鋼絲繩橫向振動位移信號測量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于礦井提升系統(tǒng)的測試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋼絲繩橫向振動位移信號測量裝置。
技術(shù)背景
[0002]超深礦井一般指作業(yè)深度大于1000米的礦井。目前，我國的礦井開采大多數(shù)是淺井，深度在500?800米。然而，世界上的礦業(yè)大國已經(jīng)達到了 2500至4000米的深度。在我國，煤炭資源埋藏在深度1000-2000米的約占總儲量的53%。為此，研究超深礦井提升裝備，解決超深礦井提升機關(guān)鍵技術(shù)，對于保證國家資源安全，拓展深部資源戰(zhàn)略有著重要的意義。
[0003]超深礦井提升系統(tǒng)是集機、電、液一體化的大型復(fù)雜裝備。提升系統(tǒng)鋼絲繩在高速進行層間過渡及排繩時會產(chǎn)生沖擊，提升系統(tǒng)受到鋼絲繩摩擦、空氣擾動、罐道柔性等復(fù)雜因素的耦合影響時會引起鋼絲繩-載荷-卷筒-電機系統(tǒng)的振動。提升系統(tǒng)高速運行中的沖擊、振動行為會導(dǎo)致鋼絲繩動載荷的急劇增加。為此，需要對提升系統(tǒng)的鋼絲繩橫向振動情況進行測量，這對于研究提升系統(tǒng)的動態(tài)特性，保障提升系統(tǒng)正常工作有著重要的作用。
[0004]橫向振動是把垂直運動的鋼絲繩視為一端附加集中質(zhì)量的軸向運動弦線的橫向振動問題。研究中將鋼絲繩簡化為沿軸向運動的變長度弦線，提升重物簡化為一個質(zhì)量為m的剛體懸掛于弦線下端，假設(shè)鋼絲繩上端存在水平方向外界激勵，例如電動機偏心旋轉(zhuǎn)或其他因素的影響，那么鋼絲繩就會產(chǎn)生橫向振動。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中對鋼絲繩的振動情況的測量大都采用接觸式測量，即將傳感器安裝在鋼絲繩上，如此測量會帶來附加干擾。申請?zhí)枮?01410577225.3的中國專利公開了一種軸向移動繩橫向振動測量系統(tǒng)的測量方法，該測量方法采用了將激光式位移傳感器安裝在移動繩的上方，并與移動繩同步運行，雖然其能夠測量移動繩在上下豎直方向的振動位移，但是不能實現(xiàn)測量多個方向的振動位移，若想測量其他方向的振動位移，必須在其他各個方向均安裝傳感器，測量裝置復(fù)雜且成本高，測量結(jié)果不準(zhǔn)確。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型提出了鋼絲繩橫向振動位移信號測量裝置，旨在解決目前的不能獲得全面橫向振動位移信號的問題。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的鋼絲繩橫向振動位移信號測量裝置，包括用于產(chǎn)生感應(yīng)光幕A'的光幕式激光位移傳感器A、用于產(chǎn)生感應(yīng)光幕B'的光幕式激光位移傳感器B和用于安裝光幕式激光位移傳感器的支架，所述感應(yīng)光幕A'的光線與感應(yīng)光幕Br的光線垂直，感應(yīng)光幕A'所在平面與感應(yīng)光幕B'所在平面平行且上下間隔。
[0008]所述支架還包括支架座，所述支架座的形狀為U型，光幕式激光位移傳感器A的發(fā)射器和接收器分別位于U型支架座開放端的兩側(cè)，光幕式激光位移傳感器B的發(fā)射器和接收器分別位于U型支架座開放端的兩側(cè)。
[0009]本實用新型鋼絲繩橫向振動位移信號測量裝置為一種非接觸式的測量裝置，通過兩組光幕式激光位移傳感器測量鋼絲繩橫向振動信號，使鋼絲繩同時垂直穿過兩組光幕式激光位移傳感器形成的感應(yīng)光幕，能夠獲得鋼絲繩在X、y方向的振動位移信號，即獲得了全面橫向振動位移信號，實現(xiàn)了一種非接觸式的橫向振動測量。
【附圖說明】
[0010]圖1為深井提升系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0011]圖2為鋼絲繩振動檢測坐標(biāo)系即檢測區(qū)域示意圖；
[0012]圖3為兩組光幕式激光位移傳感器形成的檢測區(qū)域示意圖；
[0013]圖4為鋼絲繩橫向振動位移信號測量裝置示意圖；
[0014]圖5為超深礦井提升系統(tǒng)鋼絲繩橫向振動測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案進行詳細介紹。
[0016]如附圖1-5所示:
[0017]超深礦井提升系統(tǒng)由鋼絲繩-載荷-天輪-卷筒-電機組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖中1-電機驅(qū)動卷筒，2-天輪，3-鋼絲繩，4-罐籠。那么，需要進行檢測的是1-電機驅(qū)動卷筒和2-天輪之間的鋼絲繩的橫向振動，以及2-天輪和4-罐籠之間的鋼絲繩的橫向振動。
[0018]超深礦井提升系統(tǒng)的鋼絲繩橫向振動主要表現(xiàn)在兩個方向上，如圖2所示。在與鋼絲繩相交的平面上建立坐標(biāo)，那么鋼絲繩橫向振動在該坐標(biāo)系下的振動可以表示為沿X方向的振動和y方向的振動，且設(shè)定的檢測區(qū)域能夠覆蓋振動的全部幅值范圍。
[0019]對于超深礦井提升系統(tǒng)鋼絲繩橫向振動位移信號的測量，本實施例中的測量裝置包括光幕式激光位移傳感器A、光幕式激光位移傳感器B、用于安裝光幕式激光位移傳感器的支架，所述光幕式激光位移傳感器A用于產(chǎn)生感應(yīng)光幕A'，所述光幕式激光位移傳感器B用于產(chǎn)生感應(yīng)光幕⑴，所述感應(yīng)光幕V的光線與感應(yīng)光幕⑴的光線垂直，感應(yīng)光幕A'所在平面與感應(yīng)光幕B'所在平面平行且上下間隔設(shè)置。如圖4所示，本實施例中的支架包括支架座，支架座的形狀為U型，光幕式激光位移傳感器A的發(fā)射器和接收器分別位于U型支架座開放端的兩側(cè)，光幕式激光位移傳感器B的發(fā)射器和接收器也分別位于U型支架座開放端的兩側(cè)。
[0020]作為其他實施方式，每組光幕式激光位移傳感器的發(fā)射器和接收器可不位于同一個支架座上，但是，兩組光幕式激光位移傳感器的位置設(shè)定后，必須保證感應(yīng)光幕A'的光線與感應(yīng)光幕B'的光線垂直，感應(yīng)光幕A'所在平面與感應(yīng)光幕B'所在平面平行且上下間隔設(shè)置。
[0021]一種利用上述測量裝置的測量方法包括如下步驟:
[0022]I)設(shè)置光幕式激光位移傳感器A和光幕式激光位移傳感器B，光幕式激光位移傳感器A形成感應(yīng)光幕Y ，光幕式激光位移傳感器B形成感應(yīng)光幕V ，感應(yīng)光幕Y的光線與感應(yīng)光幕B'的光線垂直，感應(yīng)光幕A'所在平面與感應(yīng)光幕B'所在平面平行且上下間隔設(shè)置；
[0023]2)使鋼絲繩同時垂直穿過感應(yīng)光幕A'、B'，分別以感應(yīng)光幕A'、B'的延伸方向為X軸、I軸，獲得鋼絲繩橫向振動時沿X，I方向的位移信號G(X)、G(y)，如圖3所示。
[0024]上述測量方法，能夠獲得全面的橫向振動位移信號，即X，y方向上的位移信號，為后續(xù)處理提供精確全面的數(shù)據(jù)。
[0025]上述方法用于礦井中，當(dāng)然也可以用于其他垂吊重物的場合，如電梯、起重機、吊船、塔吊等。
[0026]一種應(yīng)用上述測量方法的監(jiān)測方法包括如下步驟:
[0027]I)采用上述鋼絲繩橫向振動位移信號測量方法測量出鋼絲繩橫向振動時沿X，y方向的位移信號G(X)、G (y)。
[0028]2)對振動位移信號G(x)、G(y)進行幅頻響應(yīng)變換，得到鋼絲繩沿x方向，y方向的振動幅值S (X)，S (y)和振動頻率f (X)，f (y)；
[0029]3)判斷鋼絲繩振動幅值和振動頻率是否超過預(yù)設(shè)值，如果任一超過預(yù)設(shè)值，發(fā)出報警信號，實現(xiàn)危機預(yù)防。
[0030]上述鋼絲繩橫向振動監(jiān)測方法可應(yīng)用于如圖5所示的超深礦井提升系統(tǒng)鋼絲繩橫向振動監(jiān)測系統(tǒng)中，該監(jiān)測系統(tǒng)包括鋼絲繩橫向振動位移信號測量裝置，還包括控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理模塊，所述控制系統(tǒng)用于采集光幕式激光位移傳感器測量到的振動位移信號，并將振動位移信號發(fā)送到數(shù)據(jù)分析模塊中，并根據(jù)數(shù)據(jù)分析模塊的分析結(jié)果進行危機預(yù)防；所述數(shù)據(jù)處理模塊用于對光模式激光位移傳感器測量到的振動位移信號進行處理、比較和判斷。
[0031]其中，控制系統(tǒng)包括檢測電路和采集模塊。數(shù)據(jù)處理模塊可以作為單獨的分析處理模塊，也可以作為控制系統(tǒng)的子模塊，通過編程實現(xiàn)鋼絲繩振動信號的分析。
[0032]上述鋼絲繩橫向振動監(jiān)測方法及系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對測量出的X，y方向的位移信號進行快速傅里葉變換得到振動的頻域信號，這樣就可以得到振動幅值和振動頻率，并通過判斷振動幅值和振動頻率是否超過預(yù)設(shè)值，實現(xiàn)對危險振動的預(yù)測。
【主權(quán)項】
1.鋼絲繩橫向振動位移信號測量裝置，其特征在于，包括用于產(chǎn)生感應(yīng)光幕A'的光幕式激光位移傳感器A、用于產(chǎn)生感應(yīng)光幕B'的光幕式激光位移傳感器B和用于安裝光幕式激光位移傳感器的支架，所述感應(yīng)光幕A'的光線與感應(yīng)光幕B'的光線垂直，感應(yīng)光幕A'所在平面與感應(yīng)光幕B'所在平面平行且上下間隔。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼絲繩橫向振動位移信號測量裝置，其特征在于，所述支架還包括支架座，所述支架座的形狀為U型，光幕式激光位移傳感器A的發(fā)射器和接收器分別位于U型支架座開放端的兩側(cè)，光幕式激光位移傳感器B的發(fā)射器和接收器分別位于U型支架座開放端的兩側(cè)。
【專利摘要】本實用新型涉及鋼絲繩橫向振動位移信號測量裝置，包括用于產(chǎn)生感應(yīng)光幕A′的光幕式激光位移傳感器A、用于產(chǎn)生感應(yīng)光幕B′的光幕式激光位移傳感器B、用于安裝光幕式激光位移傳感器的支架，所述感應(yīng)光幕A′的光線與感應(yīng)光幕B′的光線垂直，感應(yīng)光幕A′所在平面與感應(yīng)光幕B′所在平面平行且上下間隔。本實用新型的裝置實現(xiàn)了鋼絲繩全面橫向振動的精確測量，并能夠?qū)崿F(xiàn)危險振動的預(yù)測。
【IPC分類】G01H9/00
【公開號】CN204924431
【申請?zhí)枴緾N201520688098
【發(fā)明人】李濟順, 楊芳, 鄒聲勇, 薛玉君, 徐光耀, 杜波, 劉勁軍, 彎勇, 王蘭省
【申請人】河南科技大學(xué), 中信重工機械股份有限公司
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年9月7日