[发明专利]一种煤矿提升机钢丝绳实时故障诊断预警装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于在线监测数据的提升机钢丝绳故障诊断装置和方法，特别是一种煤矿提升机钢丝绳实时故障诊断预警装置和方法。

背景技术

钢丝绳是提升机的重要部件，一旦钢丝绳发生断裂，将会导致重大事故的发生，造成严重的人员和财产损失。提升机卷筒缠绕的钢丝绳，使用一定时间后，由于疲劳导致表层钢丝绳逐渐折断，钢丝绳和卷筒、滑轮、天轮的摩擦及钢丝绳自身的相互摩擦造成了表面及内部的磨损，钢丝绳的锈蚀也削弱了其承力面积，使绳中拉应力加大。此外，随着使用时间和弯曲次数的增加，钢丝绳的破断力下降。实践经验表明，断丝是主要原因。实际直径减小10%而不发生断丝的情况极少见。因此，承力面积减少是钢丝绳不能进一步使用的主要原因，当承力面积下降到一定程度时，将不能保证钢丝绳的可靠性。目前大部分的煤矿的提升机钢丝绳监测装置，仅仅实现了参数的采集和存储，缺少必要的故障诊断和预警的功能，无法及时判断和预报现存的和可能发生的故障，只能通过人为的周期检查来确定钢丝绳的好坏。

发明内容

本发明的目的是提供一种煤矿提升机钢丝绳实时故障诊断预警装置和方法，解决当前钢丝绳故障发现不及时和不具备预警功能的问题。

本发明的目的是这样实现的：钢丝绳实时故障诊断和预警装置包括核心处理模块、数据存储模块、程序存储模块、液晶和触摸屏控制模块、数据采集模块、以太网数据交换模块、报警模块和电源模块；核心处理模块同时与数据存储模块、程序存储模块、液晶和触摸屏控制模块、数据采集模块、以太网模块和报警模块连接；电源模块与所有模块连接，为各模块提供电源。

提升机钢丝绳故障检测和诊断方法包括如下步骤：

将每一根钢丝绳截面积的初始值，通过液晶和触摸屏控制模块输入到程序存储模块中，钢丝绳监测设备接收的数据通过以太网模块接口输入到数据存储模块中，程序存储模块和数据存储模块中的信息同时送入到核心处理器进行对比、处理；处理的内容包括：截面积损伤信号定量计算、局部损伤信号的定位计算、张力信号定量计算和钢丝绳工作状态预警；

（一）、截面积损伤信号定量计算：首先将钢丝绳进行磁化，采用漏磁检测装置，通过霍尔元件获取钢丝绳周向漏磁信号，检测钢丝绳局部异常缺陷产生的漏磁场，获得缺陷信息，然后将漏磁信号传送给核心处理器模块；

所述的漏磁检测装置，使用霍尔元件测量磁场用磁桥回路检测，将霍尔元件置于磁桥路中，测量磁感应强度在平衡点处的微小变化，获得高灵敏度和线性度的漏磁信号。

检测结果送入核心处理器模块，核心处理器模块根据信号的大小，利用嵌入式程序进行定量计算，并以钢丝绳截面积损失百分比的形式输出；

当提人的钢丝绳截面积损失比大于5%，提物的钢丝绳截面积损失比大于10%时，发出报警信息，如果接近上述值，发出预警信息；

（二）、局部损伤信号的定位计算：采用旋转编码器作为测长传感器，对钢丝绳进行分段定位，旋转编码器将分段定位信息转换为脉冲信号，脉冲信号送到核心处理器模块，对钢丝绳进行故障检测；核心处理器模块的处理器对测量脉冲信号进行识别，并进行计数，判断出损伤段所处的位置；

（三）、张力信号的定量处理：采用压轮和压力传感器的动态张力检测装置，将钢丝绳置于动态检测装置上，动态检测装置的纵向拉力水平作用在钢丝绳上；当压轮和钢丝绳的相对位置一定时，压力传感器输出电信号与钢丝绳张力变化的电信号，构成具有变化规律的合输出信号，将合输出信号经过调理放大，再接到A/D转换器，然后把数字信号送入动态检测装置的处理器中，利用嵌入式程序对钢丝绳进行张力定量计算，并输出安全系数值，进行张力危险分级；

当提人的和提人提物混合提升的钢丝绳安全系数小于7，提物的钢丝绳安全系数小于5时，发出报警信息，如果接近上述值，会发出预警信息；

（四）、钢丝绳工作状态预警；基于小波神经网络，根据钢丝绳截面积的历史状态参数，对未来的截面积损失情况进行预测，对钢丝绳寿命进行预估；钢丝绳寿命预估方法：将钢丝绳的截面积损失情况作为一个时间序列，通过时间序列的前                                                个时刻的值，预测出第时刻的值，即预估获得钢丝绳的寿命。

有益效果：由于采用了上述方案，对钢丝绳截面积损失百分比进行计算，通过以太网接口和现有的钢丝绳监测设备连接，将钢丝绳截面积的实时数据送入核心处理器模块，核心处理器模块利用预先写好的嵌入式程序进行定量计算，与钢丝绳截面积的初始值进行对比，以钢丝绳截面积损失百分比的形式输出。