[发明专利]一种矿井提升机张力故障诊断方法、系统及控制系统

说明书

本发明公开了一种矿井提升机张力故障诊断方法、系统及控制系统，包括如下过程：获取不同张力状态下若干天轮轴轴向振动信号数据，将振动信号经EEMD分解为一系列IMF，选择能量占比最高的前若干个IMF并获取其能量和排列熵，组成特征向量，将一组若干天轮轴轴向振动信号的特征向量组合为最终特征向量；将最终特征向量及其对应的不同张力状态作为样本训练矿井提升机张力状态PSO‑SVM分类模型；获取若干天轮轴轴向实时振动信号；对实时振动信号提取最终特征向量，利用PSO‑SVM分类模型对张力状态进行实时识别。可方便快捷地实现对矿井提升机张力故障长期、稳定、可靠的实时监测，并对矿井提升机工作状态进行控制，提高矿山生产安全性，提高矿山经济效益与社会效益。

技术领域

本发明涉及矿井提升领域，具体涉及一种矿井提升机张力故障诊断方法、系统及控制系统。

背景技术

矿井提升机是连接地面与地下的“咽喉”设备，承担着矿石、物资与人员的运输重任。在几百至几千米深的井筒中，提升容器通过钢丝绳与提升机主轴卷筒连接，因此，钢丝绳张力状态对提升安全至关重要。对于单根钢丝绳，超载故障可能造成磨损或断裂，引发坠罐事故。对于多根钢丝绳提升，张力不均衡可能造成提升容器倾斜，加剧罐道磨损，减少钢丝绳寿命，或者造成运行失稳。另外，提升容器运动过程中干扰因素多，张力变化复杂，发生突发故障时，若不能及时发现可能造成重大事故，例如，由于罐道变形造成卡罐时，提升司机继续开车将导致钢丝绳张力急剧增大，引起断绳坠罐事故。因此，对钢丝绳张力故障进行实时监测对提升安全有重要意义。

实现深部资源开采是我国的战略需求，超深矿井提升是我国亟待攻克的工程难题。在超深矿井提升中，双绳缠绕式提升机比传统的单绳缠绕式提升机和多绳摩擦式提升机具有更好的适用性，因而受到更多的关注。双绳缠绕式提升机难点在于控制两根绳在缠绕过程中始终保持张力均衡，若发生张力故障，一根绳张力迅速增大，一根绳张力迅速减小，就可能造成断绳、松绳、运行失稳等事故。因此，超深矿井提升对识别张力状态的要求更加紧迫。张力故障的实时可靠检测成为实现深部资源开采战略必须解决的问题。

钢丝绳张力故障检测一直是矿山安全提升作业的瓶颈。目前，对张力故障检测的主要方法是在钢丝绳与提升容器连接处(大多安装在平衡油缸)安装压力传感器或油压传感器，再通过无线传输将数据传输到地面。这种方法在实际使用中存在以下问题：(1)长期在井筒中，井筒环境恶劣，存在淋水、粉尘、腐蚀性气体等情况，造成传感器寿命低，可靠性差，数据传输也容易受到井下机电设备干扰；(2)提升容器一直运动，无稳定供电设备，依靠蓄电池难以实现长期、稳定、自动化监测，工人未及时更换电池即可造成监测系统失效；(3)安装压力或油压传感器往往需要改装原有设备，增加了设计安装的难度，且可能带来安全隐患，违反安全规程；如油压传感器在高压下容易出现漏油，严重时还会影响平衡油缸正常作用。

这些问题长期得不到解决，造成张力故障检测系统在矿井中的实际应用很少，给提升安全性带来挑战。

发明内容

本发明提出一种矿井提升机张力故障诊断方法、系统及控制系统，以解决相关技术中张力故障检测方法或系统实用性较差的问题。

第一方面，本发明提供了一种矿井提升机张力故障诊断方法，包括如下步骤，

模型建立阶段：

获取不同张力状态下若干天轮轴轴向振动信号数据；

特征提取，将获取的每个振动信号进行EEMD分解，将每个振动信号分解为一系列IMF(intrinsic mode function，固有模态函数)，选择能量占振动信号总能量比最高的前若干个IMF，获取选择的若干个IMF的能量与排列熵(Permutation Entropy，PE)，并组成特征向量，将同时获取的一组若干天轮轴轴向振动信号的特征向量组合为最终特征向量；