專利名稱：具有確?；沸犊展δ艿奶嵘V用防爆變頻控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于礦井提升控制技術(shù)，提出一種具有確?；沸犊展δ艿奶嵘V用防爆變頻控制系統(tǒng)，適合于煤礦具有瓦斯等爆炸氣體的井下或盲井使用，對包括礦用防爆提升機(jī)、裝卸載站在內(nèi)的整個提升系統(tǒng)進(jìn)行控制。
背景技術(shù)：
隨著淺層煤炭資源的枯竭，需要不斷地開采深層的煤炭資源，提升深度的增加，一級提升不能滿足日益延伸的礦井提升的需要，需要配套用于二級甚至多級提升的井下使用提升機(jī)。在煤礦的井下或盲井中，存在有瓦斯等易爆氣體，使用的設(shè)備包括提升設(shè)備要求具有礦用防爆性能。液壓動力驅(qū)動的礦用防爆提升機(jī)，由于存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、漏油滲油、故障率高、維護(hù)及備件困難、裝機(jī)容量小等缺點，隨著變頻技術(shù)的成熟，逐漸被變頻器驅(qū)動的礦用防爆提升機(jī)所取代。目前，公知的提升機(jī)礦用防爆控制系統(tǒng)只是針對礦用防爆提升機(jī)本機(jī)進(jìn)行控制， 與礦用信號系統(tǒng)或裝卸載系統(tǒng)沒有實現(xiàn)一體化設(shè)計，提升機(jī)控制系統(tǒng)只是單向被動地接受由信號系統(tǒng)或裝卸載系統(tǒng)發(fā)來的請求提升的簡單信息作為提升機(jī)的開車信號。以箕斗提升的主井提升機(jī)為例，主要存在以下缺點1)箕斗可能沒有徹底卸空，箕斗在未卸空的情況下進(jìn)行定重裝載，導(dǎo)致提升機(jī)超載運行。一旦提升機(jī)嚴(yán)重超載運行，輕則，導(dǎo)致礦用防爆交流電動機(jī)嚴(yán)重發(fā)熱、提升鋼絲繩和提升機(jī)的疲勞損傷；重則，超載的箕斗倒溜，導(dǎo)致嚴(yán)重的過卷事故以至于停產(chǎn)，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失；2)箕斗到達(dá)停車位置，提升機(jī)停穩(wěn)后，裝載系統(tǒng)才開始裝載操作，提升間歇時間加長，影響提升效率，以至于影響礦井的產(chǎn)量；3)提升機(jī)控制系統(tǒng)與裝卸載系統(tǒng)相交換的信息量有限，影響整個提升系統(tǒng)自動化的能力和提升產(chǎn)量的準(zhǔn)確統(tǒng)計。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提出一種具有確保箕斗卸空功能的提升礦用防爆變頻控制系統(tǒng)。本發(fā)明為完成其發(fā)明目的采取以下技術(shù)方案
一種具有確?；沸犊展δ艿奶嵘V用防爆變頻控制系統(tǒng)，所述的防爆變頻控制系統(tǒng)包括用于對提升系統(tǒng)的運行過程進(jìn)行自動控制的礦用防爆型提升電控裝置、用于為礦用防爆交流電動機(jī)供電、對礦用防爆提升機(jī)的運行速度進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制的礦用防爆兼本安型四象限變頻調(diào)速裝置和用于對提升控制裝置的運行過程實施操作及監(jiān)視的礦用防爆型監(jiān)控裝置；所述的礦用防爆型提升電控裝置包括主控制器、輔控制器、裝載站控制器、安裝在防爆提升機(jī)上的傳感器以及檢測箕斗實際位置的位置檢測元件；所述的礦用防爆兼本安型四象限變頻調(diào)速裝置包括與供電電源相連通的電源箱、與電源箱連通的濾波器和與濾波器連通的變頻器，所述的變頻器與電動機(jī)相連，所述的電動機(jī)通過軸與提升機(jī)相連，為提升機(jī)提供動力；所述的礦用防爆型監(jiān)控裝置由礦用本安型操作臺和礦用隔爆型顯示屏構(gòu)成；所述的主控制器、輔控制器設(shè)置在礦用防爆兼本質(zhì)安全型可編程控制箱內(nèi)并且相連；所述的裝載站控制器設(shè)置在礦用防爆兼本質(zhì)安全型裝載站可編程控制箱內(nèi)；所述的電源箱為礦用防爆型電源箱；所述的濾波器設(shè)置在礦用防爆型濾波器箱內(nèi)；所述的變頻器設(shè)置在礦用防爆兼本質(zhì)安全型變頻器箱內(nèi)；所述的變頻器、礦用本安型操作臺、礦用隔爆型顯示屏分別與礦用防爆兼本質(zhì)安全型可編程控制箱內(nèi)的主控制器相連通；在已卸料箕斗的下行區(qū)間內(nèi)設(shè)置固定區(qū)間，所述的固定區(qū)間由位置檢測元件構(gòu)成；對應(yīng)所述的固定區(qū)間設(shè)置用于在已卸空箕斗進(jìn)入固定區(qū)間時對礦用防爆提升機(jī)主回路的電流進(jìn)行檢測的電流檢測裝置；電流檢測裝置將已卸料箕斗在固定區(qū)間內(nèi)運行時所檢測的提升機(jī)主回路的電流值送至主控制器， 求取平均值作為實測值，將已完全卸空箕斗在設(shè)定區(qū)間內(nèi)提升機(jī)主回路的電流值作為基準(zhǔn)值，存在礦用防爆型提升電控裝置的主控制器中；由主控制器對實測值與內(nèi)存在主控制器內(nèi)的基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，若實測值與基準(zhǔn)值的差值大于等于所設(shè)定的偏差值，則判定已卸料箕斗未卸空；若已卸料箕斗未卸空，與主控制器相連通的裝載站控制器輸出指令使與裝載站控制器連通的計量斗閘門關(guān)閉，使閘門不能打開暫停裝載的操作，使已卸料箕斗進(jìn)入井底不再裝載，繼續(xù)上行進(jìn)行第二次卸載，重復(fù)上述工作程序直至已卸料箕斗卸空，而對井口的卸載操作不加以限制，同時，主控制器將已卸料箕斗未卸空的信號輸送至與主控制器相連通的礦用防爆型監(jiān)控裝置，使礦用本安型操作臺、礦用隔爆型顯示屏通過聲、光、字或字幕預(yù)警，給司機(jī)以警示。同時，輔控制器對主控制器控制的正確性進(jìn)行監(jiān)視。針對雙箕斗提升，首繩張力差相當(dāng)于箕斗的滿載重量，勻速階段主回路的電流值為滿載電流值，因此，取滿載電流值作為基準(zhǔn)值，通常，基準(zhǔn)值不大于電動機(jī)的額定電流；在實際生產(chǎn)過程中，將已卸料箕斗在固定區(qū)間內(nèi)運行時所檢測的提升機(jī)主回路電流求取平均值作為實測值；如果下行箕斗未卸空，由于未空箕斗中礦料的平衡作用，首繩的張力差減小了，提升機(jī)主回路的電流值就變小，如果未空箕斗中剩余礦料越多，實測的電流值就越?。?因此若基準(zhǔn)值-實測值>偏差值，則判定本次下行箕斗中的礦料未完全卸空。針對箕斗-平衡錘提升，卸空的箕斗與平衡錘基本平衡，相當(dāng)于空載提升，首繩張力差值較小，勻速階段主回路的電流值為空載電流，因此，取空載電流值作為基準(zhǔn)值；在實際生產(chǎn)過程中，將已卸料箕斗在固定區(qū)間內(nèi)運行時所檢測的主回路電流求取平均值作為實測值；如果下行箕斗未卸空，首繩的張力差反而加大，箕斗剩余的礦料越多，首繩張力差越大，實測的電流值越大；因此當(dāng)實測值-基準(zhǔn)值>偏差值，則判定本次下行箕斗中的礦料未完全卸空。針對單箕斗提升，卸空的箕斗相當(dāng)于空載提升，首繩張力差值較小，勻速階段主回路的電流值為空載電流，因此，取空載電流值作為基準(zhǔn)值，在實際生產(chǎn)過程中，將已卸料箕斗在固定區(qū)間內(nèi)運行時所檢測的主回路電流求取平均值作為實測值；如果下行箕斗未卸空，首繩的張力差反而加大，箕斗剩余的礦料越多，首繩張力差越大，實測的電流值越大；因此當(dāng)實測值-基準(zhǔn)值>偏差值，則判定本次下行箕斗中的礦料未完全卸空。偏差值是人為設(shè)定的，以提升系統(tǒng)中最小過載能力的部件的過載系數(shù)為選取原則，通常以電動機(jī)額定電流值的百分比進(jìn)行取值。所述的位置檢測元件為礦用澆封型磁感應(yīng)限位開關(guān)或礦用本安型限位開關(guān)；所述的礦用澆封型磁感應(yīng)限位開關(guān)或礦用本安型限位開關(guān)為上下設(shè)置的兩個，兩個礦用澆封型磁感應(yīng)限位開關(guān)或礦用本安型限位開關(guān)構(gòu)成對提升機(jī)主回路電流進(jìn)行檢測的區(qū)間；所述的礦用澆封型磁感應(yīng)限位開關(guān)或礦用本安型限位開關(guān)設(shè)置在井筒中或設(shè)置在機(jī)械式深度指示器上，根據(jù)限位開關(guān)或行程開關(guān)的動作情況檢測箕斗進(jìn)、出這個所設(shè)定的固定區(qū)間，機(jī)械式深度指示器通過機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)與提升機(jī)的主軸相連，用于指示箕斗的實際位置。所述的位置檢測元件為位置傳感器，所述的位置傳感器間接測量箕斗的位置，檢測箕斗進(jìn)、出這個所設(shè)定的區(qū)間，位置傳感器通過機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)與提升機(jī)的轉(zhuǎn)動部件相連， 將位置變成脈沖信號，通過對脈沖進(jìn)行計數(shù)，能夠計算出箕斗在井筒中的位置。所述的位置檢測元件為一個礦用澆封型磁感應(yīng)限位開關(guān)或礦用本安型限位開關(guān)與一個位置感器的結(jié)合，由所述的礦用澆封型磁感應(yīng)限位開關(guān)或礦用本安型限位開關(guān)檢測箕斗進(jìn)入所設(shè)定的區(qū)間后，再由位置傳感器對采樣讀取提升機(jī)主回路電流的次數(shù)進(jìn)行計數(shù)，采樣的次數(shù)到達(dá)預(yù)定的數(shù)目，就相當(dāng)于箕斗出了設(shè)定區(qū)間。定重計量斗的實際載量作為提升機(jī)起動電流預(yù)給、閘控裝置松閘和停車緊閘過程的自動控制和提升產(chǎn)量統(tǒng)計的依據(jù)，提升機(jī)的起動和停車過程更加平穩(wěn)并進(jìn)一步提高提升系統(tǒng)的自動化能力和管理水平。所述的主控制器和輔控制器可以是可編程控制器即PLC或是任何總線型式的工業(yè)計算機(jī)；裝載站控制器可以是與主、輔控制器同類型PLC或計算機(jī)，或是PLC和計算機(jī)的遠(yuǎn)程控制模塊；針對由固定卸載曲軌對箕斗進(jìn)行卸載的，在箕斗卸載過程中，不需要任何控制；針對直軌并由液動(氣動)機(jī)構(gòu)進(jìn)行卸載的，需要卸載操作控制，由于邏輯控制相對簡單，可設(shè)置遠(yuǎn)程控制模塊，該遠(yuǎn)程控制模塊既可隸屬于裝載站控制器，也可直接隸屬于操作控制系統(tǒng)的主控制器，所述的卸載用遠(yuǎn)程控制模塊設(shè)置在礦用防爆兼本質(zhì)安全型卸載站可編程控制箱中。所述的變頻器是數(shù)字化低壓變頻器、數(shù)字化中壓變頻器、數(shù)字化高壓變頻器、數(shù)字化高壓電機(jī)轉(zhuǎn)子變頻器；其輸入電壓與中國標(biāo)準(zhǔn)供電電壓等級相匹配，可以是10kV、6kV、 3kV、1140V、660V或380V，其輸出電壓與礦用防爆交流電動機(jī)的定子額定電壓或轉(zhuǎn)子額定電壓相匹配。所述的濾波器和變頻器，根據(jù)變頻器功率和電壓的大小，按照線路的合理布局，可分別封裝在數(shù)個防爆箱體中，即礦用隔爆型濾波器箱可以是一個或數(shù)個，礦用隔爆兼本安型變頻器箱也可以是一個或數(shù)個。所述的具有確保箕斗卸空功能的提升礦用防爆變頻控制系統(tǒng)適用于煤礦井下或盲井中使用的立井摩擦式多繩提升系統(tǒng)、立井或斜井纏繞式單繩提升系統(tǒng)，可以是雙箕斗提升、箕斗-平衡錘提升，或是單箕斗提升。本發(fā)明提出的具有確保箕斗卸空功能的提升礦用防爆變頻控制系統(tǒng)，將包括礦用防爆提升機(jī)和裝載站在內(nèi)的提升系統(tǒng)的控制進(jìn)行一體化設(shè)計，實現(xiàn)主、輔控制器和裝載站控制器間的多信息雙向交流，避免了箕斗在未卸空的狀態(tài)下再次裝載，提高礦用防爆提升系統(tǒng)的安全生產(chǎn)能力；消除了因箕斗裝載過程所需的提升間歇時間，提高了生產(chǎn)效率；礦用防爆提升機(jī)的起動和停車過程更加平穩(wěn)并進(jìn)一步提高了提升系統(tǒng)的自動化控制能力和礦井管理水平，具有明顯的技術(shù)創(chuàng)新和實用價值。


圖1為本發(fā)明的原理框圖。圖1中，1、主控制器，1-2、輔控制器，2、裝載站控制器，3、礦用隔爆型顯示屏， 3-1、礦用本安型操作臺，4、變頻器，5、礦用本安型編碼器和轉(zhuǎn)速傳感器，6、礦用澆封型磁感應(yīng)限位開關(guān)或礦用本安型限位開關(guān)，7、礦用澆封型磁感應(yīng)限位開關(guān)或礦用本安型限位開關(guān)，8、礦用隔爆型電源箱，9、礦用隔爆型濾波器箱，10、礦用防爆交流電動機(jī)，11、礦用防爆提升機(jī)(含減速器、卷筒、間控裝置、壓力和溫度傳感器，等)。圖2為本發(fā)明的提升控制裝置針對雙箕斗提升情況實現(xiàn)確?；沸犊盏牧鞒炭驁D。圖3為本發(fā)明的提升控制裝置針對箕斗-平衡錘或單箕斗提升情況實現(xiàn)確?；沸犊盏牧鞒炭驁D。圖2、3中，I。電流基準(zhǔn)值，在下行箕斗完全卸空、上行箕斗額定裝載或平衡錘額定配重的情況下，箕斗處于設(shè)定的區(qū)間內(nèi)，連續(xù)采樣讀取提升機(jī)供電的主回路電流，并求取電流的平均值，將這個電流平均值作為基準(zhǔn)值，針對雙箕斗提升，基準(zhǔn)值為滿載電流值， 針對箕斗-平衡錘或單箕斗提升，基準(zhǔn)值為空載電流值山、電流實測值，在實際生產(chǎn)過程中，箕斗處于相同的設(shè)定區(qū)間內(nèi)，同樣連續(xù)采樣讀取的電流，也求取電流的平均值，將這個電流的平均值作為實測值山、允許偏差值，將實測值與基準(zhǔn)值相比較，所允許最大的偏差范圍。
具體實施例方式結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例加以說明
如圖1所示，一種具有確?；沸犊展δ艿奶嵘V用防爆變頻控制系統(tǒng)，所述的防爆變頻控制系統(tǒng)包括用于對提升系統(tǒng)的運行過程進(jìn)行自動控制的礦用防爆型提升電控裝置、 用于為礦用防爆交流電動機(jī)供電、對礦用防爆提升機(jī)的運行速度進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制的礦用防爆兼本安型四象限變頻調(diào)速裝置和用于對提升控制裝置的運行過程實施操作及監(jiān)視的礦用防爆型監(jiān)控裝置；所述的礦用防爆型提升電控裝置包括主控制器1、輔控制器1-2、裝載站控制器2、安裝在防爆提升機(jī)上的傳感器以及檢測箕斗實際位置的位置檢測元件；所述的礦用防爆兼本安型四象限變頻調(diào)速裝置包括與與供電電源相連通的電源箱、與電源箱連通的濾波器和與濾波器連通的變頻器，所述的變頻器與電動機(jī)相連，所述的電動機(jī)為礦用防爆交流電動機(jī)，通過軸與提升機(jī)相連，為提升機(jī)提供動力；所述的礦用防爆型監(jiān)控裝置由礦用本安型操作臺3-1和礦用隔爆型顯示屏3構(gòu)成；所述的主控制器1、輔控制器1-2設(shè)置在礦用防爆兼本質(zhì)安全型可編程控制箱內(nèi)并且相連；所述的裝載站控制器2設(shè)置在礦用防爆兼本質(zhì)安全型裝載站可編程控制箱內(nèi)；所述的電源箱為礦用防爆型電源箱8 ；所述的濾波器設(shè)置在礦用防爆型濾波器箱9內(nèi)；所述的變頻器4設(shè)置在礦用防爆兼本質(zhì)安全型變頻器箱內(nèi)；所述的礦用防爆兼本質(zhì)安全型變頻器箱內(nèi)的變頻器4、礦用本安型操作臺3-1、礦用隔爆型顯示屏3分別與礦用防爆兼本質(zhì)安全型可編程控制箱內(nèi)的主控制器1相連通；在已卸料箕斗的下行區(qū)間內(nèi)設(shè)置固定區(qū)間，所述的固定區(qū)間由位置檢測元件構(gòu)成；對應(yīng)所述的固定區(qū)間設(shè)置用于在已卸空箕斗進(jìn)入固定區(qū)間時對礦用防爆提升機(jī)主回路的電流進(jìn)行檢測的電流檢測裝置；電流檢測裝置將已卸料箕斗在固定區(qū)間內(nèi)運行時所檢測的提升機(jī)主回路的電流值送至主控制器，求取平均值作為實測值，將已完全卸空箕斗在設(shè)定區(qū)間內(nèi)提升機(jī)主回路的電流值作為基準(zhǔn)值，存在礦用防爆型提升電控裝置的主控制器中；由主控制器對實測值與內(nèi)存在主控制器內(nèi)的基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，若實測值與基準(zhǔn)值的差值大于等于所設(shè)定的偏差值，則判定已卸料箕斗未卸空，輔控制器對主控制器控制的正確性進(jìn)行監(jiān)視；若已卸料箕斗未卸空，與主控制器相連通的裝載站控制器輸出指令使與裝載站控制器連通的計量斗閘門關(guān)閉，使閘門不能打開暫停裝載的操作，使已卸料箕斗進(jìn)入井底不再裝載，繼續(xù)上行進(jìn)行第二次卸載，重復(fù)上述工作程序直至已卸料箕斗卸空，而對井口的卸載操作不加以限制，同時，主控制器將已卸料箕斗未卸空的信號輸送至與主控制器相連通的礦用防爆型監(jiān)控裝置，使礦用本安型操作臺、礦用隔爆型顯示屏通過聲、光、字或字幕預(yù)警，給司機(jī)以警示。針對雙箕斗提升，首繩張力差相當(dāng)于箕斗的滿載重量，勻速階段主回路的電流值為滿載電流值，因此，取滿載電流值作為基準(zhǔn)值，通常，基準(zhǔn)值不大于電動機(jī)的額定電流；在實際生產(chǎn)過程中，將已卸料箕斗在固定區(qū)間內(nèi)運行時所檢測的提升機(jī)主回路電流求取平均值作為實測值；如果下行箕斗未卸空，由于未空箕斗中礦料的平衡作用，首繩的張力差減小了，提升機(jī)主回路的電流值就變小，如果未空箕斗中剩余礦料越多，實測的電流值就越小； 因此若基準(zhǔn)值-實測值>偏差值，則判定本次下行箕斗中的礦料未完全卸空。針對箕斗-平衡錘提升，卸空的箕斗與平衡錘基本平衡，相當(dāng)于空載提升，首繩張力差值較小，勻速階段主回路的電流值為空載電流，因此，取空載電流值作為基準(zhǔn)值；在實際生產(chǎn)過程中，將已卸料箕斗在固定區(qū)間內(nèi)運行時所檢測的主回路電流求取平均值作為實測值；如果下行箕斗未卸空，首繩的張力差反而加大，箕斗剩余的礦料越多，首繩張力差越大，實測的電流值越大；因此當(dāng)實測值-基準(zhǔn)值>偏差值，則判定本次下行箕斗中的礦料未完全卸空。針對單箕斗提升，卸空的箕斗相當(dāng)于空載提升，首繩張力差值較小，勻速階段主回路的電流值為空載電流，因此，取空載電流值作為基準(zhǔn)值，在實際生產(chǎn)過程中，將已卸料箕斗在固定區(qū)間內(nèi)運行時所檢測的主回路電流求取平均值作為實測值；如果下行箕斗未卸空，首繩的張力差反而加大，箕斗剩余的礦料越多，首繩張力差越大，實測的電流值越大；因此當(dāng)實測值-基準(zhǔn)值>偏差值，則判定本次下行箕斗中的礦料未完全卸空。偏差值是人為設(shè)定的，以提升系統(tǒng)中最小過載能力的部件的過載系數(shù)為選取原則，通常以電動機(jī)額定電流值的百分比進(jìn)行取值。所述的位置檢測元件為礦用澆封型磁感應(yīng)限位開關(guān)或礦用本安型限位開關(guān)；所述的礦用澆封型磁感應(yīng)限位開關(guān)或礦用本安型限位開關(guān)為上下設(shè)置的兩個，兩個礦用澆封型磁感應(yīng)限位開關(guān)或礦用本安型限位開關(guān)構(gòu)成對提升機(jī)主回路電流進(jìn)行檢測的區(qū)間；所述的礦用澆封型磁感應(yīng)限位開關(guān)或礦用本安型限位開關(guān)設(shè)置在井筒中或設(shè)置在機(jī)械式深度指示器上，根據(jù)限位開關(guān)或行程開關(guān)的動作情況檢測箕斗進(jìn)、出這個所設(shè)定的固定區(qū)間，機(jī)械式深度指示器通過機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)與提升機(jī)的主軸相連，用于指示箕斗的實際位置。所述的位置檢測元件為位置傳感器，所述的位置傳感器間接測量箕斗的位置，檢測箕斗進(jìn)、出這個所設(shè)定的區(qū)間，位置傳感器通過機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)與提升機(jī)的轉(zhuǎn)動部件相連， 將位置變成脈沖信號，通過對脈沖進(jìn)行計數(shù)，能夠計算出箕斗在井筒中的位置。所述的位置檢測元件為一個礦用澆封型磁感應(yīng)限位開關(guān)或礦用本安型限位開關(guān)與一個位置感器的結(jié)構(gòu)，由所述的礦用澆封型磁感應(yīng)限位開關(guān)或礦用本安型限位開關(guān)檢測箕斗進(jìn)入所設(shè)定的區(qū)間后，再由位置傳感器對采樣讀取提升機(jī)主回路電流的次數(shù)進(jìn)行計數(shù)，采樣的次數(shù)到達(dá)預(yù)定的數(shù)目，就相當(dāng)于箕斗出了設(shè)定區(qū)間。定重計量斗的實際載量作為提升機(jī)起動電流預(yù)給、閘控裝置松閘和停車緊閘過程的自動控制和提升產(chǎn)量統(tǒng)計的依據(jù)，提升機(jī)的起動和停車過程更加平穩(wěn)并進(jìn)一步提高提升系統(tǒng)的自動化能力和管理水平。所述的主控制器和輔控制器可以是可編程控制器即PLC或是任何總線型式的工業(yè)計算機(jī)；裝載站控制器可以是與主、輔控制器同類型PLC或計算機(jī)，或是PLC和計算機(jī)的遠(yuǎn)程控制模塊；針對由固定卸載曲軌對箕斗進(jìn)行卸載的，在箕斗卸載過程中，不需要任何控制；針對直軌并由液動(氣動)機(jī)構(gòu)進(jìn)行卸載的，需要卸載操作控制，由于邏輯控制相對簡單，可設(shè)置遠(yuǎn)程控制模塊，該遠(yuǎn)程控制模塊既可隸屬于裝載站控制器，也可直接隸屬于操作控制系統(tǒng)的主控制器，所述的卸載用遠(yuǎn)程控制模塊設(shè)置在礦用防爆兼本質(zhì)安全型卸載站可編程控制箱中。所述的變頻器是數(shù)字化低壓變頻器、數(shù)字化中壓變頻器、數(shù)字化高壓變頻器、數(shù)字化高壓電機(jī)轉(zhuǎn)子變頻器；其輸入電壓與中國標(biāo)準(zhǔn)供電電壓等級相匹配，可以是10kV、6kV、 3kV、1140V、660V或380V，其輸出電壓與礦用防爆交流電動機(jī)的定子額定電壓或轉(zhuǎn)子額定電壓相匹配。所述的濾波器和變頻器，根據(jù)變頻器功率和電壓的大小，按照線路的合理布局，可分別封裝在數(shù)個防爆箱體中，即礦用隔爆型濾波器箱可以是一個或數(shù)個，礦用隔爆兼本安型變頻器箱也可以是一個或數(shù)個。所述的具有確保箕斗卸空功能的提升礦用防爆變頻控制系統(tǒng)適用于煤礦井下或盲井中使用的立井摩擦式多繩提升系統(tǒng)、立井或斜井纏繞式單繩提升系統(tǒng)，可以是雙箕斗提升、箕斗-平衡錘提升，或是單箕斗提升。請結(jié)合圖2流程框圖，說明本發(fā)明所提出的具有確保箕斗卸空功能的提升控制裝置實現(xiàn)確?；穼⒌V料卸空的過程，以變頻器驅(qū)動的雙箕斗提升為例，分成19個主要流程。流程0-3，提升機(jī)11運行要滿足的準(zhǔn)備和閉鎖條件。提升系統(tǒng)各環(huán)節(jié)包括機(jī)械、液壓、控制以及裝卸載系統(tǒng)處于正常待運行狀態(tài)下，主控制器1接收到來自裝載站控制器2的關(guān)于計量斗“卸空”信號，在選擇“自動”運行方式下，主控制器1直接將運行信號和速度給定信號提供給變頻器4，變頻器4解除封鎖并吸收供電電源的交流電流同時輸出驅(qū)動電流供給電動機(jī)10，電動機(jī)10建立力矩；同時，主控制器1根據(jù)裝載站控制器2傳送來的箕斗載重量的信號通過控制提升機(jī)11的閘控裝置和變頻器4的輸出電流預(yù)給，提升機(jī)11的閘控裝置柔性松間自動平穩(wěn)啟動，箕斗加速運行，裝于提升機(jī)11軸端的位置和速度傳感器5反映箕斗的位置和運行速度，主控制器1將箕斗的位置和速度信號以網(wǎng)絡(luò)通訊型式傳遞給監(jiān)控系統(tǒng)3，通過安裝在操作臺3-1臺面上的儀表、信號燈和工業(yè)計算機(jī)的顯示器，顯示箕斗的運行全過程，司機(jī)根據(jù)顯示情況進(jìn)行監(jiān)控；在選擇“手動”和“半自動”運行方式下，主控制器1除了接收到來自裝載站控制器2的關(guān)于計量斗“卸空”信號外，還得根據(jù)司機(jī)開車指令，才能執(zhí)行讓提升機(jī)11運行的指令。如果沒有發(fā)現(xiàn)箕斗未卸空的情況，箕斗到達(dá)停車位置后自動進(jìn)行下一個提升過禾呈。
流程4-9，在預(yù)設(shè)的區(qū)間內(nèi)，主控制器1采樣讀取變頻器4的輸出電流即電動機(jī)的電流值。根據(jù)安裝在提升機(jī)11主軸軸端的位置和速度傳感器5，主控制器1實時檢測箕斗的位置和速度，箕斗一旦進(jìn)入安裝在深度指示器上或井筒中間的上限位開關(guān)6、下限位開關(guān) 7所預(yù)先設(shè)定的區(qū)間，按主控制器1中程序循環(huán)執(zhí)行順序連續(xù)采樣讀取變頻器4的輸出電流，讀取的條件是提升機(jī)11處于全松閘和勻速運行狀態(tài)，并在箕斗離開預(yù)設(shè)區(qū)間的時候， 求取電流的平均值。以上限位開關(guān)6、下限位開關(guān)7所設(shè)定的電流采樣讀取區(qū)間，處于以兩箕斗交鋒處為中心點的對稱區(qū)域內(nèi)；在這個區(qū)間內(nèi)，提升機(jī)11處于全松閘狀態(tài)，箕斗處于勻速運行階段，其它因素影響小，變頻器4的輸出電流值即電動機(jī)電流值能夠較準(zhǔn)確地反映箕斗的負(fù)載情況。流程10，主控制器1根據(jù)箕斗在預(yù)設(shè)區(qū)間內(nèi)采樣讀取變頻器4的輸出電流值，對箕斗卸空情況作出判定。滿足數(shù)學(xué)不等式(基準(zhǔn)值Itl -實測值I1)的絕對值>允許偏差值 Id，則判定本次下行箕斗未完全卸空。允許偏差值Id根據(jù)箕斗實際提升情況確定，實用中， 通常取Id為電動機(jī)額定電流值的百分之十左右，電動機(jī)的額度電流值從電動機(jī)的銘牌或圖樣資料中可以獲取。流程11-13，在檢測到箕斗未完全卸空的狀態(tài)下，本發(fā)明的提升控制裝置要采取的必要措施。首先保持提升機(jī)11以現(xiàn)有的狀態(tài)繼續(xù)運行，監(jiān)控系統(tǒng)3發(fā)出聲、光、字或字幕警示，提醒司機(jī)注意；同時，主控制器1通過網(wǎng)絡(luò)通訊的型式將有箕斗未卸空的信息傳遞給裝載站控制器2，裝載站控制器2封鎖計量斗間門，讓計量斗間門不能打開，暫停裝礦料操作。 未卸空箕斗進(jìn)入裝載區(qū)間，因為計量斗的閘門暫停打開，不能再次裝載，上行箕斗進(jìn)入井口的卸載區(qū)間進(jìn)行正常的卸載。在這過程中，監(jiān)控系統(tǒng)3中的輔控制器封鎖了 “自動行方式，箕斗到位后不能自動反向提升，以增加卸載時間，確保上行箕斗卸空。流程14-15，提升機(jī)11將未卸空箕斗提升至井口進(jìn)行卸載。提升機(jī)11停穩(wěn)且上行箕斗卸空后，司機(jī)選擇非“自動”即“半自動”或“手動”運行方式，提升機(jī)11反向運行，未空箕斗上行，進(jìn)入卸載區(qū)間進(jìn)行卸載。實用證明，剩余的礦料在箕斗中經(jīng)過運行過程的顛簸震動及晃動，已落到箕斗的底部卸載口位置，不至于繼續(xù)“黏”在箕斗內(nèi)壁上，再次卸載的過程確?；窂氐仔犊铡＜词惯€未卸空，繼續(xù)上述流程，直至徹底卸空。流程16-18，在箕斗完全卸空之后，箕斗恢復(fù)正常裝載及提升的過程。包括，監(jiān)控系統(tǒng)3解除聲、光、字或字幕的警示、裝載站控制器2解除計量斗的閘門閉鎖，箕斗可以正常裝載，根據(jù)實際情況提升機(jī)11可以選擇“自動”方式運行。在整個流程中，輔控制器對主控制器控制的正確性進(jìn)行監(jiān)視。圖3是以變頻器驅(qū)動的箕斗-平衡錘或單箕斗提升控制裝置，實現(xiàn)確?；穼⒌V料卸空的典型流程，與圖2實施例不同之處在于僅在箕斗下行的過程中進(jìn)行電流讀取采樣和箕斗卸空判定，基準(zhǔn)值取空載電流值；采取軟、硬件結(jié)合的方式設(shè)置電流采樣讀取區(qū)間，裝于井筒中或深度指示器上的限位開關(guān)(如圖1中的6)動作表示箕斗進(jìn)入?yún)^(qū)間，在采樣讀取變頻器電流的同時，對采樣的次數(shù)進(jìn)行計數(shù)，當(dāng)采樣次數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)的數(shù)目，將讀取采樣的電流值求取平均值；如果，檢測到箕斗處于未卸空狀態(tài)，手動提前減速中途停車，然后， 以手動的運行方式將箕斗提升至井口進(jìn)行再次卸載，直至箕斗徹底卸盡。實施例中，箕斗卸載均由固定的卸載曲軌進(jìn)行，不需要任何電氣控制。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何基于本發(fā)明技術(shù)方案上的等效變換均屬于本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有確?；沸犊展δ艿奶嵘V用防爆變頻控制系統(tǒng)，所述的防爆變頻控制系統(tǒng)包括用于對提升系統(tǒng)的運行過程進(jìn)行自動控制的礦用防爆型提升電控裝置、用于為礦用防爆交流電動機(jī)供電、對礦用防爆提升機(jī)的運行速度進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制的礦用防爆兼本安型四象限變頻調(diào)速裝置和用于對提升控制裝置的運行過程實施操作及監(jiān)視的礦用防爆型監(jiān)控裝置；所述的礦用防爆型提升電控裝置包括主控制器(1)、輔控制器(1-2)、裝載站控制器(2)、安裝在礦用防爆提升機(jī)(11)上的傳感器以及檢測箕斗實際位置的位置檢測元件； 所述的礦用防爆兼本安型四象限變頻調(diào)速裝置包括與與供電電源相連通的電源箱、與電源箱連通的濾波器和與濾波器連通的變頻器(4)，所述的變頻器與礦用防爆交流電動機(jī)(10) 相連，所述的礦用防爆交流電動機(jī)(10)通過軸與礦用防爆提升機(jī)(11)相連；其特征在于 所述的礦用防爆型監(jiān)控裝置由礦用本安型操作臺和礦用隔爆型顯示屏構(gòu)成；所述的主控制器(1)、輔控制器(1-2)設(shè)置在礦用防爆兼本質(zhì)安全型可編程控制箱內(nèi)并且相連；所述的裝載站控制器(2)設(shè)置在礦用防爆兼本質(zhì)安全型裝載站可編程控制箱內(nèi)；所述的電源箱為礦用防爆型電源箱(8)；所述的濾波器設(shè)置在礦用防爆型濾波器箱(9)內(nèi)；所述的變頻器(4) 設(shè)置在礦用防爆兼本質(zhì)安全型變頻器箱內(nèi)；所述的變頻器(4)、礦用本安型操作臺(3)、礦用隔爆型顯示屏(3-1)分別與礦用防爆兼本質(zhì)安全型可編程控制箱內(nèi)的主控制器(1)相連通；在已卸料箕斗的下行區(qū)間內(nèi)設(shè)置固定區(qū)間，所述的固定區(qū)間由位置檢測元件構(gòu)成；對應(yīng)所述的固定區(qū)間設(shè)置用于在已卸空箕斗進(jìn)入固定區(qū)間時對礦用防爆提升機(jī)主回路的電流進(jìn)行檢測的電流檢測裝置；電流檢測裝置將已卸料箕斗在固定區(qū)間內(nèi)運行時所檢測的提升機(jī)主回路的電流值送至主控制器，求取平均值作為實測值，將已完全卸空箕斗在設(shè)定區(qū)間內(nèi)提升機(jī)主回路的電流值作為基準(zhǔn)值，存在礦用防爆型提升電控裝置的主控制器中；由主控制器對實測值與內(nèi)存在主控制器內(nèi)的基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，若實測值與基準(zhǔn)值的差值大于等于所設(shè)定的偏差值，則判定已卸料箕斗未卸空；若已卸料箕斗未卸空，與主控制器相連通的裝載站控制器輸出指令使與裝載站控制器連通的計量斗間門關(guān)閉，使間門不能打開暫停裝載的操作，使已卸料箕斗進(jìn)入井底不再裝載，繼續(xù)上行進(jìn)行第二次卸載，重復(fù)上述工作程序直至已卸料箕斗卸空，而對井口的卸載操作不加以限制，同時，主控制器將已卸料箕斗未卸空的信號輸送至與主控制器相連通的礦用防爆型監(jiān)控裝置，使礦用本安型操作臺、礦用隔爆型顯示屏通過聲、光、字或字幕預(yù)警，給司機(jī)以警示；輔控制器始終對主控制器控制的正確性進(jìn)行監(jiān)視。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有確?；沸犊展δ艿奶嵘V用防爆變頻控制系統(tǒng)， 其特征在于針對雙箕斗提升，首繩張力差相當(dāng)于箕斗的滿載重量，勻速階段主回路的電流值為滿載電流值，因此，取滿載電流值作為基準(zhǔn)值，通常，基準(zhǔn)值不大于電動機(jī)的額定電流； 在實際生產(chǎn)過程中，將已卸料箕斗在固定區(qū)間內(nèi)運行時所檢測的提升機(jī)主回路電流求取平均值作為實測值；如果下行箕斗未卸空，由于未空箕斗中礦料的平衡作用，首繩的張力差減小了，提升機(jī)主回路的電流值就變小，如果未空箕斗中剩余礦料越多，實測的電流值就越?。灰虼巳艋鶞?zhǔn)值-實測值>偏差值，則判定本次下行箕斗中的礦料未完全卸空。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有確保箕斗卸空功能的提升礦用防爆變頻控制系統(tǒng)， 其特征在于針對箕斗-平衡錘提升，卸空的箕斗與平衡錘基本平衡，相當(dāng)于空載提升，首繩張力差值較小，勻速階段主回路的電流值為空載電流，因此，取空載電流值作為基準(zhǔn)值； 在實際生產(chǎn)過程中，將已卸料箕斗在固定區(qū)間內(nèi)運行時所檢測的主回路電流求取平均值作為實測值；如果下行箕斗未卸空，首繩的張力差反而加大，箕斗剩余的礦料越多，首繩張力差越大，實測的電流值越大；因此當(dāng)實測值-基準(zhǔn)值>偏差值，則判定本次下行箕斗中的礦料未完全卸空。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有確?；沸犊展δ艿奶嵘V用防爆變頻控制系統(tǒng)， 其特征在于針對單箕斗提升，卸空的箕斗相當(dāng)于空載提升，首繩張力差值較小，勻速階段主回路的電流值為空載電流，因此，取空載電流值作為基準(zhǔn)值，在實際生產(chǎn)過程中，將已卸料箕斗在固定區(qū)間內(nèi)運行時所檢測的主回路電流求取平均值作為實測值；如果下行箕斗未卸空，首繩的張力差反而加大，箕斗剩余的礦料越多，首繩張力差越大，實測的電流值越大； 因此當(dāng)實測值-基準(zhǔn)值>偏差值，則判定本次下行箕斗中的礦料未完全卸空。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有確?；沸犊展δ艿奶嵘V用防爆變頻控制系統(tǒng)， 其特征在于所述的位置檢測元件為礦用澆封型磁感應(yīng)限位開關(guān)或礦用本安型限位開關(guān)； 所述的礦用澆封型磁感應(yīng)限位開關(guān)或礦用本安型限位開關(guān)為上下設(shè)置的兩個，兩個礦用澆封型磁感應(yīng)限位開關(guān)或礦用本安型限位開關(guān)構(gòu)成對提升機(jī)主回路電流進(jìn)行檢測的區(qū)間；所述的礦用澆封型磁感應(yīng)限位開關(guān)或礦用本安型限位開關(guān)設(shè)置在井筒中或設(shè)置在機(jī)械式深度指示器上，根據(jù)限位開關(guān)或行程開關(guān)的動作情況檢測箕斗進(jìn)、出這個所設(shè)定的固定區(qū)間， 機(jī)械式深度指示器通過機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)與提升機(jī)的主軸相連，用于指示箕斗的實際位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有確保箕斗卸空功能的提升礦用防爆變頻控制系統(tǒng)， 其特征在于所述的位置檢測元件為位置傳感器，所述的位置傳感器間接測量箕斗的位置， 檢測箕斗進(jìn)、出這個所設(shè)定的區(qū)間，位置傳感器通過機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)與提升機(jī)的轉(zhuǎn)動部件相連，將位置變成脈沖信號，通過對脈沖進(jìn)行計數(shù)，能夠計算出箕斗在井筒中的位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有確保箕斗卸空功能的提升礦用防爆變頻控制系統(tǒng)， 其特征在于所述的位置檢測元件為一個礦用澆封型磁感應(yīng)限位開關(guān)或礦用本安型限位開關(guān)與一個位置感器的結(jié)合，由所述的礦用澆封型磁感應(yīng)限位開關(guān)或礦用本安型限位開關(guān)檢測箕斗進(jìn)入所設(shè)定的區(qū)間后，再由位置傳感器對采樣讀取提升機(jī)主回路電流的次數(shù)進(jìn)行計數(shù)，采樣的次數(shù)到達(dá)預(yù)定的數(shù)目，就相當(dāng)于箕斗出了設(shè)定區(qū)間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有確?；沸犊展δ艿奶嵘V用防爆變頻控制系統(tǒng)， 其特征在于所述的主控制器和輔控制器可以是可編程控制器即PLC或是任何總線型式的工業(yè)計算機(jī)；裝載站控制器可以是與主、輔控制器同類型PLC或計算機(jī)，或是PLC和計算機(jī)的遠(yuǎn)程控制模塊；針對由固定卸載曲軌對箕斗進(jìn)行卸載的，在箕斗卸載過程中，不需要任何控制；針對直軌并由液動(氣動)機(jī)構(gòu)進(jìn)行卸載的，需要卸載操作控制，由于邏輯控制相對簡單，可設(shè)置遠(yuǎn)程控制模塊，該遠(yuǎn)程控制模塊既可隸屬于裝載站控制器，也可直接隸屬于操作控制系統(tǒng)的主控制器，所述的卸載用遠(yuǎn)程控制模塊設(shè)置在礦用防爆兼本質(zhì)安全型卸載站可編程控制箱中。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有確?；沸犊展δ艿奶嵘V用防爆變頻控制系統(tǒng)， 其特征在于所述的變頻器是數(shù)字化低壓變頻器、數(shù)字化中壓變頻器、數(shù)字化高壓變頻器、 數(shù)字化高壓電機(jī)轉(zhuǎn)子變頻器；其輸入電壓與中國標(biāo)準(zhǔn)供電電壓等級相匹配，可以是10kv、 6kV、3kV、1140V、660V或380V，其輸出電壓與礦用防爆交流電動機(jī)的定子額定電壓或轉(zhuǎn)子額定電壓相匹配。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有確?；沸犊展δ艿奶嵘V用防爆變頻控制系統(tǒng)，其特征在于所述的濾波器和變頻器，根據(jù)變頻器功率和電壓的大小，按照線路的合理布局，可分別封裝在數(shù)個防爆箱體中，即礦用隔爆型濾波器箱可以是一個或數(shù)個，礦用隔爆兼本安型變頻器箱也可以是一個或數(shù)個。
全文摘要
本發(fā)明屬于礦井提升控制技術(shù)，提出一種具有確?；沸犊展δ艿奶嵘V用防爆變頻控制系統(tǒng)，主控制器(1)、輔控制器(1-2)設(shè)置在礦用防爆兼本質(zhì)安全型可編程控制箱內(nèi)并且相連通；裝載站控制器(2)設(shè)置在礦用防爆兼本質(zhì)安全型裝載站可編程控制箱內(nèi)；電源箱為礦用防爆型電源箱(8)；所述的濾波器設(shè)置在礦用防爆型濾波器箱(9)內(nèi)；變頻器(4)設(shè)置在礦用防爆兼本質(zhì)安全型變頻器箱內(nèi)；變頻器(4)、礦用本安型操作臺(3)、礦用隔爆型顯示屏(3-1)分別與礦用防爆兼本質(zhì)安全型可編程控制箱內(nèi)的主控制器(1)相連通；本發(fā)明提高了提升系統(tǒng)的安全生產(chǎn)能力；消除了因箕斗裝載過程所需的提升間歇時間，提高了生產(chǎn)效率。
文檔編號B66B19/06GK102398835SQ20111038993
公開日2012年4月4日 申請日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月30日
發(fā)明者鄭孝平 申請人:洛陽源創(chuàng)電氣有限公司