CN103101851B - 矿用绞车报警装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种矿用绞车报警装置，该测量装置包括速度传感器、电流传感器、速度比较器、电流比较器、逻辑电路、计时器和报警器，其中，速度传感器与绞车中电机的转轴相连，电流传感器设置于绞车中电机的励磁回路中，速度比较器与速度传感器相连，电流比较器与电流传感器相连，逻辑电路分别与速度比较器和电流比较器相连，计时器与逻辑电路相连，报警器与计时器相连。该报警装置，当绞车发生重载下放情况时，可发出报警信号以及时提醒操作绞车的工作人员采取相应的应对措施，以提高生产效率，并且避免安全事故的发生，为安全生产作业提供保障。

Description

矿用绞车报警装置

技术领域

本发明涉及报警控制技术，尤其涉及一种矿用绞车报警装置。

背景技术

在矿物开采时，设置有提升装置，通过提升装置将开采的矿物从开采主井提升至地面，多绳摩擦式绞车作为一种提升装置已广泛应用于矿物开采中。

多绳摩擦式绞车包括主滚筒、绳索、电机和箕斗等，由电机的转轴与主滚筒相连，绳索缠绕于主滚筒上，绳索的两端分别连接箕斗，箕斗用于装载待提升的矿物。

现有的该绞车控制系统中，通过控制电机转轴的转动方向带动主滚筒向不同的方向转动，使连接于绳索两端的箕斗向不同的方向运动，将两箕斗交替从井下提升至地面或下放至井下。

而由于绳索的两端分别连接箕斗，分别记为主勾箕斗和副勾箕斗，两个箕斗的运动方向相反，主勾箕斗上升时，副勾箕斗必然下降。当主勾箕斗位于井下并装载完矿物后，副勾箕斗位于地面上以将箕斗内装载的矿物卸载，然后，通过电机转轴带动主滚筒转动，从而将装载完矿物的主勾箕斗提升至地面，同时将卸载完矿物的副勾箕斗下放至井下；当主勾箕斗在地面将装载的矿物卸载完成和副勾箕斗在井下装载完矿物后，此时，控制电机转轴反向转动，从而带动主滚筒反向转动，将主勾箕斗下放至井下，同时将副勾箕斗提升至地面。重复上述的过程，以将主井内开采的矿物不断的提升至地面。

但是，在卸载矿物时，由于开采出的矿物可能比较潮湿或者含有大量的水分，当将这样的矿物装载于箕斗内并提升至地面后，由于井下温度较高，而如果是冬季地面温度较低的情况下，使得装载于箕斗内的部分矿物很可能被冻结在箕斗内或者是由于装载物粘度较大，而使得该部分矿物不容易被卸下，因此，会发生卸载不完全的情况，并且，在向另一箕斗内装载矿物时也有可能发生不能完全装载的情况。

如果本应该被卸载矿物的箕斗有大部分矿物由于上述原因未被卸下，同时，本应该装载矿物的另一箕斗只装载了少量的矿物时，继续运行就会导致发生重载下放的情况，较严重的重载下放不仅会降低生产效率，并会导致提升机失控而发生重大生产事故。

发明内容

本发明是提供一种矿用绞车报警装置，以提高生产效率和保证设备安全运行。

本发明提供的矿用绞车报警装置包括：

速度传感器，所述速度传感器与绞车中电机的转轴相连，用于采集绞车中电机转轴的转速值；

电流传感器，所述电流传感器设置于绞车中电机的励磁回路中，用于采集绞车中电机的励磁电流值；

速度比较器，所述速度比较器与所述速度传感器相连，用于将所述转速值与预设转速阈值进行比较以输出速度触发信号；

电流比较器，所述电流比较器与所述电流传感器相连，用于将所述励磁电流值与预设电流阈值进行比较以输出电流触发信号；

逻辑电路，所述逻辑电路分别与所述速度比较器和所述电流比较器相连，用于在接收到所述速度触发信号和电流触发信号状态下产生计时信号；

计时器，所述计时器与所述逻辑电路相连，用于在接收到所述计时信号后开始计时，并在预设时间后产生报警控制信号；

报警器，所述报警器与所述计时器相连，用于在接到所述报警控制信号后生成报警信号报警器。

本发明提供的报警装置，利用发生重载下放情况时，电机的转速方向与励磁电流方向的变化关系，通过速度传感器采集电机转轴的转速值，该转速值也就是某一时刻或某段时间电机的实际转速值；并通过电流传感器采集电机的励磁电流值，该励磁电流值也就是某一时刻或某段时间电机的实际励磁电流值；并且，采集的转速值和励磁电流值均为带有正负号的值，该带有正负号的值不仅可代表电机转轴的转速和电机励磁电流的大小，并且可判断转轴转速的方向和励磁电流的方向。

然后通过速度比较器将采集的转速值与预设转速阈值进行比较，以输出速度触发信号；并且通过电流比较器将采集的励磁电流值与预设电流阈值进行比较，以产生电流触发信号，当逻辑电路同时接收到速度触发信号和电流触发信号时，将产生计时信号，此时，计时器开始计时，当达到预设的计时时间后产生报警控制信号，进而通过报警器产生报警信号。

该报警装置，当绞车发生重载下放情况时，可发出报警信号以及时提醒操作绞车的工作人员采取相应的应对措施，以提高生产效率，并且避免安全事故的发生，为安全生产作业提供保障。例如，如果工作人员发现的早，应操作控制绞车停止下放，将绞车开到卸载位置，重新卸载；如果发现的迟，可立即通知井下装载站，注意绞车此时的情况，通知井下装载的作业人员适量装载或停止装载，这样可有效的避免重复装载，避免浪费人力和时间，可提高生产效率，并且通过产生的报警信号可引起作业人员的警惕，避免事故的发生。

附图说明

图1为本发明实施例所提供的矿用绞车报警装置的结构示意图；

图2为本发明另一实施例所提供的矿用绞车报警装置的结构示意图；

图3为本发明又一实施例所提供的矿用绞车报警装置的结构示意图；

图4为本发明又一实施例所提供的矿用绞车报警装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种矿用绞车报警装置，图1为本发明实施例所提供的矿用绞车报警装置的结构示意图，如图1所示，该报警装置包括速度传感器1、电流传感器2、速度比较器3、电流比较器4、逻辑电路5、计时器6和报警器7。

速度传感器1与绞车中电机的转轴相连，速度传感器1用于采集绞车中电机的转速值。

电流传感器2设置于绞车中电机的励磁回路中，电流传感器2用于采集绞车中电机的励磁电流值。

速度比较器3与速度传感器1相连，速度比较器3用于将转速值与预设转速阈值进行比较以输出速度触发信号。

电流比较器4与电流传感器2相连，电流比较器4用于将励磁电流值与预设电流阈值进行比较以输出电流触发信号。

逻辑电路5分别与速度比较器3和电流比较器4相连，逻辑电路5用于在接收到速度触发信号和电流触发信号状态下产生计时信号。

计时器6与逻辑电路5相连，计时器6用于在接收到计时信号后开始计时，并在预设时间后产生报警控制信号；

报警器7与计时器6相连，报警器7用于在接到报警控制信号后生成报警信号报警器。

上述报警装置中的速度传感器、电流传感器可以为各种形式和结构，例如，速度传感器可以为速度编码器、电磁式速度传感器等；速度比较器和电流比较器可以采用已有的比较电路的形式实现；逻辑电路可以为各种形式的电路实现，例如，可以为电阻-晶体管逻辑电路、二极管-晶体管逻辑电路、发射极功能逻辑电路、发射极耦合逻辑电路等；计时器和报警器也有多种形式。

该矿用绞车在工作过程中，通过控制电机转轴的转动方向带动主滚筒向不同的方向转动，使连接于绳索两端的箕斗向不同的方向运动，将两箕斗(分别记为主勾箕斗和副勾箕斗)交替从井下提升至地面或下放至井下。

在绞车工作过程中，无论电机正转还是反转，通常状态下，电机为电动状态，电机的电磁转矩为驱动转矩，通过该电磁转矩为机斗提供提升动力。

如设定电机正转时，励磁电流的方向为给定方向，此时，励磁电流值为正，电机的转速值也为正；则当电机反转时，此时，励磁电流与给定方向相反，励磁电流值为负，电机的转速值也为负。

但是当出现重载下放的情况时，由于待下放的装载有部分矿物的主勾箕斗的重量大于待提升的只装载有部分矿物的副勾箕斗的重量，主勾箕斗将带动主滚筒转动并为副勾箕斗提供提升动力，此时，电机为发电状态，将主勾箕斗的机械能转换为电能，电机的电磁转矩为制动转矩，这种情况下，当电机正转时，励磁电流的方向将与给定方向相反，励磁电流值为负，电机的转速值仍为正；而当电机反转时，励磁电流将与给定方向相同，励磁电流值为正，电机的转速值为负。

并且，重载下放的程度不一样，也就是说待下放的装载有部分矿物的主勾箕斗的重量与待提升的只装载有部分矿物的副勾箕斗的重量的差值越大，励磁电流值的绝对值越大。也就是说，只发生轻度的重载下放时，励磁电流值的绝对值较小，而发生严重的重载下放时，励磁电流值的绝对值较大。励磁电流值的绝对值的大小可代表重载下放的程度。

该种箕斗的体积是一定的，如果箕斗装载不同密度的矿物，造成装载完成后箕斗的重量不同，而在矿物开采过程中，开采出的矿物中可能存在比所要的矿物密度大的其他杂质，例如，在开采煤的过程中，存在有煤矸石，而煤矸石的密度较大，因此，当箕斗内装载完开采出的掺杂杂质的矿物后，有可能发生超载的现象，而由于将机斗提升至地面过程中，依靠绳索与滚筒之间的摩擦力将机斗提升至地面，如果发生超载现象，机斗的重量可能会大于绳索与滚筒之间的摩擦力，此时，被提升的箕斗将迅速滑落至井下，无法将装载完矿物的机斗提升至地面，也就是发生滑绳现象。发生滑绳现象时与发生重载下放情况电机的状态相应，此时，电机也将为发电状态。

下面以设定绞车中电机正转时，励磁电流的方向为给定方向为例说明本实施例提供的报警装置的工作原理。

当设定电机正转时，励磁电流的方向为给定方向，此时，励磁电流值为正，电机的转速值也为正；当电机反转时，此时，励磁电流与给定方向相反，励磁电流值为负，电机的转速值也为负。

此时，预设转速阈值为电机正转时的转速值，也就是正的转速值，该预设转速值为绞车刚刚启动时电机的某一转速值，如果速度比较器通过比较判断出采集的转速值大于该预设转速值，说明此时电机为正转状态。

而预设电流阈值为电机发电状态下的励磁电流值，为电机正转时的励磁电流值，为负的电流值，如果电路比较器通过比较判断出采集的励磁电流值小于该预设电流值，说明此时电机为发电状态，也就是此时，发生了重载下放情况或滑绳现象，因为，如果绞车正常运行，此时电机应为电动状态，励磁电流值为正值，不可能小于该负的电流阈值。

并且，该电流阈值可根据实际情况进行选择，以绞车发生某种程度的重载下放情况时励磁电流值的大小的参考。

通常，当发生轻度的重载下放时，也就是，待下放的装载有部分矿物的主勾箕斗的重量与待提升的只装载有部分矿物的副勾箕斗的重量的差值较小，此种情况下，可继续作业，没必要启动该报警装置，因为，此时，如果继续作业，将第一机斗下放至井下仍可装置满矿物后再提升至地面，并将第二机斗内装载的部分矿物卸载完成，这样继续完成作业后对生成效率的影响并不大。

因此，预设电流阈值的绝对值通常选择略大于轻度重载下放情况下电机的励磁电流值的绝对值，而由于预设电流阈值为负值，也就是说，该预设电流阈值略小于轻度重载下放情况下电机的励磁电流值。

当然，也可设定电机反转时，励磁电流的方向为给定方向，并不限于本实施例所提供的方式，其工作原理与上述的相似，在此就不再赘述。

需要说明的是，该矿用绞车在工作过程中，每次刚刚开过减速点时，也会造成采集的转速值大于预设转速阈值，并且，采集的励磁电流值小于预设电流阈值的情况，但是，此种情况持续时间较短，记为第一时间。为使在此种情况下不生成报警信号，导致报警装置的误动作，本实施例中特设置计时器，并且，预设的计时时间大于第一时间。具体原因如下：

速度比较器只有在采集的转速值持续的大于预设转速阈值状态下才会持续的输出速度触发信号，电流比较器只有在采集的励磁电流值持续的小于预设电流阈值状态下才会持续的输出电流触发信号，进而，逻辑电路也持续的产生计时信号，计时器根据持续的计时信号进行计时，并在达到预设计时时间后产生报警控制信号。而由于第一时间小于预设的计时时间，因此，采集的转速值不能持续的大于预设转速阈值，采集的励磁电流值也不能持续的大于预设电流阈值，也就不能持续的产生速度触发信号和电流触发信号，进而不能持续的产生计时信号，计时信号会在预设的计时时间内中断，计时器将清零，也就不能产生报警控制信号，报警器也就不会生成报警信号。

上面是在电机正转情况下说明本实施例提供的报警装置的工作原理。而绞车工作过程中，电机的转动方向会发生变化，因此，下面简要介绍当电机反转时该报警装置的工作原理，仍以设定电机正转时，励磁电流的方向为给定方向为例进行说明。

此时，预设转速阈值为电机反转时的转速值，也就是负的转速值，该预设转速阈值为与上述实施例中的预设转速阈值大小相等，符号相反的转速值。并且，此时的预设电流阈值为电机发电状态下且电机反转时的励磁电流值，为正的电流值。该预设转速阈值为也为与上述实施例中的预设电流阈值大小相等，符号相反的电流值。

如果速度比较器通过比较判断出采集的转速值小于该预设转速阈值，也就是采集的转速值的绝对值大于预设转速阈值的绝对值，说明此时电机为反转状态。

如果电路比较器通过比较判断出采集的励磁电流值大于该预设电流阈值，说明此时电机为发电状态，也就是此时，发生了重载下放情况或滑绳现象，因为，如果绞车正常运行，此时电机应为电动状态，励磁电流值为负值，不可能大于该正的电流阈值。

当电流比较器将采集的转速值与预设转速阈值进行比较，判断出转速值小于预设转速值时，输出速度触发信号；并且当电流比较器将采集的励磁电流值与预设电流阈值进行比较，判断出励磁电流值大于预设电流阈值时，将产生电流触发信号，当逻辑电路同时接收到速度触发信号和电路触发信号时，将产生计时信号，此时，计时器开始计时，当达到预设的计时时间后产生报警控制信号，进而通过报警器产生报警信号。

由上述描述可知，本实施例提供的报警装置，利用发生重载下放情况或滑绳现象时，电机的转速方向与励磁电流方向的变化关系，通过速度传感器采集电机转轴的转速值，该转速值也就是某一时刻或某段时间电机的实际转速值；并通过电流传感器采集电机的励磁电流值，该励磁电流值也就是某一时刻或某段时间电机的实际励磁电流值；并且，采集的转速值和励磁电流值均为带有正负号的值，该带有正负号的值不仅可代表电机转轴的转速和电机励磁电流的大小，并且可判断转轴转速的方向和励磁电流的方向。

然后通过速度比较器将采集的转速值与预设转速阈值进行比较，以输出速度触发信号；并且通过电流比较器将采集的励磁电流值与预设电流阈值进行比较，以产生电流触发信号，当逻辑电路同时接收到速度触发信号和电流触发信号时，将产生计时信号，此时，计时器开始计时，当达到预设的计时时间后产生报警控制信号，进而通过报警器产生报警信号。

该报警装置，当绞车发生重载下放情况或者滑绳现象时，可发出报警信号以及时提醒操作绞车的工作人员采取相应的应对措施，以提高生产效率，并且避免安全事故的发生，为安全生产作业提供保障。例如，如果工作人员发现的早，应操作控制绞车停止下放，将绞车开到卸载位置，重新卸载；如果发现的迟，可立即通知井下装载站，注意绞车此时的情况，通知井下装载的作业人员适量装载或停止装载，这样可有效的避免重复装载，避免浪费人力和时间，可提高生产效率，并且通过产生的报警信号可引起作业人员的警惕，避免事故的发生。

图2为本发明另一实施例所提供的矿用绞车报警装置的结构示意图，在上述实施例的基础上，进一步的，如图2所示，该报警装置中，速度比较器3和电流比较器4构成一组信号触发组件，逻辑电路5包括第一与门电路51、第二与门电路52以及或门电路53。

该报警装置包括两组信号触发组件，分别用于对电机正转和反转时的转速值与预设转速阈值进行比较和对励磁电流值与预设电流阈值进行比较。

第一与门电路51的两输入端分别与其中一组信号触发组件中的速度比较器3和电流比较器相4连，第一与门电路51的输出端与或门电路53的第一输入端相连。

第二与门电路52的两输入端分别与另一组所述信号触发组件中的速度比较器3和电流比较器4相连，第二与门电路52的输出端与或门电路53的第二输入端相连。

本实施例中的报警装置，将速度比较器和电流比较器作为一组信号触发组件，设置两组信号触发组件，在此分别记为第一组号触发组件和第二组信号触发组件。

第一组信号触发组件中的速度比较器用于将电机正转时的转速值与预设转速阈值进行比较，电流传感器用于将电机正转时的励磁电流值与预设电流阈值进行比较。

第二组信号触发组件中的速度比较器用于将电机反转时的转速值与预设转速阈值进行比较，电流传感器用于将电机反转时的励磁电流值与预设电流阈值进行比较。

具体的比较方法上述已有介绍在此就不再赘述。

第一与门电路的两输入端分别与第一组信号触发组件中的速度比较器和电流比较器相连，两输入端分别接收速度触发信号和电流触发信号，第一与门电路接收到速度触发信号和电流触发信号后会产生计时触发信号给或门电路的第一输入端。

第二与门电路的两输入端分别与第二组信号触发组件中的速度比较器和电流比较器相连，两输入端分别接收速度触发信号和电流触发信号，第二与门电路接收到速度触发信号和电流触发信号后会产生计时触发信号给或门电路的第二输入端。

或门电路的第一输入端和第二输入端其中任何一端接收到计时触发信号后都会产生计时信号传送给计时器，从而计时器在接收到计时信号后开始计时。

由上述的描述可知，本实施例中的报警装置通过上述的方案，在绞车中电机正转和反转两个方向转动情况下，发生重载下放情况或者滑绳现象时均可产生报警信号，可进一步的提高生产效率，为安全生产作业提供更安全的保障。

上述实施例中的报警器可以有多种结构，图3为本发明又一实施例所提供的矿用绞车报警装置的结构示意图，如图3所示，本实施例中报警装置的报警器7包括继电器71、扬声器72和电源73，其中，继电器71的输入端710与计时器6相连，继电器71的输出端的第一常开触点711与扬声器72和电源73构成串联回路。

上述的报警器中继电器的输入端可接收计时器传送的报警控制信号，该报警信号可以为电压或电流信号，继电器的输入端接收到该信号后，输出端的第一常开触点闭合，从而接通电源与扬声器的连接，扬声器发出声音，该声音即为报警信号。

图4为本发明又一实施例所提供的矿用绞车报警装置的结构示意图，如图4所示，本实施例的报警装置在图3所示实施例的基础上，上述的报警器7还可以包括脉冲信号发生器8和发光二极管9，其中，计时器6与脉冲信号发生器8的控制端相连，脉冲信号发生器8的输出端与继电器71的输入端710相连，继电器71的输出端的第二常开触点712与发光二极管9和电源73构成串联回路。

本实施例中，脉冲信号发生器的控制端可接收计时器传送的报警控制信号，当接收到该报警控制信号后产生脉冲信号，继电器的输入端根据接收到的该脉冲信号控制第二常开触点的闭合或断开，从而控制发光二极管和电源所在串联回路的接通或断开。当脉冲信号为高电平时，继电器的第二常开触点闭合，发光二极管导通发光亮起；当脉冲信号为低电平时，继电器的第二常开触点断开，发光二极管不能导通发光，从而发光二极管根据脉冲信号产生亮灭交替的发光闪烁效果，该发光二极管的发光闪烁可作为报警信号。

继电器第二常开触点闭合的频率决定发光二极管发光闪烁的频率，而继电器第二常开触点闭合的频率与脉冲信号发生器脉冲信号的频率有关，因此，可通过设置脉冲信号发生器产生的脉冲信号的频率最终控制发光二极管的发光闪烁效果。

本实施例中，除了通过扬声器发出声音外，还控制发光二极管的发光闪烁，将扬声器发出的声音和发光二极管的发光闪烁作为报警信号，该报警信号更加醒目，起到更好的对操作绞车的工作人员的提醒效果。

上述实施例只是列举几种结构的报警器，报警器也可采用其他的结构，并不限于本实施例提供的方式，例如，报警器可以为一声光组合信号开关，可将声光组合信号开关与计时器相连，该开光接收到产生的报警控制信号后产生声音并发光，该声光信号可作为报警信号。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种矿用绞车报警装置，其特征在于，包括：

速度传感器，所述速度传感器与绞车中电机的转轴相连，用于采集绞车中电机转轴的转速值；

电流传感器，所述电流传感器设置于绞车中电机的励磁回路中，用于采集绞车中电机的励磁电流值；

速度比较器，所述速度比较器与所述速度传感器相连，用于将所述转速值与预设转速阈值进行比较以输出速度触发信号；

电流比较器，所述电流比较器与所述电流传感器相连，用于将所述励磁电流值与预设电流阈值进行比较以输出电流触发信号；

所述速度比较器和电流比较器构成一组信号触发组件；所述报警装置包括两组所述信号触发组件，分别用于对电机正转和反转时的转速值与预设转速阈值进行比较和对励磁电流值与预设电流阈值进行比较；

逻辑电路，所述逻辑电路分别与所述速度比较器和所述电流比较器相连，用于在接收到所述速度触发信号和电流触发信号状态下产生计时信号；

计时器，所述计时器与所述逻辑电路相连，用于在接收到所述计时信号后开始计时，并在预设时间后产生报警控制信号；

报警器，所述报警器与所述计时器相连，用于在接到所述报警控制信号后生成报警信号报警器。

2.根据权利要求1所述的矿用绞车报警装置，其特征在于：

所述逻辑电路包括第一与门电路、第二与门电路以及或门电路；

所述第一与门电路的两输入端分别与其中一组所述信号触发组件中的速度比较器和电流比较器相连，所述第一与门电路的输出端与所述或门电路的第一输入端相连；

所述第二与门电路的两输入端分别与另一组所述信号触发组件中的速度比较器和电流比较器相连，所述第二与门电路的输出端与所述或门电路的第二输入端相连。

3.根据权利要求1或2所述的矿用绞车报警装置，其特征在于：所述报警器包括继电器、扬声器和电源，其中，

所述继电器的输入端与所述计时器相连，所述继电器的输出端的第一常开触点与所述扬声器和电源构成串联回路。

4.根据权利要求3所述的矿用绞车报警装置，其特征在于：所述报警器还包括脉冲信号发生器和发光二极管，其中，

所述计时器与所述脉冲信号发生器的控制端相连，所述脉冲信号发生器的输出端与所述继电器的输入端相连，所述继电器的输出端的第二常开触点与所述发光二极管和所述电源构成串联回路。

5.根据权利要求1或2所述的矿用绞车报警装置，其特征在于：

所述速度传感器为速度编码器。