[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

摘要

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。

主权项

1.一种基于信号融合的深井提升装备状态监测系统，其特征在于：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（1）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（7）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（2）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（4）内，用于测量钢丝绳张力；张力平衡装置（4）设在提升容器（5）上；应变测量子系统包括应变片（12）、无线采集模块（10）；天轮转速测量子系统包括计米轮（16）、编码器（14）、无线采集模器一（18）；张力测量子系统包括垫块（31）、拉压力传感器（34）、无线采集器二（33）；该监测系统的使用方法包括如下步骤：步骤1：在提升机（1）上，设置应变测量子系统，安装完毕后敲击提升机的主轴（7），观察工控机中电压信号响应，验证应变测量子系统正常运行；在主轴（7）上设置主轴编码器；在天轮（2）下部设置天轮转速测量子系统，安装完毕后旋转计米轮（16），观察工控机中脉冲信号响应，验证天轮转速测量子系统正常运行；在张力平衡装置（4）内，设置张力测量子系统，安装完毕后敲击垫块（31），观察工控机中电压信号响应，验证张力测量子系统正常运行；步骤2：当提升装备在井口运行前，通过应变片（12）测量主轴的应变，将信号传输给无线采集模块（10），无线采集模块（10）将信号传输给工控机；通过拉压力传感器（34）测量钢丝绳张力信号，将信号传输给无线采集器二（33），无线采集器二（33）将信号传输给工控机，工控机将主轴应变信号、钢丝绳张力信号及装备物理参数带入系统动力学方程程序文件；所述装备物理参数包括钢丝绳刚度、阻尼、天轮转动惯量；步骤3：当提升装备开始运行时，由主轴编码器测量主轴转速信号，主轴转速信号通过导线传入工控机，工控机将主轴转速信号带入系统动力学方程程序文件输入，求得系统实时运行过程中各时刻天轮转速及钢丝绳张力的参考响应；由编码器（14）测量天轮转速信号，天轮转速信号通过导线传入无线采集器一（18），无线采集器一（18）将天轮转速信号打上系统时间戳后传入工控机；由拉压力传感器（34）测量钢丝绳张力信号，钢丝绳张力信号通过导线传入无线采集器二（33），无线采集器二（33）将钢丝绳张力信号打上系统时间戳后传入工控机；步骤4：在工控机中，将计算得到的各时刻天轮转速及钢丝绳张力的参考响应与实时采集到的信号保存为数据文件，然后将天轮转速和容器上端张力响应的计算结果与实际测量的天轮转速和容器上端张力响应进行做差；如果或，则判定为一般故障，在空闲时进行检修处理；如果或，则判定为重大故障，必须进行停机处理。