[发明专利]一种深井提升装备调绳状态监控装置及方法

权利要求书

1.一种深井提升装备调绳状态监控装置，包括工控机、并排设置的多个张力平衡装置(1)、分别与每个张力平衡装置(1)相连的张力平衡装置出油管(3)；其特征在于：所述的多个张力平衡装置(1)外侧设有采集控制器(12)，采集控制器(12)上设有连通器(11)，连通器(11)上设有与多个张力平衡装置(1)个数相同的发电机组和编码器(7)；所述的发电机组包括与张力平衡装置出油管(3)相连的微型液流发电机(4)，微型液流发电机(4)的输出轴上设有同步带主动轮(5)，所述的编码器(7)经直角板(8)及螺栓固定在连通器(11)上，编码器(7)的输入轴上设有与同步带主动轮(5)皮带相连的同步带从动轮(6)，同步带从动轮(6)的内侧设有电磁调速阀(10)，微型液流发电机(4)的出口连有液流发电机出油管(9)，液流发电机出油管(9)与电磁调速阀(10)相连，所述电磁调速阀(10)通过螺栓固定在连通器(11)上，电磁调速阀(10)出油口通过连通器(11)中的油路形成连通。

2.根据权利要求1所述的一种深井提升装备调绳状态监控装置，其特征在于：所述的连通器(11)通过专用L形板(2)及螺栓与张力平衡装置(1)相连。

3.根据权利要求1所述的一种深井提升装备调绳状态监控装置，其特征在于：所述的采集控制器(12)包括能量管理模块、信号处理模块及计算输出模块，所述的能量管理模块收集微型液流发电机(4)所产生的电能，并给编码器(7)、信号处理模块及计算输出模块供电，能量管理模块通过控制充电回路的通断防止过冲；所述的信号处理模块通过无线与上位机通讯；所述的计算输出模块与电磁调速阀(10)相连，控制电磁调速阀(10)开口。

4.一种使用权利要求1所述的深井提升装备调绳状态监控装置的监控方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、使用前，将调绳状态监控装置整体安装在实验系统中进行标定，标定张力平衡装置(1)中调绳液压缸达到二分之一行程时，编码器(7)计数脉冲值为0；当调绳液压缸达到上行程终端l_s时，编码器(7)计数脉冲值为T_s；当调绳液压缸达到下行程终端l_x时，编码器(7)计数脉冲值为T_x；

步骤2、当提升装备在井底运行前，调绳状态监控装置安装完毕后，将各张力平衡装置(1)中的调绳液压缸调整到二分之一行程处，工控机中初始化编码器(7)的计数脉冲值为0，初始化采集控制器(12)中信号处理模块的采样频率为f₁，通讯频率为f₂；

步骤3、当提升装备开始运行时，编码器(7)通过导线将所采集的计数脉冲值传输给采集控制器(12)中的信号处理模块，信号处理模块对计数脉冲值x进行微分计算，得到各张力平衡装置的调绳速度v_t，信号处理模块将计数脉冲值x及实时调绳速度v_t打上系统时间戳后传输给工控机；

步骤4、对调绳速度进行监测，在提升装备正常运行过程中，信号处理模块将实时测量得到的调绳速度v_t与设定参考调绳速度v'_t进行做差处理并传输给计算输出模块，计算输出模块通过模糊PID算法实时计算出控制量，并输出电压信号控制电磁调速阀(10)开口，当实时调绳速度v_t大于参考调绳速度v'_t时，电磁调速阀(10)开口减小，当实时调绳速度v_t小于参考调绳速度v'_t时，电磁调速阀(10)开口增大，实现调绳速度控制；

步骤5、对调绳状态进行监测，在工控机中对信号处理模块所传回的计数脉冲值x进行阈值比较，当x≥(0.8T_s+0.2T_x)或x≤(0.2T_s+0.8T_x)时，判定为维护状态，选择最近一次检修时间进行人工调绳；当x≥(0.9T_s+0.1T_x)或x≤(0.1T_s+0.9T_x)时，判定为故障状态，立刻进行检修处理。