[发明专利]一种基于信号融合的深井提升装备状态监测系统及方法

说明书

一种基于信号融合的深井提升装备状态监测系统及方法，系统包括应变测量子系统、主轴编码器、天轮转速测量子系统及张力测量子系统；应变测量子系统布置在主轴上，测量主轴扭矩；天轮转速测量子系统通过弹簧支撑结构与天轮紧贴，测量天轮实时转速；张力测量子系统布置在张力平衡装置上，测量主提升钢丝绳张力；监测系统的各子系统将所采集的信号标定系统时间戳后传入工控机。基于信号融合的状态监测方法能够从混合监测信号中剥离出故障信号，包括加速度引起的信号波动和故障引起的信号波动。其系统紧凑，监测简便，无需人工维护，可靠性强，能够直观准确地对系统的非正常运行状态进行监测，能有效避免提升系统重大事故的发生。

技术领域

本发明涉及一种提升装备状态监测系统及方法，尤其是一种适用于矿山深井提升装备的基于信号融合的提升装备状态监测系统及方法。

背景技术

提升机素有“矿井咽喉”之称，承担着提升煤炭矸石和升降人员设备的重要作用，是连接矿山井下生产系统和地面工业广场的纽带。同时，在运行过程中，提升装备极易出现卷绳错乱、罐道凸起、过卷过放、调绳异常等故障，这些故障造成了巨大的经济损失及人员伤亡。

为了保障提升装备的安全稳定运行，现有的提升装备一般安装有转速测量传感器、张力测量传感器等监测装置，但是这些装置大都独立运行，使用阈值进行判断，无法区分工况响应(比如加速度引起的信号波动)和故障响应，容易出现误判。随着开采深度的增加，基于经济效益的考虑，系统设计载重及运行速度将都大大提高，在此背景下，深井提升装备的监测系统必须达到更高的要求。

发明内容

技术问题：本发明的目的是针对现有技术中的不足之处，提供一种安全可靠、自动化程度高的基于信号融合的深井提升装备状态监测系统及方法。

技术方案：本发明的基于信号融合的深井提升装备状态监测系统，包括应变测量子系统、主轴编码器、天轮转速测量子系统、张力测量子系统和工控机；所述的应变测量子系统布置在提升机上，用于测量主轴的扭矩；所述的主轴编码器设在提升机的主轴上，用于测量提升机主轴的转速；所述的天轮转速测量子系统布置在天轮下部，用于测量天轮的转速；所述的张力测量子系统设在张力平衡装置内，用于测量钢丝绳张力；张力平衡装置设在提升容器上。

所述的应变测量子系统包括供电模块、无线采集模块、应变片、半圆垫块、锁死候箍和矩形垫块；所述的半圆垫块成对使用，通过锁死候箍上下对称安装在主轴上；上下对称安装的半圆垫块上均开有方形凹槽，方形凹槽的大小与所安装的供电模块或无线采集模块的尺寸匹配；所述的供电模块和无线采集模块分别通过矩形垫块及橡胶螺栓安装在上下对称的半圆垫块的凹槽内；所述的矩形垫块上开有条状口，条状口与所安装的供电模块或无线采集模块的接线头匹配；所述供电模块和无线采集模块通过导线与设在主轴上的应变片相连接，用于测量主轴的扭矩。

所述的半圆垫块为弹性材料，其两侧边开有锁死候箍的环形凹槽。

所述的天轮转速测量子系统包括编码器、直角板、计米轮、导轨滑块、无线采集器一、轴承座、上盖盒、下盖盒、挡片、固定夹块、导轨、弹簧、位移传感器及圆筒盒；所述计米轮位于天轮正下方，计米轮上端与天轮轮缘下端相切，计米轮左侧轴端与编码器输入孔相连，计米轮右侧轴端与轴承座相连；所述直角板和轴承座通过螺栓固定在上盖盒上；所述上盖盒中部为立方体凹槽，立方体凹槽的四个侧面分别通过螺栓安装有固定夹块，固定夹块中部开有通孔，与导轨的上端头配合；所述弹簧放置在圆筒盒内部；所述导轨穿过导轨滑块的导向孔，导轨的下端头位于圆筒盒内部，压住弹簧；所述位移传感器通过L形板件固定在下盖盒盒底面的中央，位移传感器和编码器通过导线与无线采集器一相连；所述下盖盒和无线采集器一通过螺栓固定在井架型钢上。

所述固定夹块的上端面通过螺栓固定有挡片。

所述导轨滑块共有四个，通过螺栓固定在下盖盒内侧面。