CN102636240B - 一种用于煤矿提升的定量装载方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于煤矿提升的定量装载方法及系统，系统包括给煤机、皮带机、定量仓和控制器，控制器包括微处理器，控制器连接给煤机和皮带机，在定量仓的底部设置有称重传感器，称重传感器连接控制器，在定量仓的内部设置有用于检测定量仓的装载高度的定容传感器，定容传感器连接控制器；给煤机的驱动电机配置有用于检测其工作电流的电流传感器，电流传感器连接微处理器。本发明中，当称重传感器出现较大误差时，通过软件定时或定容传感器能够保证不会出现过载或井底堆煤现象。本发明同时融入了定重、定容和定时三种定量装载方式，保证了装载和提升的安全进行，能够最大程度地减小事故带来的损失，最大程度地保证煤矿的产煤量。

Description

一种用于煤矿提升的定量装载方法及系统

技术领域

本发明与煤矿使用的在立井提升中将地下煤炭向地面输送的提升箕斗设备有关，尤其是一种应用于提升箕斗设备的定量装载方法，以及定量装载系统。

背景技术

煤炭生产的各环节中，矿井井筒是井工采煤工艺中的地面与井下间的唯一通道，被形象地称之为“矿井咽喉”。在立井提升中地下煤炭向地面输送均由提升箕斗设备完成，因此，确保提升设备安全生产和提高效率，是煤矿生产的关键。箕斗中的煤装载过多后可能会出现提升机过载、断绳、井底堆煤等严重影响煤炭生产的事故，甚至发生损坏井筒等严重事故。为在安全生产前提下最大发挥运煤装置提升箕斗的最佳装载量，并确保不超载；同时为准确提供煤炭总产量；并实现主井装载工作的自动化，提高提升效率，降低能耗，必须采用箕斗定量装载技术。

国内广泛采用的自动称重设备有定量仓式和定量运输机两种。先将煤从井下煤仓装入定量仓内或定量运输机承载体上，通过安装于支撑定量仓体或运输机承载体的称重传感器，将重量信号转变为电信号，再经过放大、滤波、A/D转换，最后通过处理器进行数据处理，完成动态称量，并显示称重结果；当称重结果达到给定值后自动发出信号，控制输煤装置(给煤机和皮带机)停止装煤，并在提升箕斗到位后，将定量仓或定量运输机中的煤炭卸载到箕斗，完成箕斗定量装载。

由于矿井下，特别是定量仓和定量运输机处于井下，环境极为恶劣，有甲烷、淋水、煤泥长年不断，而且由于给煤机、皮带机、各种启停开关等引起的电磁干扰较大；同时称重传感器长期承受较大冲击载荷，所以，对称重传感器性能要求很高，不仅要求符合防爆规程，而且需要选择适用恶劣环境，能承受一定重量的冲击负荷，能长期承载并保持性能稳定，及有效抗干扰的称重系统。

目前国内煤矿实践表明，称重传感器使用一段时间后，零漂显著，称量误差大，液压件密封泄漏，性能稳定性不好，寿命较短，根据统计结果平均寿命不到一年，有的仅维持几个月。当遇到以上现象时，称重传感器不准确，给煤机和皮带机会向定量仓内或定量运输机承载体上持续装煤，容易导致井底堆煤事故，影响生产。严重的会出现提升过程中的断绳事故，箕斗高速坠落将井筒底部冲毁，需长时间维修才能恢复生产，严重影响产量。装载环节中，这种单纯的称重定量方法存在一定的安全隐患。

由此可见，现有技术中的应用于提升箕斗设备的定量装载方法及系统还有待于进一步改进。

发明内容

本发明的任务在于解决现有技术中应用于提升箕斗设备的定量装载方法及系统存在的技术缺陷，提供一种用于煤矿提升的定量装载方法，以及一种定量装载系统。

其技术解决方案是：

一种用于煤矿提升的定量装载方法，包括如下步骤：

a在每次向定量仓装煤过程中，检测定量仓的装载重量，当定量仓内的装煤达到设定重量时，作出第一停机指令，停止向定量仓装煤；

b在向定量仓装煤过程中，同时检测定量仓的装载高度，当定量仓的装煤达到设定高度时，在步骤a尚未作出第一停机指令的情形下，作出第二停机指令，停止向定量仓装煤；和/或

c在向定量仓装煤过程中，同时检测给煤机驱动电机的工作电流，以此为依据计算装载时间，当定量仓的装载时间超过设定装载时间时，在步骤a和/或b尚未作出第一、第二停机指令的情形下，即刻作出第三停机指令，停止向定量仓装煤。

上述步骤b或步骤c中，在作出第二停机指令或作出第三停机指令时，自动计数，用以判断用于检测定量仓装载重量的称重传感器是否出现故障，此过程中如果出现控制器作出第一停机指令之情形，则计数器自动复位，重新开始计数，当计数达到设定数值时，作出称重传感器故障报警信号。

在作出称重传感器故障报警信号后，自动切换至仅执行步骤b和/或步骤c。

一种用于煤矿提升的定量装载系统，包括给煤机、皮带机、定量仓和控制器，控制器包括微处理器，控制器连接给煤机和皮带机，在定量仓的底部设置有用于检测定量仓装载重量的称重传感器，称重传感器连接控制器，在定量仓的内部设置有用于检测定量仓的装载高度的定容传感器，定容传感器连接控制器。

上述给煤机的驱动电机配置有用于检测其工作电流的电流传感器，电流传感器连接微处理器。

上述称重传感器固定在位于定量仓下方的传感器支座上，定量仓的外底部置于称重传感器上；上述定容传感器为水银开关，水银开关通过位于定量仓顶部的传感器悬挂支架吊系在定量仓内部，水银开关在垂直悬挂时处于闭合状态，在被定量仓内的装煤顶起倾斜时转换至断开状态。

上述定量装载系统，在每次向定量仓装煤过程中，由称重传感器检测定量仓的装载重量，当定量仓内的装煤达到设定重量时，由控制器作出第一停机指令，皮带机停止向定量仓装煤；在向定量仓装煤过程中，同时由定容传感器检测定量仓的装载高度，当定量仓的装煤达到设定高度时，由控制器作出第二停机指令，皮带机停止向定量仓装煤。

在向定量仓装煤过程中，同时由电流传感器检测给煤机驱动电机的工作电流，由微处理器以此为依据计算装载时间，当定量仓的装载时间超过设定装载时间时，由控制器作出第三停机指令，皮带机停止向定量仓装煤；在控制器作出第二或第三停机指令时，由控制器的计数器自动计数，此过程中如果出现控制器作出第一停机指令之情形，则计数器自动复位，重新开始计数，当计数器的计数达到设定数值时，由控制器作出称重传感器故障报警信号，同时自动转换为定容传感器和/或电流传感器工作模式，控制给煤机和皮带机自动运行。

本发明具有以下有益技术效果：

1、本发明中，当称重传感器出现较大误差时，通过装载系统的软件定时或定容传感器能够保证不会出现过载或井底堆煤现象。

2、本发明中，当称重传感器失效后，依然能够实现装载的自动控制，并能够报警提示称重传感器故障。

3、本发明中，装载系统的软件定时能够保证称重传感器失效后的提煤量与传感器失效前的提煤量差别不大，保证煤炭产量和主井的提升效率。

本发明同时融入了定重、定容和定时三种定量装载方式，保证了装载和提升的安全进行，能够最大程度地减小事故带来的损失，最大程度地保证煤矿的产煤量。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步说明：

图1为本发明中的定量装载系统一种实施方式的结构原理示意图，主要示出了井下煤仓、给煤机、皮带机以及定量仓之间的位置关系。

图2为本发明中的定量装载系统一种实施方式的结构原理示意图，仅示出了定量仓及个别相关部件。

图3示出本发明中的一种给煤机驱动电机工作电流与装载时间之间的关系。

图4示出了本发明中的一种控制流程图。

具体实施方式

一种用于煤矿提升的定量装载方法，包括如下步骤：

a在每次向定量仓装煤过程中，检测定量仓的装载重量，当定量仓内的装煤达到设定重量时，作出第一停机指令，停止向定量仓装煤；

b在向定量仓装煤过程中，同时检测定量仓的装载高度，当定量仓的装煤达到设定高度时，在步骤a尚未作出第一停机指令的情形下，作出第二停机指令，停止向定量仓装煤；和/或

c在向定量仓装煤过程中，同时检测给煤机驱动电机的工作电流，以此为依据计算装载时间，当定量仓的装载时间超过设定装载时间时，在步骤a和/或b尚未作出第一、第二停机指令的情形下，作出第三停机指令，停止向定量仓装煤。

上述步骤b或步骤c中，在作出第二停机指令或作出第三停机指令时，自动计数，用以判断用于检测定量仓装载重量的称重传感器是否出现故障。此过程中如果出现控制器作出第一停机指令之情形，则计数器自动复位，重新开始计数。即在连续出现控制器作出第二停机指令或第三停机指令的情形下，计数器连续自动计数，否则计数器复位，重新开始计数。当计数达到设定数值时，作出称重传感器故障报警信号。

在作出称重传感器故障报警信号后，自动切换至仅执行步骤b和/或步骤c。

结合图1、图2、图3与图4，一种用于煤矿提升的定量装载系统，包括给煤机6、皮带机7、定量仓1和控制器，控制器包括微处理器，控制器连接给煤机和皮带机，在定量仓的底部设置有用于检测定量仓装载重量的称重传感器2，称重传感器连接控制器，在定量仓的内部设置有用于检测定量仓的装载高度的定容传感器3，定容传感器连接控制器。

上述给煤机的驱动电机配置有用于检测其工作电流的电流传感器，电流传感器连接微处理器。

上述称重传感器固定在位于定量仓下方的传感器支座4上，定量仓的外底部置于称重传感器上。上述定容传感器为水银开关，水银开关通过位于定量仓顶部的传感器悬挂支架5吊系在定量仓内部，水银开关在垂直悬挂时处于闭合状态，在定量仓内装煤顶起倾斜时转换断开状态；在装煤量未到设定高度时，定容传感器垂直悬挂，为闭合状态。当煤装到定容传感器位置时，定容传感器倾斜，变为断开状态，由水银开关的闭合、断开状态就可判断所装的煤是否到达限定高度位置；根据不同煤矿主井提升的实际情况，可设置不同高度的限定位置。

上述定量装载系统，当井底煤仓8的煤通过给煤机下落到装煤皮带机上后，再由皮带机装向定量仓，定量仓底部的称重传感器实时反映目前的煤重，当煤重达到设定值后，停给煤机和皮带机，当主井提升的箕斗到达井底位置后，定量仓门打开，直到定量仓空仓后关闭定量仓门(由于定量仓存在自重，该空仓值也需设定)，等待下次的装煤操作。

上述定量装载系统，在每次向定量仓装煤过程中，由称重传感器检测定量仓的装载重量，当定量仓内的装煤达到设定重量时，由控制器作出第一停机指令，皮带机停止向定量仓装煤；在向定量仓装煤过程中，同时由定容传感器检测定量仓的装载高度，当定量仓的装煤达到设定高度时，由控制器作出第二停机指令，皮带机停止向定量仓装煤。

在向定量仓装煤过程中，同时由电流传感器检测给煤机驱动电机的工作电流，由微处理器以此为依据计算装载时间，当定量仓的装载时间超过设定装载时间时，由控制器作出第三停机指令，皮带机停止向定量仓装煤；在控制器作出第二或第三停机指令时，由控制器的计数器自动计数，当计数器的计数达到设定数值时，由控制器作出称重传感器故障报警信号。此过程中如果出现控制器作出第一停机指令之情形，则计数器自动复位，重新开始计数。即在连续出现控制器作出第二停机指令或第三停机指令的情形下，计数器连续自动计数，否则计数器复位，重新开始计数。在作出称重传感器故障报警信号后，自动转换为定容传感器和/或电流传感器工作模式，控制给煤机和皮带机自动运行。

上述有关技术内容再进一步说明如下：

井底煤仓中的煤是通过给煤机传送到皮带机的，给煤机的给煤量直接影响到皮带机上的煤量。当给煤机上有煤时，给煤机驱动电机的工作电流大；当给煤机上没有煤时，给煤机驱动电机的电流会大幅度减小。给煤机驱动电机的电流能够大体反映给煤机的给煤量。为了防止将煤仓中没有煤的时间也计算在内，需要采集给煤机的电流量，然后，根据给煤机的电流大小做出相应的处理。当开启皮带机和给煤机后，电流传感器将检测到电流信号传递给微处理器，微处理器通过软件实现计时功能。在软件中设置给煤机的额定工作电流范围和空载时的电流范围。微处理器根据采集的给煤机电流，当大于额定工作电流的80％时计时；在此范围之外，则保持之前所计的时间；当再次大于额定电流的80％时，在之前计时的基础之上继续计时，如图3所示。当到达设定的时间后如果称重传感器的输出结果还没到达所设定的重量则由控制器作出第三停机指令，皮带机立即停止装煤，以保证提升的安全。

如图4所示，正常状态下，装载系统工作在定重、定时、定容模式。此模式中，称重传感器起主导作用，定容和定时起保护作用。

称重传感器运行正常时，定量仓内的煤位到不了设定的限定高度位置(即水银开关处于垂直状态时的闭合状态)，装载时间也不会超过设定装载时间(设定的定时时间)。当煤重达到设定值时，控制器作出第一停机指令，即发出停给煤机和停皮带机的指令信号，停止装煤。在装载系统运行一段时间后，如果称重传感器误差变大或失灵，定量仓内装煤达到限定高度位置或装载时间超过设定装载时间，控制器作出第二或第三停机指令，即也会发出停给煤机和停皮带机的指令信号，停止继续装煤，同时控制器的计数器自动加1(为判断称重传感器是否有故障做准备)。保证了定量仓中的装煤不会超过主井提升机的提升能力，也不会溢出定量仓出现井筒堆煤事故，减少事故发生。当计数器值为3时(即连续3次定量仓中的煤达到限定位置或装载时间超过定时时间后，计数器值取3的主要原因是防止因称重传感器因某次的偶然误差而引起的误判)，认为称重传感器有故障，随后发出称重传感器故障报警信号。称重传感器判定为故障后，控制器可以自动切换到定时、定容工作模式继续自动装煤。

当称重传感器发生故障后，进入定时、定容工作模式。此模式中定时起主导作用，定容起保护作用，称重传感器的数据不参与控制。只有操作人员按下复位按钮之后，才会从此模式中退出，重新进入到定重、定容、定时模式。定时装载不能准确装煤，给煤机给煤量大时可能会装多，当煤位到达限位时，控制器会自动停止给煤机和皮带机，停止装煤，防止煤溢出定量仓造成井底堆煤。

本发明在称重传感器正常的情况下，定重能够有效利用提升系统的最大装载量，定容和定时同时保证了装载安全进行。这就使得提升系统，在保证安全的前提下，提高了提升效率，降低了能耗。同时杜绝了称重传感器误差大或损坏后主井提升过载、断绳、井底堆煤等事故的发生，减少了煤矿安全生产事故带来的损失。并且保证了在称重传感器出现问题后依然可以在定时、定容模式下自动装载，基本不会影响煤矿的生产，使煤矿的提升系统不会受到称重传感器的制约。称重传感器出现问题到更换称重传感器期间，提升系统能够正常自动提煤，最大程度保证了煤矿的产量。

上述方式中，定容传感器可以选用红外测距传感器等。

上述方式中未述及的技术内容采取或借鉴已有技术即可实现。

需要说明的是，在本说明书的教导下本领域技术人员还可以作出这样或那样的容易变化方式，诸如等同方式，或明显变形方式。上述的变化方式均应在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种用于煤矿提升的定量装载方法，其特征在于包括如下步骤：

a在每次向定量仓装煤过程中，检测定量仓的装载重量，当定量仓内的装煤达到设定重量时，作出第一停机指令，停止向定量仓装煤；

b在向定量仓装煤过程中，同时检测定量仓的装载高度，当定量仓的装煤达到设定高度时，在步骤a尚未作出第一停机指令的情形下，作出第二停机指令，停止向定量仓装煤；和/或

c在向定量仓装煤过程中，同时检测给煤机驱动电机的工作电流，以此为依据计算装载时间，当定量仓的装载时间超过设定装载时间时，在步骤a和/或b尚未作出第一、第二停机指令的情形下，即刻作出第三停机指令，停止向定量仓装煤；

上述步骤b或步骤c中，在作出第二停机指令或作出第三停机指令时，自动计数，用以判断用于检测定量仓装载重量的称重传感器是否出现故障，此过程中如果出现控制器作出第一停机指令之情形，则计数器自动复位，重新开始计数，当计数达到设定数值时，作出称重传感器故障报警信号。

2.根据权利要求1所述的一种用于煤矿提升的定量装载方法，其特征在于：在作出称重传感器故障报警信号后，自动切换至仅执行步骤b和/或步骤c。

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