CN103303755A - 矿井提升机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种矿井提升机钢绳张力在线监测及其控制方法，包括：容器部；多条钢绳；多个液压缸，多个液压缸分别与多条钢绳一一对应，每个液压缸的缸体与容器部和对应的一个钢绳中的一个相连且每个液压缸的活塞杆与容器部和对应的一个钢绳中的另一个相连；驱动机，驱动机与多条钢绳相连以升降容器部；多个压力计，多个压力计分别用于一一对应地检测多条钢绳的受力；数据收集单元，数据收集单元分别与多个压力计和驱动机控制器连接，以控制驱动机。根据本发明的矿井提升机，可以判断矿井提升机在使用过程中是否存在安全隐患，并根据检测结果对控制驱动机对钢绳的运动状态进行控制，可以提高矿井提升机运行时的安全性。

Description

矿井提升机及其控制方法

技术领域

本发明涉及矿用设备技术领域，具体而言，涉及一种矿井提升机及可对矿井提升机的钢绳张力进行在线检测的控制方法。

背景技术

现有的矿井提升机通常采用多条钢绳与罐笼或箕斗相连，并通过该多条钢绳带动罐笼或箕斗上下移动。在矿井提升机使用工程中，多条钢绳中的任意一条发生张力变化都存在安全隐患，如不及时采取措施会发生意外事故，由此，为了避免意外事故的发生，在罐笼或箕斗发生摆动时需要使矿井提升机及时停机。现有的矿井提升机通常只在钢绳与罐笼或箕斗之间设置应变片来监测钢绳的受力情况，但这种方法无法在矿井提升机的罐笼发生摆动的时候做出迅速判断而使矿井提升机迅速停机。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

有鉴于此，本发明需要提供一种矿井提升机，例如多绳摩擦提升机，所述矿井提升机可以至少根据多个应力感应器的检测的钢绳的受力情况来控制矿井提升机的启动和运行状态平稳，并提高矿井提升机的使用安全性。进一步地，本发明需要提供上述矿井提升机的控制方法，以使提高矿井提升机运行平稳和安全性。

根据本发明的第一方面，提供了一种矿井提升机，包括：容器部；多条钢绳；钢绳连结器，所述钢绳连结器由多个液压缸组成，所述多个液压缸分别与所述多条钢绳一一对应，每个所述液压缸的缸体与所述容器部和对应的一个钢绳中的一端相连且每个所述液压缸的活塞杆与所述容器部和所述对应的一个钢绳中的另一个相连；驱动机，所述驱动机与所述多条钢绳相连以升降所述容器部；多个应力感应器，所述多个应力感应器分别用于一一对应地检测所述多条钢绳的受力；数据收集单元，所述数据收集单元分别与所述多个应力感应器和所述驱动机控制器连接，以接收每个所述应力感应器检测到的应力并通过比较所述多个应力控制所述驱动机。

根据本发明的实施例的矿井提升机，通过多个压力计对多个钢绳的受力进行分别检测与记录，对钢绳张力总积进行运算，结果供驱动机控制用；对每条钢绳张力进行张力振荡监测，发生任何钢绳振荡，对驱动机控制器发出预警，按预警处理方案进行处理，以消除隐患；对任意两钢绳张力进行实时比较，一旦发生差值超限，控制器向驱动机控制器发出预警，按预定方案进行安全控制，由此，可以提高矿井提升机运行时的安全性和运行平稳性。

根据本发明的一个实施例，矿井提升机进一步包括无线传输装置，所述无线传输装置用于接收应力感应器发出的每条所述钢绳的动态应力信息，并将信息传输给所述驱动机控制器。

根据本发明的一个实施例，所述多个应力传感器分别一一对应地连接在所述多个液压缸的进油管路上。

根据本发明的一个实施例，数据收集单元进一步包括预警单元，所述数据收集单元在任意两条钢绳的受力的差值大于预定值或任一钢绳张力振荡时控制所述预警单元报警。

根据本发明的一个实施例，所述多条钢绳彼此等间隔地排列成一排。

根据本发明的一个实施例，所述驱动机为卷扬机。

根据本发明的一个实施例，所述多个液压缸与同一个液压站相连。

根据本发明的一个实施例，进一步包括张力控制单元，所述控制单元包括所述张力控制单元，它将总张力送至驱动机控制器进行平稳起动控制。

根据本发明的第二方面，提供了一种如本发明第一方面所述的矿井提升机的控制方法，包括以下步骤：a)在所述矿井提升机运行中检测每条所述钢绳的动态张力；b)将所述多条钢绳的张力进行比较，在任意两条钢绳的张力的差值大于预定值时，停止所述矿井提升机运行。

根据本发明的实施例的矿井提升机的控制方法，通过对多条钢绳的受力情况进行检测，对每条钢绳的受力情况进行对比后来判断矿井提升机是否发生钢绳振荡或张力突然降低的危险情况，一旦出现此安全隐患，提升机按预定方案停止运行。

根据本发明的一个实施例，控制方法进一步包括：c)对任一条钢绳进行张力振荡和突然降低的监测，到达限定值，向驱动控制器发紧急停止运行指令。

根据本发明的一个实施例，在步骤a)中对所述多条钢绳的受力进行实时检测。

根据本发明的一个实施例，所述数据收集单元进一步包括预警单元，所述数据收集单元在任意两条钢绳的受力的差值大于预定值或任一钢绳张力振荡时控制所述预警单元报警。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1显示了根据本发明的一个实施例的矿井提升机的结构示意图；和

图2显示了根据本发明的一个实施例的矿井提升机的控制方法流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上。

”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，根据本发明的矿井提升机，包括：容器部10、多条钢绳20、钢绳连结器300、驱动机40、多个应力感应器50和数据收集单元60。具体而言，钢绳连结器300可以由多个液压缸30组成，多个液压缸30可以分别与多条钢绳20一一对应，每个液压缸30的缸体31与容器部10和对应的一个钢绳20中的一端相连且每个液压缸30的活塞杆32与容器部10和对应的一个钢绳20中的另一个相连。需要说明的是，容器部可以为罐笼或者箕斗。

换言之，每个液压缸30可以对应一条钢绳20，该钢绳20被分为两段，液压缸30连接在两段钢绳20之间。液压缸30的缸体31可以与其中一段钢绳20的一端连接，且该段钢绳20的另一端可以与容器部10连接。液压缸30的活塞杆32的一端可以与另一段钢绳20的一端连接，驱动机40可以与该段钢绳20的另一端连接。

驱动机40与多条钢绳20相连以通过驱动钢绳20的运动来升降容器部10。多个应力感应器50分别用于一一对应地检测多条钢绳20的受力。

数据收集单元60分别与多个应力感应器50和驱动机控制器110连接，以接收每个应力感应器50检测到的应力并通过比较所述多个应力控制驱动机40。根据本发明的实施例的矿井提升机，通过多个应力感应器50对多个钢绳20的受力进行分别检测，将检测到的每条钢绳的张力情况进行比较，以根据比较的结果，例如任一两条钢绳20受力的差值，判断矿井提升机在使用过程中是否存在安全隐患，（例如，在运行时发生摆动时，不同的钢绳20受力大小会发生改变）并根据检测结果对控制驱动机40对钢绳的运动状态进行控制，以控制容器部10的运行状态，由此，可以提高矿井提升机运行时的安全性。

根据本发明的一个实施例，矿井提升机可以进一步包括无线传输装置70，无线传输装置70可以用于接收应力感应器50发出的每条钢绳的动态应力信息，并将信息传输给驱动机控制器110。

如图1所示，无线传输装置可以包括：蓄电池电源71、无线发送装置72、无线接收装置73及控制器74。无线发送装置72将多个应力信息发送到地表无线接收装置73，无线接收装置73与控制器74相连，控制器将信息发送给驱动机控制器110，以对驱动机40进行控制。需要说明的是，多个应力感应器50对每条钢绳20的受力进行检测，并将检测结果发送给控制器74，控制器74经过分析判断，将总张力送驱动机控制器110进行起动力矩给定控制；在任意两条钢绳20的受力的差值大于预定值时，即多条钢绳20的受力不平衡时，当任一条或多条钢绳振荡或张力突然降低时，向驱动机控制器110发出预警并按照预案停止矿井提升机的运行，以保证矿井提升机的运行安全。

需要说明的是，本发明用于矿井提升机，每条钢绳20可以对应一个应力感应器50，检测钢绳动态张力（应力）并实时无线传输至控制器74，例如为提升机房智能控制器，每条钢绳20的动态张力得以实时记录与显示，首先实现对钢绳20的人工监控，进一步经过智能判断，任一条钢绳20动态张力变化超出了正常值，将发出报警信号，按预案，例如正常减速再停止运行，直至故障清除为止。一旦判断钢绳20产生了振荡。它是严重危害提升机安全运行的事故，按预案，例如立即紧急停止提升机运行，以保安全。因此，本发明是矿井提升机一项主动安全控制新技术。

根据本发明实施例的矿井提升机，通过应力感应器50对每条钢绳的应力（张力）进行在线监测，将测得的每个钢绳20的动态应力（张力）经数据收集单元60实时收集，经无线发送装置72和无线接收装置73传输至控制器74，可以经控制器74判断每条钢绳动态应力（张力）有无异常变化，一旦发现异常立即报警，驱动机40控制器按报警类别按本次运行完毕，不许再起动，直至报警处理完毕，或一旦发动机任一条钢绳应力（张力）震荡。预示将产生提升系统的安全事故，发出紧急停车故障指令，强制提升系统紧急停车，以提高提升系统运行的安全性。

根据本发明的一个实施例，多个应力传感器50可以分别一一对应地连接在多个液压缸30的进油管路上。由此，可以通过对液压缸30的进油管路的压力检测推导出钢绳20的受力情况。需要说明的是，可以通过进油管路的压力来判断矿井提升机的运行是否稳定，例如，在任意两个液压缸30的进油管路的压力的差值大于预定值时，可以判断多条钢绳20此时的受力不平衡，压力振荡和压力突然降低，可以判断提升机容器运行不平稳，存在安全隐患，可以停止矿井提升机的运行，以保证矿井提升机的运行安全。

根据本发明的一个实施例，数据收集单元60进一步包括预警单元（未示出），数据收集单元60在任意两条钢绳20的受力的差值大于预定值或任一钢绳张力振荡时控制预警单元报警。

如图1所示，根据本发明的一个实施例，多条钢绳20彼此等间隔地排列成一排。换句话说，多条钢绳20按照预定距离排成一排，由此，通过检测多条钢绳20的受力检测就可以对容器部10的运行状况进行判断，可以方便判断容器部10是否发生振动。

需要说明的是，驱动机40可以为卷扬机。以方便带动多条钢绳20移动，以提升容器部10。多个液压缸30可以与同一个液压站相连。由此，可以减少整个设备占用的空间，并且可以提高矿用提升机的工作效率。根据本发明的一个实施例，矿井提升机进一步包括张力控制单元，所述控制单元包括所述张力控制单元，它将总张力送至驱动机控制器进行平稳起动控制。

下面参考图1简单描述根据本发明实施例的矿井提升机的工作过程。

首先，启动矿井提升机之前，应力感应器50，例如为压力计，可以对液压缸30的内的进油管路的压力进行检测，以得到每条钢绳20的受力大小，并将该检测结果发送给驱动机控制器110。在运行中，为驱动机控制器110提供起动力矩控制值，实现平稳起动。驱动机控制器110将任意两个钢绳20的受力的差值（也可以是任意两个液压缸30的进油管路的压力值的差值）与预定值进行比较，如果该差值大于等于预定值则驱动机控制器110使驱动机40减速后停止驱动钢绳20，以使容器部10停止移动。如果该差值小于该预定值，则驱动机控制器110使驱动机40正常工作。当任一条或多条钢绳张力产生振荡或张力突然降低被监测到，驱动机控制器110经判断发出紧急停车指令，使驱动机40紧急停止运行。

如图2所示，下面根据本发明的实施例描述矿井提升机的控制方法，该方法可以包括以下步骤：

a)在矿井提升机运行中检测每条钢绳的动态张力。需要说明的是，检测每条钢绳的动态张力可以是直接对钢绳的张力进行检测，也可以间接的对每条钢绳的张力进行检测。启动时，监测结果作为力矩给定值送至驱动机控制器110。

b)将多条钢绳生的受力进行比较（可以对多条钢绳的直接受力情况进行比较，也可以通过检测其他数据间接地对多条钢绳的受力情况进行比较），在任意两条钢绳的张力的差值大于预定值时，停止所述矿井提升机运行。

根据本发明的实施例的矿井提升机的控制方法，通过对多个钢绳的受力进行分别检测，对每条钢绳的受力情况进行对比后来判断矿井提升机是否发生受力不均匀的故障隐患发出报警指令，对每条钢绳进行应力（压力）波动的智能诊断，一旦出现钢绳应力（张力）振荡，发出故障停车指令，提高了矿井提升机运行时的安全性。（例如，在运行时发生摆动时，不同的钢绳受力大小会发生改变）并根据检测结果对控制驱动机对钢绳的运动状态进行实时控制，以控制容器部的运行状态，由此，可以提高矿井提升机运行时的安全性。

根据本发明的一个实施例，进一步包括：c)对任一条钢绳进行张力振荡和突然降低的监测，到达限定值，向驱动控制器发紧急停止运行指令。

根据本发明的一个实施例，在步骤a)中对多条钢绳的受力进行实时检测。由此，可以对矿井提升机的运行状态进行实时监测，提高矿井提升机运行的安全性。

进一步地，数据收集单元60可以进一步包括预警单元，数据收集单元在任意两条钢绳的受力的差值大于预定值或任一钢绳张力振荡时控制预警单元报警。由此，可以在矿井提升机运行过程中存在安全隐患时保证矿井提升机的运行安全。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (12)

1.一种矿井提升机，其特征在于，包括：

容器部；

多条钢绳；

钢绳连结器，所述钢绳连结器由多个液压缸组成，所述多个液压缸分别与所述多条钢绳一一对应，每个所述液压缸的缸体与所述容器部和对应的一个钢绳中的一端相连且每个所述液压缸的活塞杆与所述容器部和所述对应的一个钢绳中的另一个相连；

驱动机，所述驱动机与所述多条钢绳相连以升降所述容器部；

多个应力感应器，所述多个应力感应器分别用于一一对应地检测所述多条钢绳的受力；

数据收集单元，所述数据收集单元分别与所述多个应力感应器和所述驱动机控制器连接，以接收每个所述应力感应器检测到的应力并通过比较所述多个应力控制所述驱动机。

2.根据权利要求1所述的矿井提升机，其特征在于，进一步包括无线传输装置，所述无线传输装置用于接收应力感应器发出的每条所述钢绳的动态应力信息，并将信息传输给所述驱动机控制器。

3.根据权利要求1所述的矿井提升机，其特征在于，所述多个应力传感器分别一一对应地连接在所述多个液压缸的进油管路上。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的矿井提升机，其特征在于，数据收集单元进一步包括预警单元，所述数据收集单元在任意两条钢绳的受力的差值大于预定值或任一钢绳张力振荡时控制所述预警单元报警。

5.根据权利要求1所述的矿井提升机，其特征在于，所述多条钢绳彼此等间隔地排列成一排。

6.根据权利要求1所述的矿井提升机，其特征在于，所述驱动机为卷扬机。

7.根据权利要求1所述的矿井提升机，其特征在于，所述多个液压缸与同一个液压站相连。

8.根据权利要求1所述的矿井提升机，其特征在于，进一步包括张力控制单元，所述控制单元包括所述张力控制单元，它将总张力送至驱动机控制器进行平稳起动控制。

9.一种如权利要求1所述的矿井提升机的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)在所述矿井提升机运行中检测每条所述钢绳的动态张力；

b)将所述多条钢绳的受力进行比较，在任意两条钢绳的张力的差值大于预定值时，停止所述矿井提升机运行。

10.根据权利要求9所述的矿井提升机的控制方法，其特征在于，进一步包括：c)对任一条钢绳进行张力振荡和突然降低的监测，到达限定值，向驱动控制器发紧急停止运行指令。

11.根据权利要求9所述的矿井提升机的控制方法，其特征在于，在步骤a)中对所述多条钢绳的受力进行实时检测。

12.根据权利要求11所述的矿井提升机的控制方法，其特征在于，所述数据收集单元进一步包括预警单元，所述数据收集单元在任意两条钢绳的受力的差值大于预定值或任一钢绳张力振荡时控制所述预警单元报警。

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