出现卡罐、松绳等故障，若出现负载变大，则可能是卡罐，若出现负载变小，则可能是松绳；
B、装载过程中，如图5所示，根据实时测得的应变幅值变化得到提升容器装载过程中的负载值变化，并将其与上一循环中标定的负载值进行比较，在装载的负载值达到核定负载大小时，停止装载，关闭提升容器的罐笼；
C、提升过程中，将实时测量的应变变化曲线处理得到的负载变化曲线与前一循环中的所标定的负载变化曲线进行对比，判断提升过程中是否出现卡罐、松绳等故障，若出现负载变大，则可能是卡罐，若出现负载变小，则可能是松绳；
D、卸载过程中，如图6所示，根据实时测得的应变幅值变化得到提升容器卸载过程中的负载值变化，并将其与上一循环中标定的负载值进行比较，在提升容器中负载全部卸载之后，关闭提升容器的罐笼，准备进入下一循环。
本发明采用位置信号编码器来实时采集匀速下放过程中钢丝绳长度变化以得到下放过程中提升负载的变化，以及通过应变片来实时采集导向轮轴上的应力应变信号，将两者进行对比标定得到提升系统一个循环过程中的负载变化曲线，并与实时监测到的提升负载变化曲线对比，以此来对系统的运行状态进行判断，能够通过对提升系统负载的识别及时判断和避免事故的发生，测量准确性高，工作稳定可靠。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种基于导向轮轴应变的提升系统负载识别方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)、在导向轮轴上靠近轴承座的一侧沿周向间隔90°贴有四个应变片，并将应变片通过信号线与导电环连接至应变采集仪，应变采集仪通过光电转换器与光纤实现信号远距离传输，最后通过网线连至工控机，同时将钢丝绳上的位置信号编码器经信号线与工控机连接，工控机中有数据处理模块；
2)、将应变采集仪接通电源，通过应变采集仪从导向轮轴上的应变片实时采集到应力应变信号，并将采集到的应力应变信号经光纤、光电转换器以及网线传至远处的工控机，同时位置信号编码器将测得的钢丝绳长度变化信号传至工控机；
3)、通过工控机中的数据处理模块对接收到的应变信号进行计算分析，得到实时的应变幅值变化曲线，具体方法如下：通过数据处理模块对下放-装载-提升-卸载的整个循环过程中所采集到的应力应变信号进行处理，得到一个循环过程中导向轮轴的应变幅值变化曲线，并根据下放过程中位置信号编码器采集的钢丝绳长度变化信号以及钢丝绳的密度得到钢丝绳的重量变化曲线，进而将整个循环过程中的应变幅值变化曲线与下放过程中的钢丝绳重量变化曲线进行对比，对整个循环过程中的提升系统负载进行动态标定，从而通过标定值识别预测下一循环过程中提升系统负载的变化曲线；
4)、通过数据处理模块将后一循环中实际测得的应变变化曲线与前一循环过程所标定预测的应变变化曲线进行比较，对提升系统的运行情况进行评估，以识别提升系统的负载是否存在异常，从而判定提升系统是否出现故障。
2.根据权利要求1所述的一种基于导向轮轴应变的提升系统负载识别方法，其特征在于，所述四个应变片的应变分别为ε1、ε2、ε3、ε4，且应变采集仪实际测得的应变为
3.根据权利要求1所述的一种基于导向轮轴应变的提升系统负载识别方法，其特征在于，所述数据处理模块运行如下：
A、下放过程中，将实时测量的应变变化曲线处理得到的负载变化曲线与前一循环中所标定的负载变化曲线进行对比，判断下放过程中是否出现故障；
B、装载过程中，根据实时测得的应变幅值变化得到提升容器装载过程中的负载值变化，并将其与上一循环中标定的负载值进行比较，在装载的负载值达到核定负载大小时，停止装载；
C、提升过程中，将实时测量的应变变化曲线处理得到的负载变化曲线与前一循环中的所标定的负载变化曲线进行对比，判断提升过程中是否出现故障；
D、卸载过程中，根据实时测得的应变幅值变化得到提升容器卸载过程中的负载值变化，并将其与上一循环中标定的负载值进行比较，在提升容器中负载全部卸载之后，停止卸载，准备进入下一循环。
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