CN102398835A - 具有确保箕斗卸空功能的提升矿用防爆变频控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于矿井提升控制技术，提出一种具有确保箕斗卸空功能的提升矿用防爆变频控制系统，主控制器（1）、辅控制器（1-2）设置在矿用防爆兼本质安全型可编程控制箱内并且相连通；装载站控制器（2）设置在矿用防爆兼本质安全型装载站可编程控制箱内；电源箱为矿用防爆型电源箱（8）；所述的滤波器设置在矿用防爆型滤波器箱（9）内；变频器（4）设置在矿用防爆兼本质安全型变频器箱内；变频器（4）、矿用本安型操作台（3）、矿用隔爆型显示屏（3-1）分别与矿用防爆兼本质安全型可编程控制箱内的主控制器（1）相连通；本发明提高了提升系统的安全生产能力；消除了因箕斗装载过程所需的提升间歇时间，提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明属于矿井提升控制技术，提出一种具有确保箕斗卸空功能的提升矿用防爆变频控制系统，适合于煤矿具有瓦斯等爆炸气体的井下或盲井使用，对包括矿用防爆提升机、装卸载站在内的整个提升系统进行控制。
背景技术
随着浅层煤炭资源的枯竭，需要不断地开采深层的煤炭资源，提升深度的增加，一级提升不能满足日益延伸的矿井提升的需要，需要配套用于二级甚至多级提升的井下使用提升机。在煤矿的井下或盲井中，存在有瓦斯等易爆气体，使用的设备包括提升设备要求具有矿用防爆性能。液压动力驱动的矿用防爆提升机，由于存在结构复杂、漏油渗油、故障率高、维护及备件困难、装机容量小等缺点，随着变频技术的成熟，逐渐被变频器驱动的矿用防爆提升机所取代。
目前，公知的提升机矿用防爆控制系统只是针对矿用防爆提升机本机进行控制，与矿用信号系统或装卸载系统没有实现一体化设计，提升机控制系统只是单向被动地接受由信号系统或装卸载系统发来的请求提升的简单信息作为提升机的开车信号。以箕斗提升的主井提升机为例，主要存在以下缺点：1）箕斗可能没有彻底卸空，箕斗在未卸空的情况下进行定重装载，导致提升机超载运行。一旦提升机严重超载运行，轻则，导致矿用防爆交流电动机严重发热、提升钢丝绳和提升机的疲劳损伤；重则，超载的箕斗倒溜，导致严重的过卷事故以至于停产，造成较大的经济损失；2）箕斗到达停车位置，提升机停稳后，装载系统才开始装载操作，提升间歇时间加长，影响提升效率，以至于影响矿井的产量；3）提升机控制系统与装卸载系统相交换的信息量有限，影响整个提升系统自动化的能力和提升产量的准确统计。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提出一种具有确保箕斗卸空功能的提升矿用防爆变频控制系统。
本发明为完成其发明目的采取以下技术方案：
一种具有确保箕斗卸空功能的提升矿用防爆变频控制系统，所述的防爆变频控制系统包括用于对提升系统的运行过程进行自动控制的矿用防爆型提升电控装置、用于为矿用防爆交流电动机供电、对矿用防爆提升机的运行速度进行调节和控制的矿用防爆兼本安型四象限变频调速装置和用于对提升控制装置的运行过程实施操作及监视的矿用防爆型监控装置；所述的矿用防爆型提升电控装置包括主控制器、辅控制器、装载站控制器、安装在防爆提升机上的传感器以及检测箕斗实际位置的位置检测元件；所述的矿用防爆兼本安型四象限变频调速装置包括与供电电源相连通的电源箱、与电源箱连通的滤波器和与滤波器连通的变频器，所述的变频器与电动机相连，所述的电动机通过轴与提升机相连，为提升机提供动力；所述的矿用防爆型监控装置由矿用本安型操作台和矿用隔爆型显示屏构成；所述的主控制器、辅控制器设置在矿用防爆兼本质安全型可编程控制箱内并且相连；所述的装载站控制器设置在矿用防爆兼本质安全型装载站可编程控制箱内；所述的电源箱为矿用防爆型电源箱；所述的滤波器设置在矿用防爆型滤波器箱内；所述的变频器设置在矿用防爆兼本质安全型变频器箱内；所述的变频器、矿用本安型操作台、矿用隔爆型显示屏分别与矿用防爆兼本质安全型可编程控制箱内的主控制器相连通；在已卸料箕斗的下行区间内设置固定区间，所述的固定区间由位置检测元件构成；对应所述的固定区间设置用于在已卸空箕斗进入固定区间时对矿用防爆提升机主回路的电流进行检测的电流检测装置；电流检测装置将已卸料箕斗在固定区间内运行时所检测的提升机主回路的电流值送至主控制器，求取平均值作为实测值，将已完全卸空箕斗在设定区间内提升机主回路的电流值作为基准值，存在矿用防爆型提升电控装置的主控制器中；由主控制器对实测值与内存在主控制器内的基准值进行比较，若实测值与基准值的差值大于等于所设定的偏差值，则判定已卸料箕斗未卸空；若已卸料箕斗未卸空，与主控制器相连通的装载站控制器输出指令使与装载站控制器连通的计量斗闸门关闭，使闸门不能打开暂停装载的操作，使已卸料箕斗进入井底不再装载，继续上行进行第二次卸载，重复上述工作程序直至已卸料箕斗卸空，而对井口的卸载操作不加以限制，同时，主控制器将已卸料箕斗未卸空的信号输送至与主控制器相连通的矿用防爆型监控装置，使矿用本安型操作台、矿用隔爆型显示屏通过声、光、字或字幕预警，给司机以警示。同时，辅控制器对主控制器控制的正确性进行监视。
针对双箕斗提升，首绳张力差相当于箕斗的满载重量，匀速阶段主回路的电流值为满载电流值，因此，取满载电流值作为基准值，通常，基准值不大于电动机的额定电流；在实际生产过程中，将已卸料箕斗在固定区间内运行时所检测的提升机主回路电流求取平均值作为实测值；如果下行箕斗未卸空，由于未空箕斗中矿料的平衡作用，首绳的张力差减小了，提升机主回路的电流值就变小，如果未空箕斗中剩余矿料越多，实测的电流值就越小；因此若基准值-实测值≥偏差值，则判定本次下行箕斗中的矿料未完全卸空。
针对箕斗-平衡锤提升，卸空的箕斗与平衡锤基本平衡，相当于空载提升，首绳张力差值较小，匀速阶段主回路的电流值为空载电流，因此，取空载电流值作为基准值；在实际生产过程中，将已卸料箕斗在固定区间内运行时所检测的主回路电流求取平均值作为实测值；如果下行箕斗未卸空，首绳的张力差反而加大，箕斗剩余的矿料越多，首绳张力差越大，实测的电流值越大；因此当实测值-基准值≥偏差值，则判定本次下行箕斗中的矿料未完全卸空。
针对单箕斗提升，卸空的箕斗相当于空载提升，首绳张力差值较小，匀速阶段主回路的电流值为空载电流，因此，取空载电流值作为基准值，在实际生产过程中，将已卸料箕斗在固定区间内运行时所检测的主回路电流求取平均值作为实测值；如果下行箕斗未卸空，首绳的张力差反而加大，箕斗剩余的矿料越多，首绳张力差越大，实测的电流值越大；因此当实测值-基准值≥偏差值，则判定本次下行箕斗中的矿料未完全卸空。
偏差值是人为设定的，以提升系统中最小过载能力的部件的过载系数为选取原则，通常以电动机额定电流值的百分比进行取值。
所述的位置检测元件为矿用浇封型磁感应限位开关或矿用本安型限位开关；所述的矿用浇封型磁感应限位开关或矿用本安型限位开关为上下设置的两个，两个矿用浇封型磁感应限位开关或矿用本安型限位开关构成对提升机主回路电流进行检测的区间；所述的矿用浇封型磁感应限位开关或矿用本安型限位开关设置在井筒中或设置在机械式深度指示器上，根据限位开关或行程开关的动作情况检测箕斗进、出这个所设定的固定区间，机械式深度指示器通过机械传动机构与提升机的主轴相连，用于指示箕斗的实际位置。
所述的位置检测元件为位置传感器，所述的位置传感器间接测量箕斗的位置，检测箕斗进、出这个所设定的区间，位置传感器通过机械传动机构与提升机的转动部件相连，将位置变成脉冲信号，通过对脉冲进行计数，能够计算出箕斗在井筒中的位置。
所述的位置检测元件为一个矿用浇封型磁感应限位开关或矿用本安型限位开关与一个位置感器的结合，由所述的矿用浇封型磁感应限位开关或矿用本安型限位开关检测箕斗进入所设定的区间后，再由位置传感器对采样读取提升机主回路电流的次数进行计数，采样的次数到达预定的数目，就相当于箕斗出了设定区间。
定重计量斗的实际载量作为提升机起动电流预给、闸控装置松闸和停车紧闸过程的自动控制和提升产量统计的依据，提升机的起动和停车过程更加平稳并进一步提高提升系统的自动化能力和管理水平。
所述的主控制器和辅控制器可以是可编程控制器即PLC或是任何总线型式的工业计算机；装载站控制器可以是与主、辅控制器同类型PLC或计算机，或是PLC和计算机的远程控制模块；针对由固定卸载曲轨对箕斗进行卸载的，在箕斗卸载过程中，不需要任何控制；针对直轨并由液动（气动）机构进行卸载的，需要卸载操作控制，由于逻辑控制相对简单，可设置远程控制模块，该远程控制模块既可隶属于装载站控制器，也可直接隶属于操作控制系统的主控制器，所述的卸载用远程控制模块设置在矿用防爆兼本质安全型卸载站可编程控制箱中。
所述的变频器是数字化低压变频器、数字化中压变频器、数字化高压变频器、数字化高压电机转子变频器；其输入电压与中国标准供电电压等级相匹配，可以是：10kV、6kV、3kV、1140V、660V或380V，其输出电压与矿用防爆交流电动机的定子额定电压或转子额定电压相匹配。
所述的滤波器和变频器，根据变频器功率和电压的大小，按照线路的合理布局，可分别封装在数个防爆箱体中，即：矿用隔爆型滤波器箱可以是一个或数个，矿用隔爆兼本安型变频器箱也可以是一个或数个。
所述的具有确保箕斗卸空功能的提升矿用防爆变频控制系统适用于煤矿井下或盲井中使用的立井摩擦式多绳提升系统、立井或斜井缠绕式单绳提升系统，可以是双箕斗提升、箕斗-平衡锤提升，或是单箕斗提升。
本发明提出的具有确保箕斗卸空功能的提升矿用防爆变频控制系统，将包括矿用防爆提升机和装载站在内的提升系统的控制进行一体化设计，实现主、辅控制器和装载站控制器间的多信息双向交流，避免了箕斗在未卸空的状态下再次装载，提高矿用防爆提升系统的安全生产能力；消除了因箕斗装载过程所需的提升间歇时间，提高了生产效率；矿用防爆提升机的起动和停车过程更加平稳并进一步提高了提升系统的自动化控制能力和矿井管理水平，具有明显的技术创新和实用价值。
附图说明
图1为本发明的原理框图。
图1中，1、主控制器，1-2、辅控制器，2、装载站控制器，3、矿用隔爆型显示屏， 3-1、矿用本安型操作台，4、变频器，5、矿用本安型编码器和转速传感器，6、矿用浇封型磁感应限位开关或矿用本安型限位开关，7、矿用浇封型磁感应限位开关或矿用本安型限位开关，8、矿用隔爆型电源箱，9、矿用隔爆型滤波器箱，10、矿用防爆交流电动机，11、矿用防爆提升机（含：减速器、卷筒、闸控装置、压力和温度传感器，等）。
图2为本发明的提升控制装置针对双箕斗提升情况实现确保箕斗卸空的流程框图。
图3为本发明的提升控制装置针对箕斗-平衡锤或单箕斗提升情况实现确保箕斗卸空的流程框图。
图2、3中， I0、 电流基准值，在下行箕斗完全卸空、上行箕斗额定装载或平衡锤额定配重的情况下，箕斗处于设定的区间内，连续采样读取提升机供电的主回路电流，并求取电流的平均值，将这个电流平均值作为基准值，针对双箕斗提升，基准值为满载电流值，针对箕斗-平衡锤或单箕斗提升，基准值为空载电流值；I1 、 电流实测值，在实际生产过程中，箕斗处于相同的设定区间内，同样连续采样读取的电流，也求取电流的平均值，将这个电流的平均值作为实测值；Id、允许偏差值，将实测值与基准值相比较，所允许最大的偏差范围。
具体实施方式
结合附图对本发明实施例加以说明：
如图1所示，一种具有确保箕斗卸空功能的提升矿用防爆变频控制系统，所述的防爆变频控制系统包括用于对提升系统的运行过程进行自动控制的矿用防爆型提升电控装置、用于为矿用防爆交流电动机供电、对矿用防爆提升机的运行速度进行调节和控制的矿用防爆兼本安型四象限变频调速装置和用于对提升控制装置的运行过程实施操作及监视的矿用防爆型监控装置；所述的矿用防爆型提升电控装置包括主控制器1、辅控制器1-2、装载站控制器2、安装在防爆提升机上的传感器以及检测箕斗实际位置的位置检测元件；所述的矿用防爆兼本安型四象限变频调速装置包括与与供电电源相连通的电源箱、与电源箱连通的滤波器和与滤波器连通的变频器，所述的变频器与电动机相连，所述的电动机为矿用防爆交流电动机，通过轴与提升机相连，为提升机提供动力；所述的矿用防爆型监控装置由矿用本安型操作台3-1和矿用隔爆型显示屏3构成；所述的主控制器1、辅控制器1-2设置在矿用防爆兼本质安全型可编程控制箱内并且相连；所述的装载站控制器2设置在矿用防爆兼本质安全型装载站可编程控制箱内；所述的电源箱为矿用防爆型电源箱8；所述的滤波器设置在矿用防爆型滤波器箱9内；所述的变频器4设置在矿用防爆兼本质安全型变频器箱内；所述的矿用防爆兼本质安全型变频器箱内的变频器4、矿用本安型操作台3-1、矿用隔爆型显示屏3分别与矿用防爆兼本质安全型可编程控制箱内的主控制器1相连通；在已卸料箕斗的下行区间内设置固定区间，所述的固定区间由位置检测元件构成；对应所述的固定区间设置用于在已卸空箕斗进入固定区间时对矿用防爆提升机主回路的电流进行检测的电流检测装置；电流检测装置将已卸料箕斗在固定区间内运行时所检测的提升机主回路的电流值送至主控制器，求取平均值作为实测值，将已完全卸空箕斗在设定区间内提升机主回路的电流值作为基准值，存在矿用防爆型提升电控装置的主控制器中；由主控制器对实测值与内存在主控制器内的基准值进行比较，若实测值与基准值的差值大于等于所设定的偏差值，则判定已卸料箕斗未卸空，辅控制器对主控制器控制的正确性进行监视；若已卸料箕斗未卸空，与主控制器相连通的装载站控制器输出指令使与装载站控制器连通的计量斗闸门关闭，使闸门不能打开暂停装载的操作，使已卸料箕斗进入井底不再装载，继续上行进行第二次卸载，重复上述工作程序直至已卸料箕斗卸空，而对井口的卸载操作不加以限制，同时，主控制器将已卸料箕斗未卸空的信号输送至与主控制器相连通的矿用防爆型监控装置，使矿用本安型操作台、矿用隔爆型显示屏通过声、光、字或字幕预警，给司机以警示。
针对双箕斗提升，首绳张力差相当于箕斗的满载重量，匀速阶段主回路的电流值为满载电流值，因此，取满载电流值作为基准值，通常，基准值不大于电动机的额定电流；在实际生产过程中，将已卸料箕斗在固定区间内运行时所检测的提升机主回路电流求取平均值作为实测值；如果下行箕斗未卸空，由于未空箕斗中矿料的平衡作用，首绳的张力差减小了，提升机主回路的电流值就变小，如果未空箕斗中剩余矿料越多，实测的电流值就越小；因此若基准值-实测值≥偏差值，则判定本次下行箕斗中的矿料未完全卸空。
针对箕斗-平衡锤提升，卸空的箕斗与平衡锤基本平衡，相当于空载提升，首绳张力差值较小，匀速阶段主回路的电流值为空载电流，因此，取空载电流值作为基准值；在实际生产过程中，将已卸料箕斗在固定区间内运行时所检测的主回路电流求取平均值作为实测值；如果下行箕斗未卸空，首绳的张力差反而加大，箕斗剩余的矿料越多，首绳张力差越大，实测的电流值越大；因此当实测值-基准值≥偏差值，则判定本次下行箕斗中的矿料未完全卸空。
针对单箕斗提升，卸空的箕斗相当于空载提升，首绳张力差值较小，匀速阶段主回路的电流值为空载电流，因此，取空载电流值作为基准值，在实际生产过程中，将已卸料箕斗在固定区间内运行时所检测的主回路电流求取平均值作为实测值；如果下行箕斗未卸空，首绳的张力差反而加大，箕斗剩余的矿料越多，首绳张力差越大，实测的电流值越大；因此当实测值-基准值≥偏差值，则判定本次下行箕斗中的矿料未完全卸空。
偏差值是人为设定的，以提升系统中最小过载能力的部件的过载系数为选取原则，通常以电动机额定电流值的百分比进行取值。
所述的位置检测元件为矿用浇封型磁感应限位开关或矿用本安型限位开关；所述的矿用浇封型磁感应限位开关或矿用本安型限位开关为上下设置的两个，两个矿用浇封型磁感应限位开关或矿用本安型限位开关构成对提升机主回路电流进行检测的区间；所述的矿用浇封型磁感应限位开关或矿用本安型限位开关设置在井筒中或设置在机械式深度指示器上，根据限位开关或行程开关的动作情况检测箕斗进、出这个所设定的固定区间，机械式深度指示器通过机械传动机构与提升机的主轴相连，用于指示箕斗的实际位置。
所述的位置检测元件为位置传感器，所述的位置传感器间接测量箕斗的位置，检测箕斗进、出这个所设定的区间，位置传感器通过机械传动机构与提升机的转动部件相连，将位置变成脉冲信号，通过对脉冲进行计数，能够计算出箕斗在井筒中的位置。
所述的位置检测元件为一个矿用浇封型磁感应限位开关或矿用本安型限位开关与一个位置感器的结构，由所述的矿用浇封型磁感应限位开关或矿用本安型限位开关检测箕斗进入所设定的区间后，再由位置传感器对采样读取提升机主回路电流的次数进行计数，采样的次数到达预定的数目，就相当于箕斗出了设定区间。
定重计量斗的实际载量作为提升机起动电流预给、闸控装置松闸和停车紧闸过程的自动控制和提升产量统计的依据，提升机的起动和停车过程更加平稳并进一步提高提升系统的自动化能力和管理水平。
所述的主控制器和辅控制器可以是可编程控制器即PLC或是任何总线型式的工业计算机；装载站控制器可以是与主、辅控制器同类型PLC或计算机，或是PLC和计算机的远程控制模块；针对由固定卸载曲轨对箕斗进行卸载的，在箕斗卸载过程中，不需要任何控制；针对直轨并由液动（气动）机构进行卸载的，需要卸载操作控制，由于逻辑控制相对简单，可设置远程控制模块，该远程控制模块既可隶属于装载站控制器，也可直接隶属于操作控制系统的主控制器，所述的卸载用远程控制模块设置在矿用防爆兼本质安全型卸载站可编程控制箱中。
所述的变频器是数字化低压变频器、数字化中压变频器、数字化高压变频器、数字化高压电机转子变频器；其输入电压与中国标准供电电压等级相匹配，可以是：10kV、6kV、3kV、1140V、660V或380V，其输出电压与矿用防爆交流电动机的定子额定电压或转子额定电压相匹配。
所述的滤波器和变频器，根据变频器功率和电压的大小，按照线路的合理布局，可分别封装在数个防爆箱体中，即：矿用隔爆型滤波器箱可以是一个或数个，矿用隔爆兼本安型变频器箱也可以是一个或数个。
所述的具有确保箕斗卸空功能的提升矿用防爆变频控制系统适用于煤矿井下或盲井中使用的立井摩擦式多绳提升系统、立井或斜井缠绕式单绳提升系统，可以是双箕斗提升、箕斗-平衡锤提升，或是单箕斗提升。
请结合图2流程框图，说明本发明所提出的具有确保箕斗卸空功能的提升控制装置实现确保箕斗将矿料卸空的过程，以变频器驱动的双箕斗提升为例，分成19个主要流程。
流程0-3，提升机11运行要满足的准备和闭锁条件。提升系统各环节包括机械、液压、控制以及装卸载系统处于正常待运行状态下，主控制器1接收到来自装载站控制器2的关于计量斗“卸空”信号，在选择“自动”运行方式下，主控制器1直接将运行信号和速度给定信号提供给变频器4，变频器4解除封锁并吸收供电电源的交流电流同时输出驱动电流供给电动机10，电动机10建立力矩；同时，主控制器1根据装载站控制器2传送来的箕斗载重量的信号通过控制提升机11的闸控装置和变频器4的输出电流预给，提升机11的闸控装置柔性松闸自动平稳启动，箕斗加速运行，装于提升机11轴端的位置和速度传感器5反映箕斗的位置和运行速度，主控制器1将箕斗的位置和速度信号以网络通讯型式传递给监控系统3，通过安装在操作台3-1台面上的仪表、信号灯和工业计算机的显示器，显示箕斗的运行全过程，司机根据显示情况进行监控；在选择“手动”和“半自动”运行方式下，主控制器1除了接收到来自装载站控制器2的关于计量斗“卸空”信号外，还得根据司机开车指令，才能执行让提升机11运行的指令。
如果没有发现箕斗未卸空的情况，箕斗到达停车位置后自动进行下一个提升过程。
流程4-9，在预设的区间内，主控制器1采样读取变频器4的输出电流即电动机的电流值。根据安装在提升机11主轴轴端的位置和速度传感器5，主控制器1实时检测箕斗的位置和速度，箕斗一旦进入安装在深度指示器上或井筒中间的上限位开关6、下限位开关7所预先设定的区间，按主控制器1中程序循环执行顺序连续采样读取变频器4的输出电流，读取的条件是提升机11处于全松闸和匀速运行状态，并在箕斗离开预设区间的时候，求取电流的平均值。以上限位开关6、下限位开关7所设定的电流采样读取区间，处于以两箕斗交锋处为中心点的对称区域内；在这个区间内，提升机11处于全松闸状态，箕斗处于匀速运行阶段，其它因素影响小，变频器4的输出电流值即电动机电流值能够较准确地反映箕斗的负载情况。
流程10，主控制器1根据箕斗在预设区间内采样读取变频器4的输出电流值，对箕斗卸空情况作出判定。满足数学不等式：（基准值I0 -实测值I1）的绝对值≥允许偏差值Id，则判定本次下行箕斗未完全卸空。允许偏差值Id根据箕斗实际提升情况确定，实用中，通常取Id为电动机额定电流值的百分之十左右，电动机的额度电流值从电动机的铭牌或图样资料中可以获取。
流程11-13，在检测到箕斗未完全卸空的状态下，本发明的提升控制装置要采取的必要措施。首先保持提升机11以现有的状态继续运行，监控系统3发出声、光、字或字幕警示，提醒司机注意；同时，主控制器1通过网络通讯的型式将有箕斗未卸空的信息传递给装载站控制器2，装载站控制器2封锁计量斗闸门，让计量斗闸门不能打开，暂停装矿料操作。未卸空箕斗进入装载区间，因为计量斗的闸门暂停打开，不能再次装载，上行箕斗进入井口的卸载区间进行正常的卸载。在这过程中，监控系统3中的辅控制器封锁了 “自动”运行方式，箕斗到位后不能自动反向提升，以增加卸载时间，确保上行箕斗卸空。
流程14-15，提升机11将未卸空箕斗提升至井口进行卸载。提升机11停稳且上行箕斗卸空后，司机选择非“自动”即“半自动”或“手动”运行方式，提升机11反向运行，未空箕斗上行，进入卸载区间进行卸载。实用证明，剩余的矿料在箕斗中经过运行过程的颠簸震动及晃动，已落到箕斗的底部卸载口位置，不至于继续“黏”在箕斗内壁上，再次卸载的过程确保箕斗彻底卸空。即使还未卸空，继续上述流程，直至彻底卸空。
流程16-18，在箕斗完全卸空之后，箕斗恢复正常装载及提升的过程。包括，监控系统3解除声、光、字或字幕的警示、装载站控制器2解除计量斗的闸门闭锁，箕斗可以正常装载，根据实际情况提升机11可以选择“自动”方式运行。
在整个流程中，辅控制器对主控制器控制的正确性进行监视。
图3是以变频器驱动的箕斗-平衡锤或单箕斗提升控制装置，实现确保箕斗将矿料卸空的典型流程，与图2实施例不同之处在于：仅在箕斗下行的过程中进行电流读取采样和箕斗卸空判定，基准值取空载电流值；采取软、硬件结合的方式设置电流采样读取区间，装于井筒中或深度指示器上的限位开关（如：图1中的6）动作表示箕斗进入区间，在采样读取变频器电流的同时，对采样的次数进行计数，当采样次数达到预设的数目，将读取采样的电流值求取平均值；如果，检测到箕斗处于未卸空状态，手动提前减速中途停车，然后，以手动的运行方式将箕斗提升至井口进行再次卸载，直至箕斗彻底卸尽。
实施例中，箕斗卸载均由固定的卸载曲轨进行，不需要任何电气控制。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，本发明的保护范围并不局限于此，任何基于本发明技术方案上的等效变换均属于本发明保护范围之内。
Claims (10)
1.一种具有确保箕斗卸空功能的提升矿用防爆变频控制系统，所述的防爆变频控制系统包括用于对提升系统的运行过程进行自动控制的矿用防爆型提升电控装置、用于为矿用防爆交流电动机供电、对矿用防爆提升机的运行速度进行调节和控制的矿用防爆兼本安型四象限变频调速装置和用于对提升控制装置的运行过程实施操作及监视的矿用防爆型监控装置；所述的矿用防爆型提升电控装置包括主控制器（1）、辅控制器（1-2）、装载站控制器（2）、安装在矿用防爆提升机（11）上的传感器以及检测箕斗实际位置的位置检测元件；所述的矿用防爆兼本安型四象限变频调速装置包括与与供电电源相连通的电源箱、与电源箱连通的滤波器和与滤波器连通的变频器（4），所述的变频器与矿用防爆交流电动机（10）相连，所述的矿用防爆交流电动机（10）通过轴与矿用防爆提升机（11）相连；其特征在于：所述的矿用防爆型监控装置由矿用本安型操作台和矿用隔爆型显示屏构成；所述的主控制器（1）、辅控制器（1-2）设置在矿用防爆兼本质安全型可编程控制箱内并且相连；所述的装载站控制器（2）设置在矿用防爆兼本质安全型装载站可编程控制箱内；所述的电源箱为矿用防爆型电源箱（8）；所述的滤波器设置在矿用防爆型滤波器箱（9）内；所述的变频器（4）设置在矿用防爆兼本质安全型变频器箱内；所述的变频器（4）、矿用本安型操作台（3）、矿用隔爆型显示屏（3-1）分别与矿用防爆兼本质安全型可编程控制箱内的主控制器（1）相连通；在已卸料箕斗的下行区间内设置固定区间，所述的固定区间由位置检测元件构成；对应所述的固定区间设置用于在已卸空箕斗进入固定区间时对矿用防爆提升机主回路的电流进行检测的电流检测装置；电流检测装置将已卸料箕斗在固定区间内运行时所检测的提升机主回路的电流值送至主控制器，求取平均值作为实测值，将已完全卸空箕斗在设定区间内提升机主回路的电流值作为基准值，存在矿用防爆型提升电控装置的主控制器中；由主控制器对实测值与内存在主控制器内的基准值进行比较，若实测值与基准值的差值大于等于所设定的偏差值，则判定已卸料箕斗未卸空；若已卸料箕斗未卸空，与主控制器相连通的装载站控制器输出指令使与装载站控制器连通的计量斗闸门关闭，使闸门不能打开暂停装载的操作，使已卸料箕斗进入井底不再装载，继续上行进行第二次卸载，重复上述工作程序直至已卸料箕斗卸空，而对井口的卸载操作不加以限制，同时，主控制器将已卸料箕斗未卸空的信号输送至与主控制器相连通的矿用防爆型监控装置，使矿用本安型操作台、矿用隔爆型显示屏通过声、光、字或字幕预警，给司机以警示；辅控制器始终对主控制器控制的正确性进行监视。
2.根据权利要求1所述的一种具有确保箕斗卸空功能的提升矿用防爆变频控制系统，其特征在于：针对双箕斗提升，首绳张力差相当于箕斗的满载重量，匀速阶段主回路的电流值为满载电流值，因此，取满载电流值作为基准值，通常，基准值不大于电动机的额定电流；在实际生产过程中，将已卸料箕斗在固定区间内运行时所检测的提升机主回路电流求取平均值作为实测值；如果下行箕斗未卸空，由于未空箕斗中矿料的平衡作用，首绳的张力差减小了，提升机主回路的电流值就变小，如果未空箕斗中剩余矿料越多，实测的电流值就越小；因此若基准值-实测值≥偏差值，则判定本次下行箕斗中的矿料未完全卸空。
3.根据权利要求1所述的一种具有确保箕斗卸空功能的提升矿用防爆变频控制系统，其特征在于：针对箕斗-平衡锤提升，卸空的箕斗与平衡锤基本平衡，相当于空载提升，首绳张力差值较小，匀速阶段主回路的电流值为空载电流，因此，取空载电流值作为基准值；在实际生产过程中，将已卸料箕斗在固定区间内运行时所检测的主回路电流求取平均值作为实测值；如果下行箕斗未卸空，首绳的张力差反而加大，箕斗剩余的矿料越多，首绳张力差越大，实测的电流值越大；因此当实测值-基准值≥偏差值，则判定本次下行箕斗中的矿料未完全卸空。
4.根据权利要求1所述的一种具有确保箕斗卸空功能的提升矿用防爆变频控制系统，其特征在于：针对单箕斗提升，卸空的箕斗相当于空载提升，首绳张力差值较小，匀速阶段主回路的电流值为空载电流，因此，取空载电流值作为基准值，在实际生产过程中，将已卸料箕斗在固定区间内运行时所检测的主回路电流求取平均值作为实测值；如果下行箕斗未卸空，首绳的张力差反而加大，箕斗剩余的矿料越多，首绳张力差越大，实测的电流值越大；因此当实测值-基准值≥偏差值，则判定本次下行箕斗中的矿料未完全卸空。
5.根据权利要求1所述的一种具有确保箕斗卸空功能的提升矿用防爆变频控制系统，其特征在于：所述的位置检测元件为矿用浇封型磁感应限位开关或矿用本安型限位开关；所述的矿用浇封型磁感应限位开关或矿用本安型限位开关为上下设置的两个，两个矿用浇封型磁感应限位开关或矿用本安型限位开关构成对提升机主回路电流进行检测的区间；所述的矿用浇封型磁感应限位开关或矿用本安型限位开关设置在井筒中或设置在机械式深度指示器上，根据限位开关或行程开关的动作情况检测箕斗进、出这个所设定的固定区间，机械式深度指示器通过机械传动机构与提升机的主轴相连，用于指示箕斗的实际位置。
6.根据权利要求1所述的一种具有确保箕斗卸空功能的提升矿用防爆变频控制系统，其特征在于：所述的位置检测元件为位置传感器，所述的位置传感器间接测量箕斗的位置，检测箕斗进、出这个所设定的区间，位置传感器通过机械传动机构与提升机的转动部件相连，将位置变成脉冲信号，通过对脉冲进行计数，能够计算出箕斗在井筒中的位置。
7.根据权利要求1所述的一种具有确保箕斗卸空功能的提升矿用防爆变频控制系统，其特征在于：所述的位置检测元件为一个矿用浇封型磁感应限位开关或矿用本安型限位开关与一个位置感器的结合，由所述的矿用浇封型磁感应限位开关或矿用本安型限位开关检测箕斗进入所设定的区间后，再由位置传感器对采样读取提升机主回路电流的次数进行计数，采样的次数到达预定的数目，就相当于箕斗出了设定区间。
8.根据权利要求1所述的一种具有确保箕斗卸空功能的提升矿用防爆变频控制系统，其特征在于：所述的主控制器和辅控制器可以是可编程控制器即PLC或是任何总线型式的工业计算机；装载站控制器可以是与主、辅控制器同类型PLC或计算机，或是PLC和计算机的远程控制模块；针对由固定卸载曲轨对箕斗进行卸载的，在箕斗卸载过程中，不需要任何控制；针对直轨并由液动（气动）机构进行卸载的，需要卸载操作控制，由于逻辑控制相对简单，可设置远程控制模块，该远程控制模块既可隶属于装载站控制器，也可直接隶属于操作控制系统的主控制器，所述的卸载用远程控制模块设置在矿用防爆兼本质安全型卸载站可编程控制箱中。
9.根据权利要求1所述的一种具有确保箕斗卸空功能的提升矿用防爆变频控制系统，其特征在于：所述的变频器是数字化低压变频器、数字化中压变频器、数字化高压变频器、数字化高压电机转子变频器；其输入电压与中国标准供电电压等级相匹配，可以是：10kV、6kV、3kV、1140V、660V或380V，其输出电压与矿用防爆交流电动机的定子额定电压或转子额定电压相匹配。
10.根据权利要求1所述的一种具有确保箕斗卸空功能的提升矿用防爆变频控制系统，其特征在于：所述的滤波器和变频器，根据变频器功率和电压的大小，按照线路的合理布局，可分别封装在数个防爆箱体中，即：矿用隔爆型滤波器箱可以是一个或数个，矿用隔爆兼本安型变频器箱也可以是一个或数个。
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