[发明专利]一种基于主轴测点应变的矿井提升系统健康状态监测方法

权利要求书

1.一种基于主轴测点应变的矿井提升系统健康状态监测方法，其特征是：包括以下步骤：

(1)根据矿井提升机的额定负载及运行加减速度，由牛顿第二定律计算出每一提升工况下摩擦轮两侧的钢丝绳张力T_x和T_s，进而求出摩擦轮两侧钢丝绳的最大静张力差，ΔT_max＝T_s-T_x，由受力平衡条件和本构方程可得出测点的应变阈值[ε]；

(2)基于主轴扭矩采集系统采集的正常工况下的应变历史数据，通过hilbert算法计算出各速度段历史数据的包络值[ε_i]_h，对理论阈值进行上下限包络修正，并计算其振动幅值A_hi；

(3)假定矿井的非正常工况均为初期状态，表现为在提升机提升过程中只对提升容器作用瞬间卡阻，未对矿井生产造成严重影响；主轴扭矩采集系统采集的应变数据为ε，同时监测系统将所测应变数据与对应阶段的应变阈值作差处理，记Δε＝ε-[ε_i]_h；使用分治算法找出每一运行状态所测应变值的最大值和最小值，并进行作差处理，记为Δε_i＝(ε_max-ε_min)/2(i＝1,…,5)；

(4)若在提升过程中Δε<＝0，且Δε_i<A_hi，实测应变值没有超过阈值且波动较小，工作状态为正常运行；

若在提升过程中Δε_i<A_hi，且Δε>0，采集的应变数据在各提升阶段始终大于阈值且波动较小，工作状态为过载工况；

若Δε_i>A_hi，说明采集的应变数据波动较大；当先([ε]-A_hi-ε_min)_t<0后([ε]-A_hi-ε_min)_t+Δt>0，其中Δt<＝5s，在此假设应变值变化间隔Δt在5s之内，所测应变数据先大幅减小再大幅度变大，工作状态为松绳问题；当先([ε]-A_hi-ε_min)_t>0后([ε]-A_hi-ε_min)_t+Δt<0，其中Δt<＝5s，所测应变数据先大幅增大再大幅度减小，工作状态为卡罐问题；

(5)当被判断为过载，松绳或卡罐非正常工况时，输出工况危险报警信号。

2.一种实现权利要求1所述的一种基于主轴测点应变的矿井提升系统健康状态监测方法的监测系统，包括多绳摩擦提升系统，多绳摩擦提升系统包括摩擦式提升机、天轮、提升绳、提升容器以及尾绳；所述的摩擦式提升机是由主轴承座，摩擦轮、主轴、电机构成；其特征是：矿井提升系统健康状态监测系统是在提升机主轴轴段表面安装应变采集装置；提升机主轴上的应变采集装置将采集的应变信号经由无线发射装置和无线接收装置传送到上位机，上位机的健康状态检测系统通过算法对应变信号进行处理和界面输出；所述应变采集装置包括应变传感器和采集设备，应变传感器和采集设备共用同一电源，应变传感器被贴片在所选定的主轴轴段表面，采集设备固定在应变传感器贴片的同一轴段。