0引言矿井提升机是联系井下与地面的唯一通道，担负着提升煤炭、矸石，下放材料及升降人员、设备的任务。

从而，提升机运行状况不仅直接影响整个矿井的生产能力，而且还涉及到人员的生命安全，一旦发生故障，将造成巨大的经济损失及恶劣的社会影响。

目前，对提升机系统故障诊断已经有了很多检测原理和方法，如振波法、压轮-力电转换传感器法等，但这些方法都是属于静态检测方法，对实际应用带来很大的不便。

为此，本文讨论基于动态监测法原理，对提升机系统故障诊断进行实时监测。

1主井提升机振动模型研究矿井提升钢丝绳实际上是一个黏、弹性体，而不是刚体。

在提升机装载、卸载、加速、减速以及紧急制动时，钢丝绳会储存或释放能量，引起提升容器剧烈振荡，而且振动过程在箕斗或罐笼的提升运行整个循环中持续存在。

为此，本文将装载、卸载振动过程分别划分为3个阶段进行分析。

（1）装载3个阶段分别为：①箕斗下放到装载点装煤之前；②从装载点处装煤开始，直到装够额定重量的煤为止；③箕斗装煤完成但还未上提的时间段。

（2）卸载3个阶段分别为：①装满煤的箕斗上提到卸载点卸煤之前；②从卸煤点处卸煤开始，直到所装的煤卸完为止；③箕斗卸煤结束但还未下放阶段。

本文将结合九龙矿主井提升机的参数及运行情况进行分析，以装载第1阶段为例，详细地计算出在这一阶段钢丝绳的自由振动角频率、自然频率和单个传感器所受到的力，并将这一阶段定义为单自由度无阻尼自由振动，其他阶段分析过程类似。

如图1所示。

九龙矿提升机参数：绞车型号JKMD－3.25/4（Ⅱ）-7.35提升钢丝绳型号6Δ（34）－32－170－2绳尾型号8×4×9-143×24-140-甲镀图1单自由度无阻尼自由振动简化图m l=m le+m lt1（1）式中m l——装载点在装载之前单根提升钢丝绳的质量，kg；m le———装载之前箕斗和配重的质量，kg;m lt———装载点处尾绳的质量，kg;n1———钢丝绳条数。

单根钢丝绳的弹簧刚度煤矿机械Coal Mine Machinery Vol.34No.01 Jan.2013第34卷第01期2013年01月基于动态检测法的提升机钢丝绳在线监测系统白笠言（神华集团，内蒙古鄂尔多斯017000）摘要：为解决现有方法对多绳摩擦提升机钢丝绳张力不平衡的诊断和调整不准确的问题，深入分析影响钢丝绳张力不平衡的主要因素，按照动态监测法测钢丝绳张力的基本原理，提出了基于动态监测法对钢丝绳张力不平衡进行诊断的新方法。

通过现场试验表明该方法简单易操作，并且能够准确反映出钢丝绳张力不平衡的原因。

关键词：矿井提升机；钢丝绳张力不平衡；动态监测法；故障诊断中图分类号：TD532文献标志码：A文章编号：1003－0794（2013）01－0287－03 Research of Detecting System of Hoister Based on Dynamic Monitoring TestBAI Li-yan（Shenhua Group，Ordos017000，China）Abstract:To solve problem of the existing methods is not accurate to multi-rope winder rope tension imbalance diagnosis and adjustment.deeply analyzed main factors which affect unbalance tension of steel rope.According to basic principles of vibration wave method,measured wire tension and proposed the new methods for diagnosis of steel rope unbalance tension based on dynamic monitoring test.The study indicates that method is simple and easy to operate and reflect reasons for imbalance wire rope tension accurately.Key words:mine hoist；unbalance tension；dynamic monitoring test；fault diagnosisK leq K leqm1XλlsM1287k l =EA 1=E πρ（γg n ∑F ）4A（0z ）（2）式中E ———提升钢丝绳的弹性模量，P a ；A ———提升钢丝绳的横截面积，m 2；L 1———箕斗位于装载点处，与天轮接触处到与箕斗连接点之间的钢丝绳长度，m ；E πρ———钢丝的弹性模量，MPa ；γ———金属密度，kg/m 3；∑F ———钢丝绳全部钢丝横截面积总和，m 2；p ———提升钢丝绳单位重力，N/m ；H ———提升高度，m ；l z ———箕斗自身的高度，m ；h 0———箕斗卸载位置到钢丝绳与天轮接触点的距离，m 。

为了简化分析，用“等效弹簧”来取代每根弹簧，则有等效刚度k leq =k l（3）G l =Q z ＋n 2qH zn 1（4）式中G l ———质点m l 的重力，N 。

令ωnl2=k leq1（5）根据式（4）、式（5）得ω＝k leq m 1姨＝4g n k leq（Q z ＋n 2qH z ）姨（6）f nl =ωnl 2π=（γg n ∑F ）22πp2n 1E πρg n A（H z ＋h 0-l z ）（Q z ＋n 2qH z ）姨（7）将已知参数的数据带入以上各式得：E＝E πρ（γg n ∑F p ）4＝1.25×105MPa（8）k leq ＝EA L l =6.71×104N/m（9）ω＝k leq 1姨＝4g n k leqz 2z 姨＝3.94rad/s（10）f nl =ωnl 2π=0.63Hz （11）可见，在装载位置处，空载箕斗的单自由度无阻尼线性自由振动的角频率为3.94rad/s ，自然频率为0.63Hz 。

2实验与应用分析2.1传感器标定以装载第1阶段为例，首先要对传感器进行标定，目的是得出传感器压力与输出电压值的线性关系。

如表2所示，A 1-A 4、B 1-B 4分别是两侧箕斗上4个传感器标定的数据记录。

通过计算得到各传感器的标定系数，如表3所示。

表2传感器标定数据记录表3传感器标定系数2.2数据处理分解提升过程，提升机箕斗在爬行阶段钢丝绳张力不变，九龙矿主井提升机爬行距离为12m ，爬行时间为23s ，通过实验检测的爬行时间为23.4s ，爬行阶段钢丝绳张力变化ΔF =Δh ρ=1000N（12）由此计算出爬行阶段曲线斜率为k =ΔF t=0.0043（13）矿井额定装载时间为28s ，由实验测出的装载时间为27.35s ，误差e 0=28-27.35×100%=2.38%（14）调用数据库数据计算箕斗装载第1阶段的振动频率，读图中振动次数为8，振动频率f 1=n T 1-T 2=0.622Hz （15）自然频率f nl =0.63Hz ，理论计算与实际检测计算符合，误差e 1=0.63-0.622×100%=1.27%（16）2.3性能分析针对提升载荷检测设备所做的相关实验，并结合现场的安装调试，最终实现了设备的正常运行。

从分析数据来看，系统测量误差最大为4.33%，时间误差最大为5.05%，人工读取数据误差最大为7.39%，软件响应时间为0.15s ，系统响应时间为0.6s 。

第34卷第01期Vol.34No.01基于动态检测法的提升机钢丝绳在线监测系统———白笠言加载量/T12345678101215172125A 100.81.42.22.83.54.14.75.26.37.38.69.41112.5A 200.61.31.82.42.93.43.94.45.46.27.48.29.611A 300.71.422.73.23.84.34.85.76.67.88.610.111.5A 400.61.21.92.53.13.74.24.85.76.67.98.710.211.7B 100.71.322.63.13.74.24.75.66.57.88.610.111.6B 200.61.322.73.33.94.5566.98.28.89.910.9B 300.81.52.333.64.24.75.36.27.18.49.210.712.1B 400.511.62.12.633.5456.17.9911.212.9检测电压值/mVA 1233.5136.83475.81932.71.1040．48180.04A 2233.5117.53475.816740.79850.42800.056A 3233.5125.33475.81769.21.02150.44040.046A 4233.5125.13475.81783.60.83550.45700.048B 1233.5124.33475.81765.90.89770.44780.039B 2233.5126.93475.81773.71.22700.42790.042B 3233.5135.43475.81895.51.27680.45960.038B 4233.510.63475.81807.7-0.13270.52900.037∑T i ∑V i ∑T i 2∑T i V i b 0b 1σ传感器288该系统在九龙矿正式使用，经观察发现，具有系统硬件使用可靠，维护简单，准确度高，软件界面友好，使用方便等优点。

3结语本文提出了一种基于动态检测法的提升机钢丝绳在线检测系统，弥补了振波法、压轮-力电转换传感器法等静态测量方法的不足。

通过实验及现场安装应用证明，此系统具有稳定可靠性能，既方便了工作人员的维护及检测，又从根本上杜绝了因钢丝绳张力不平衡造成的煤矿事故。

参考文献：［1］洪晓华.矿井运输提升［M ］.徐州:中国矿业大学,2000.［2］王增才,王树云,刘广龙,等.多绳提升钢丝绳动态张力系统的研究［J ］.煤矿机械,1998，19(8):13-14.［3］腾孝来.矿井提升载荷监测系统研究［D ］.徐州:中国矿业大学,2008.［4］弗·符·弗洛林斯基.矿井提升钢绳动力学［M ］.北京：煤炭工业出版社,1957.作者简介：白笠言（1972-），内蒙古鄂尔多斯人，神华集团经理助理，工程师，1995年毕业于西安电子科技大学应用电子专业，主要从事矿山供电电力系统自动化研究，电子信箱：wlbaily@.责任编辑：武伟民收稿日期：2012－10－08煤矿机械Coal Mine MachineryVol.34No.01Jan.2013第34卷第01期2013年01月基于小波频谱分析的滚动轴承故障诊断研究杨学存(西安科技大学电气与控制工程学院，西安710054)摘要：提出了一种基于小波频谱分析的滚动轴承故障诊断方法。