矿用绳索诊断的制作方法

本发明总体上涉及一种用于矿井提升系统中的绳索诊断的方法、一种用于执行方法的控制单元、一种计算机程序产品以及一种矿井提升系统。

背景技术：

1、矿井绳索提升系统用于重型载货的地下竖直运输。为了确保安全，可以在低操作速度下手动检查开采绳索，或者甚至以规律的间隔（诸如每周或每月）完全停止提升系统。更罕见地，使用例如磁性绳索测试技术来检查绳索。

2、总之，现有技术导致不必要的停机时间和不频繁的测试。

3、因此，希望增加开采绳索频率，同时减少测试所需的停工时间。

技术实现思路

1、鉴于现有技术的上述和其它缺点，本发明的目的是提供关于矿用绳索诊断的改进。

2、根据本发明的第一方面，提供了一种用于矿井提升系统中的绳索诊断的计算机实现的方法，矿井提升系统包括动力卷筒、具有多个轮子的至少一个滑轮以及用于每个轮子的一根绳索，绳索由轮子引导并且由卷筒移动以便传递负载，方法包括：提供使轮子中的应力与给定负载下的绳索张力相关的动态模型，获取由安装在轮子上的应力传感器测量的、指示每个轮子中的机械应力的机械应力数据，基于应力数据和动态模型确定每个绳索的绳索张力参数值，检测至少两个绳索的绳索张力参数值之间的相对变化，当相对变化满足预定标准时确定绳索老化输出，以及提供包括绳索老化输出的输出消息。

3、本发明至少部分地基于动态模型的实现，该动态模型将轮子中的应力与绳索的张力相关联。因此，通过测量轮子上的机械应力，可以频繁地从动态模型确定绳索张力，而不需要计划的停机时间。

4、绳索上的载荷是动态的，并且因此轮子上的应力也是动态的。因此，动态模型可以提供对轮子上的典型应力分布和正常条件下的绳索张紧行为的了解。应力分布的偏差可能与绳索间或绳索内的绳索张力参数之间的变化有关，并且提供绳索状况不是最佳的指示，并且可能需要维修或更换。

5、动力卷筒在此旨在为矿井提升系统提供提升动力。当卷筒旋转时，由马达提供动力，绳索移动以向上或向下传送负载。卷筒也可以存储绳索。

6、滑轮包括多个平行的轮子，其中每个轮子具有用于接收和引导绳索的圆周槽。轮子可围绕其中心轴线旋转。

7、机械应力数据可以在提升机的每个操作循环中被获取。一个操作循环是一次降低或一次提升操作。

8、在实施例中，该方法可以包括获取由安装在轮子上的应力传感器测量的应力数据，其中动态模型还将轮子中的应力与轮子的运动相关联，其中绳索张力参数还基于轮子的运动和/或应力来确定。也就是说，应力数据还可以揭示轮子的运动，例如旋转运动、轴向运动或横向运动。由于绳索上的载荷是动态的以及绳索张力特性，分析轮子的运动可以在检测绳索老化方面提供改进的精度。

9、在实施例中，绳索张力参数值之间的相对变化可以是参数值之间的相对相位变化或参数值之间的相对幅度变化中的至少一者。如果绳索张力参数的大小和/或相位突然改变，则这可用作绳索老化的指示。类似地，由于在一个滑轮上的多个绳索承载相同的负载，绳索之间的相位变化指示一个或多个绳索比一个或多个其它绳索承载更多的重量，即，已经发生重量偏移。这也指示绳索老化或绳索在卷筒上滑动。

10、输出消息可以包括相位变化和幅度变化数据。

11、在实施例中，可以在每个提升循环或在每个操作循环上连续地获取应力数据，从而可以连续地确定绳索老化输出。应力数据的采样率可以是大约1khz。在一些实施例中，仅当满足预定标准时才提供输出消息。

12、在实施例中，方法可以包括通过评估绳索张力参数值之间的相对变化来确定指示潜在绳索失效的绳索老化的起点/位置。也就是说，通过绳索张力参数值之间的相对变化，可以估计或定位用于承载负载的重量偏移，从而可以标识出故障绳索，或者检测到卷筒过载。例如，可以从绳索张力参数值之间的相对变化的可重复性和幅度，以及从其测量的应力数据和/或运动数据的提升系统内的轮子的相对位置中的至少一者来确定起点。例如，当确定绳索老化时，从检测开始的时间和轮子的尺寸以及轮子的转速可以用于计算老化从轮子行进了多远。

13、在优选实施例中，应力传感器可以被安装在应力更显著的轮子轮辐上。

14、在实施例中，方法可以包括：计算动态负载下的滑轮和卷筒的差动运动（differential motion）和差异应力（differential stress）分布，以及通过导出差动运动和差异应力分布与绳索张力之间的关系来确定模型。即模型优选并且有利地针对单个的采矿提升系统导出以最佳地反映本系统。模型例如可以是用于建立应力关系的有限元模型。然后使用动态模型评估潜在的张力差以触发警报。使用预定算法来检测差并初始化张力变化的分析。也就是说，算法可以检测应力数据中的偏差，诸如直接在应力数据中的相位或幅度变化，并且作为响应，动态模型用于将应力数据转换为绳索张力参数值，使得可以评估绳索张力参数值之间的相对变化以确定绳索老化输出。

15、动态模型可以是矿井提升系统的数字孪生。

16、在实施例中，绳索张力参数值之间的相对变化包括单个绳索的相对变化。

17、在实施例中，绳索张力参数值之间的相对变化可以包括两个或更多个绳索之间的相对变化。

18、进一步提供了一种控制单元，控制单元被配置为用于执行在此公开的或导出的实施例中的任一个的方法。

19、还提供了一种包括程序代码的计算机程序产品，当由控制单元执行时，程序代码用于执行在此公开或导出的实施例中的任何一个的方法。

20、根据本发明的第二方面，提供了一种矿井提升系统，矿井提升系统包括：动力卷筒；至少一个滑轮，至少一个滑轮具有配备有应力传感器的多个轮子；用于每个轮子的一根绳索，绳索由轮子引导并且由卷筒移动以便传递负载；以及控制单元，控制单元被配置为执行在此公开的或导出的方法中的任一种方法。

21、本发明的第二方面的其它效果和特征在很大程度上类似于以上结合本发明的第一方面所描述的效果和特征。

22、当研究所附权利要求和以下描述时，本发明的其它特征和优点将变得显而易见。本领域技术人员认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，可以组合本发明的不同特征以创建除了以下描述的那些实施例之外的实施例。

1.一种用于矿井提升系统中的绳索诊断的计算机实现的方法，所述矿井提升系统包括动力卷筒、具有多个轮子的至少一个滑轮以及用于每个轮子的一根绳索，所述绳索由所述轮子引导并且由所述卷筒移动以传递负载，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，包括：

3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中绳索张力参数值之间的所述相对变化是所述参数值之间的一个或多个相对相位变化或所述参数值之间的一个或多个相对幅度的变化中的至少一者。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述应力数据被连续地获取，使得所述绳索老化输出能够被连续地确定。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括：

6.根据权利要求5中所述的方法，其中所述起点根据绳索张力参数值之间的所述相对变化的可重复性和幅度中的至少一者被确定。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述应力传感器被安装在所述轮子的轮辐上。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括：

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述动态模型是有限元模型。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述动态模型是所述矿井提升系统的数字孪生。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述绳索张力参数值之间的所述相对变化包括针对单个绳索的相对变化。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述绳索张力参数值之间的所述相对变化包括两个绳索之间的相对变化。

13.一种控制单元（115），被配置为执行前述权利要求中任一项所述的方法。

14.一种矿井提升系统（100），包括动力卷筒（102）、具有配备有应力传感器（108）的多个轮子（106）的至少一个滑轮（104）、用于每个轮子的一根绳索（110）、以及根据权利要求13所述的控制单元，所述绳索由所述轮子引导并由所述卷筒移动以传递负载。

15.一种包括程序代码的计算机程序产品（116），当由控制单元执行时，所述程序代码用于执行根据权利要求1-12中任一项所述的方法。