CN104828665A - 一种摩擦式提升机系统双载荷量现场电气检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种摩擦式提升机系统双载荷量现场电气检测方法：提升机空载，精确控制速度曲线，匀加速至稳定的提升速度，记录电机力矩和滚筒速度，得到空载运行的静张力差力矩值，计算出提升机系统质量和；提升系统带不同载荷，精确控制速度曲线，匀加速至稳定的提升速度，记录电机力矩和滚筒速度，通过公式计算出两个罐笼或者箕斗各自的载荷量。本发明的有益效果是，利用现场已有的提升机自动控制系统和电气传动系统，准确地检测计算出摩擦式提升机两个罐笼或者箕斗的重达几十吨的不同载荷量，无需增加任何附加设备，测量方法准确、简单、可靠。

Description

一种摩擦式提升机系统双载荷量现场电气检测方法

所属技术领域

本发明涉及矿井摩擦式提升机(包括塔式和落地式提升机)双箕斗或者双罐笼各自载荷量的现场电气称量领域，具体涉及一种现场使用矿井摩擦式提升系统的自动控制系统和电机传动系统检测两个罐笼或者箕斗各自载荷量的电气方法。

背景技术

矿井摩擦式提升机系统其运输装载装置有两种：一种是单罐笼或者单箕斗的形式(一边是罐笼或者箕斗，另一边是配重)；另一种是双罐笼或者双箕斗的形式(两边都是罐笼或者箕斗的形式)。对于单罐笼或者单箕斗，由于另一边配重质量是固定的，所以单罐笼或者单箕斗的载荷量很容易通过匀速时的电机力矩计算出来。但是对于双箕斗或者双罐笼系统，由于电机匀速时的力矩只体现了两个载荷量的差，使用这种方法无法检测计算出两个罐笼或者箕斗中各自的载荷量。

只有切实地检测计算出两个容器的载荷量，才能避免提升系统的安全隐患——卸煤时没有卸尽造成的二次装载和两个罐笼中载荷不匹配带来的滑绳危险，同时可以综合整个提升系统的机械参数，实时监控和评估整个提升系统的安全。

发明内容

为了解决矿井现场，准确地检测摩擦式提升机系统双罐笼或者双箕斗的各自载荷量，本发明提出一个新的电气检测方法，利用提升机的自动控制系统和电气传动系统，通过精确控制，使提升系统运行在特定的工况下，记录电机力矩和滚筒的速度，实时计算双罐笼或者双箕斗的各自载荷量。

具体实施方式：

本发明，提供一种利用摩擦式提升机的自动控制系统和电气传动系统，通过精确控制，提升机运行在特定的工作情况下，记录电机力矩和滚筒速度，计算出双罐笼或者双箕斗的各自载荷量。其特征在于：首先提升机挂绳后，空载，精确控制速度曲线，匀加速至稳定的提升速度，在井筒中来回运行，记录电机力矩和滚筒速度，得到提升机正反速运行时电机输出两个不同的静张力差力矩和提升机系统质量和(包括电机、滚筒、天轮或者导向轮的变位质量、罐笼或者箕斗和首尾绳的质量)；之后，提升系统带载，通过精确控制电机的电气传动系统，精确控制速度曲线，匀加速至稳定的提升速度，在井筒中运行，记录电机力矩和滚筒速度，通过公式计算出两个罐笼或者箕斗各自的载荷量。

1、根据本发明提供的一种摩擦式提升机系统双载荷量现场电气检测方法，矿井摩擦式提升机包括塔式和落地式摩擦式提升机，图1是落地式提升机系统实例图，它包括滚筒和电机、上下天轮、罐笼或箕斗A和B、首绳以及尾绳等机械设备；图2是塔式摩擦式提升机系统实例图，它包括滚筒、电机、导向轮、罐笼或箕斗A和B、首绳以及尾绳等机械设备；

2、根据本发明提供的一种摩擦式提升机系统双载荷量现场电气检测方法，首先提升机挂绳后，空载，精确控制速度曲线，匀加速至稳定的提升速度，在井筒中来回运行，记录电机力矩和滚筒速度，图3是挂绳后空载正速度测试电机力矩和滚筒速度曲线实例图，图4是挂绳后空载负速度测试电机力矩和滚筒速度曲线实例图；

3、根据本发明提供的一种摩擦式提升机系统双载荷量现场电气检测方法，由挂绳后空载正反速度测试的电机力矩和滚筒速度数据，根据公式：

$M_{j0}=M_{z0}+\frac{D}{2}*r*W$

$W=(M_{j0}-M_{z0})/(\frac{D}{2}*r)---\left(1\right)$

W-电机、滚筒、天轮或导向轮的变位质量、罐笼或箕斗和首尾绳质量之和

M_j0-空载电机平均加速力矩，已知

M_z0-电机正/负速度时空载静张力差力矩，已知

D-滚筒直径，已知

r-加速度，已知

得到提升机系统质量和W(包括电机、滚筒、天轮或者导向轮的变位质量、罐笼或者箕斗和首尾绳的质量)；

4、根据本发明提供的一种摩擦式提升机系统双载荷量现场电气检测方法，提升系统两个罐笼或者箕斗带不同负载，精确控制速度曲线，匀加速至稳定的提升速度，在井筒中运行，记录电机力矩和滚筒速度，图5是罐笼A 32ton载荷罐笼B16ton载荷负速度电机力矩和滚筒速度曲线实例图；

5、根据本发明提供的一种摩擦式提升机系统双载荷量现场电气检测方法，根据公式：

$m_A-m_B=(M_{\mathrm{zz}}-M_{z0})/(\frac{D}{2}*g)---\left(2\right)$

m_A-罐笼A中载荷质量，未知

m_B-罐笼B中载荷质量，未知

M_zz-带载电机紧张力差力矩，已知

g＝9.81N/kg

6、根据本发明提供的一种摩擦式提升机系统双载荷量现场电气检测方法，根据公式：

$M_{\mathrm{jz}}-M_{\mathrm{zz}}=\left(\frac{D}{2}\right)*r*(m_A+m_B+W)$

$m_A+m_B=\frac{M_{\mathrm{jz}}-M_{\mathrm{zz}}}{\frac{D}{2}*r}-W---\left(3\right)$

M_jz-带载电机平均加速力矩，已知

7、根据本发明提供的一种摩擦式提升机系统双载荷量现场电气检测方法，公式((2)+(3))/2得到：

$m_A=(\frac{M_{\mathrm{zz}}-M_{z0}}{\frac{D}{2}*g}+\frac{M_{\mathrm{jz}}-M_{\mathrm{zz}}}{\frac{D}{2}*r}-W)/2---\left(4\right)$

8、根据本发明提供的一种摩擦式提升机系统双载荷量现场电气检测方法，公式((3)-(2))/2得到：

$m_B=(\frac{M_{\mathrm{jz}}-M_{\mathrm{zz}}}{\frac{D}{2}*r}-W-\frac{M_{\mathrm{zz}}-M_{z0}}{\frac{D}{2}*g})/2---\left(5\right)$

本发明的有益效果是，利用现场已有的提升机自动控制系统和电气传动系统，精确地检测计算出摩擦式提升机两个罐笼或者箕斗的重达几十吨载荷量，无需增加任何附加设备，测量方法准确、简单、可靠，使得准确检测摩擦式提升机的载荷量成为可能。

下面结合实例对本发明进一步说明：

摩擦式提升机包括落地式和塔式两种，但是具体使用的公式都是相同的，所以，这里举的事例尽管是塔式摩擦式提升机，但是公式同样适用于落地式摩擦式提升机。

实例——副井塔式摩擦式提升机双罐笼载荷量的电气计算：

首先提升机挂绳后，空载，精确控制速度曲线，匀加速至稳定的提升速度，在井筒中来回运行，记录电机力矩和滚筒速度，图3是挂绳后空载正速度测试电机力矩和滚筒速度曲线实例图，图4是挂绳后空载负速度测试电机力矩和滚筒速度曲线实例图。由图3得到：

	空载正速度运行参数	数值	单位
				1	空载正速度电机平均加速力矩Mj0p	292.6	kNm
2	空载正速度时电机静张力差力矩Mz0p	52.7	kNm
				3	滚筒直径D	4.7	m
4	空载正速度加速度r0p	0.5	m/s2

根据公式(1) $W=(M_{j0}-M_{z0})/(\frac{D}{2}*r),$ 计算得到：

$W_p=\frac{(M_{j0p}-M_{z0p})}{\frac{D}{2}*r_{0p}}=\frac{(292.6-52.7)*1000}{4.7*\frac{0.5}{2}}=204170.21\mathrm{kg}$

由图4得到：

	空载负速度运行参数	数值	单位
				1	空载负速度电机平均加速力矩Mj0n	-238	kNm
2	空载负速度时电机静张力差力矩Mz0n	-8.2	kNm
				3	滚筒直径D	4.7	m
4	空载负速度加速度r0n	-0.49	m/s2

根据公式(1) $W=(M_{j0}-M_{z0})/(\frac{D}{2}*r),$ 计算得到：

$W_n=\frac{(M_{j0n}-M_{z0n})}{\frac{D}{2}*r_{0n}}=\frac{(-238+8.2)*1000}{4.7*\frac{-0.49}{2}}=199565.78\mathrm{kg}$

W_p和W_n在数值上有2.3％的差别，在以下的计算中，正速度运行时的计算就使用W_p和M_z0p，负速度的计算就使用W_n和M_z0n。

图5是罐笼A 32ton载荷罐笼B16ton载荷负速度电机力矩和滚筒速度曲线实例图：

	A 32ton、B 16ton负速度参数	数值	单位
				1	带载负速度电机平均加速力矩Mjz	50.5	kNm
2	带载负速度时电机静张力差力矩Mzz	344.5	kNm
				3	滚筒直径D	4.7	m
4	带载负速度加速度r	-0.5	m/s2

根据公式(4)和(5)得到：

$m_A=\frac{\frac{M_{\mathrm{zz}}-M_{z0}}{\frac{D}{2}*g}+\frac{M_{\mathrm{jz}}-M_{\mathrm{zz}}}{\frac{D}{2}*r}-W}{2}=\frac{\frac{M_{\mathrm{zz}}-M_{z0n}}{\frac{D}{2}*g}+\frac{M_{\mathrm{jz}}-M_{\mathrm{zz}}}{\frac{D}{2}*r}-W_n}{2}$

$m_A=\frac{\frac{(344.5+8.2)*1000}{\frac{4.7}{2}*9.81}+\frac{(50.5-344.5)*1000}{\frac{4.7}{2}*(-0.5)}-199565.78}{2}$

$m_A=\frac{15299+250212-199565.78}{2}=32972\mathrm{kg}$

$m_B=\frac{\frac{M_{\mathrm{jz}}-M_{\mathrm{zz}}}{\frac{D}{2}*r}-W-\frac{M_{\mathrm{zz}}-M_{z0}}{\frac{D}{2}*g}}{2}=\frac{\frac{M_{\mathrm{jz}}-M_{\mathrm{zz}}}{\frac{D}{2}*r}-W_n-\frac{M_{\mathrm{zz}}-M_{z0n}}{\frac{D}{2}*g}}{2}$

$m_B=\frac{250212-199565.78-15299}{2}=17674\mathrm{kg}$

计算结果和计划装载量基本一致。

图6是罐笼A 0ton载荷罐笼B12ton载荷负速度电机力矩和滚筒速度曲线实例图：

	A 0ton、B 12ton负速度参数	数值	单位
				1	带载负速度电机平均加速力矩Mjz	-529.7	kNm
2	带载负速度时电机静张力差力矩Mzz	-285.8	kNm
				3	滚筒直径D	4.7	m
4	带载负速度加速度r	-0.49	m/s2

根据公式(4)和(5)得到：

$m_A=\frac{\frac{M_{\mathrm{zz}}-M_{z0}}{\frac{D}{2}*g}+\frac{M_{\mathrm{jz}}-M_{\mathrm{zz}}}{\frac{D}{2}*r}-W}{2}=\frac{\frac{M_{\mathrm{zz}}-M_{z0n}}{\frac{D}{2}*g}+\frac{M_{\mathrm{jz}}-M_{\mathrm{zz}}}{\frac{D}{2}*r}-W_n}{2}$

m_A＝101.67kg

$m_B=\frac{\frac{M_{\mathrm{jz}}-M_{\mathrm{zz}}}{\frac{D}{2}*r}-W-\frac{M_{\mathrm{zz}}-M_{z0}}{\frac{D}{2}*g}}{2}=\frac{\frac{M_{\mathrm{jz}}-M_{\mathrm{zz}}}{\frac{D}{2}*r}-W_n-\frac{M_{\mathrm{zz}}-M_{z0n}}{\frac{D}{2}*g}}{2}$

m_B＝12143kg

计算结果和计划装载量基本一致。

图7罐笼A 50ton载荷罐笼B25ton载荷正速度电机力矩和滚筒速度曲线实例图：

	A 50ton、B 25ton正速度参数	数值	单位
				1	带载负速度电机平均加速力矩Mjz	830.9	kNm
2	带载负速度时电机静张力差力矩Mzz	527.48	kNm
				3	滚筒直径D	4.7	m
4	带载负速度加速度r	0.465	m/s2

根据公式(4)和(5)得到：

$m_A=\frac{\frac{M_{\mathrm{zz}}-M_{z0}}{\frac{D}{2}*g}+\frac{M_{\mathrm{jz}}-M_{\mathrm{zz}}}{\frac{D}{2}*r}-W}{2}=\frac{\frac{M_{\mathrm{zz}}-M_{z0p}}{\frac{D}{2}*g}+\frac{M_{\mathrm{jz}}-M_{\mathrm{zz}}}{\frac{D}{2}*r}-W_p}{2}$

$m_A=\frac{\frac{(527.48-52.7)*1000}{\frac{4.7}{2}*9.81}+\frac{(830.9-527.48)*1000}{\frac{4.7}{2}*0.465}-204170.21}{2}$

$m_A=\frac{20594.7+277666.44-204170.21}{2}=47045\mathrm{kg}$

$m_B=\frac{\frac{M_{\mathrm{jz}}-M_{\mathrm{zz}}}{\frac{D}{2}*r}-W-\frac{M_{\mathrm{zz}}-M_{z0}}{\frac{D}{2}*g}}{2}=\frac{\frac{M_{\mathrm{jz}}-M_{\mathrm{zz}}}{\frac{D}{2}*r}-W_p-\frac{M_{\mathrm{zz}}-M_{z0p}}{\frac{D}{2}*g}}{2}$

$m_B=\frac{\frac{(830.9-527.48)*1000}{\frac{4.7}{2}*0.465}-204170.21-\frac{(527.48-52.7)*1000}{\frac{4.7}{2}*9.81}}{2}$

$m_B=\frac{277666.44-204170.21-20594.7}{2}=26451\mathrm{kg}$

计算结果和计划装载量基本一致。

Claims (9)

1.本发明，提供一种利用摩擦式提升机的自动控制系统和电气传动系统，通过精确控制，提升机运行在特定的工作情况下，记录电机力矩和滚筒速度，计算出双罐笼或者双箕斗的各自载荷量。其特征在于：首先提升机挂绳后，空载，精确控制速度曲线，匀加速至稳定的提升速度，在井筒中来回运行，记录电机力矩和滚筒速度，得到提升机正反速运行时电机输出两个不同的静张力差力矩和提升机系统质量和(包括电机、滚筒、天轮或者导向轮的变位质量、罐笼或者箕斗和首尾绳的质量)；之后，提升系统带载，通过精确控制电机的电气传动系统，精确控制速度曲线，匀加速至稳定的提升速度，在井筒中运行，记录电机力矩和滚筒速度，通过公式计算出两个罐笼或者箕斗各自的载荷量。

2.根据要求1所述的一种摩擦式提升机系统双载荷量现场电气检测方法，矿井摩擦式提升机包括塔式和落地式摩擦式提升机。

3.根据要求1所述的一种摩擦式提升机系统双载荷量现场电气检测方法，首先提升机挂绳后，空载，精确控制速度曲线，匀加速至稳定的提升速度，在井筒中来回运行，记录电机力矩和滚筒速度。

4.根据要求1所述的一种摩擦式提升机系统双载荷量现场电气检测方法，由挂绳后空载正反速度测试的电机力矩和滚筒速度数据，根据公式：

W-电机、滚筒、天轮或导向轮的变位质量、罐笼或箕斗和首尾绳质量之和

M_j0-空载电机平均加速力矩，已知

M_z0-电机正/负速度时空载静张力差力矩，已知

D-滚筒直径，已知

r-加速度，已知

得到提升机系统质量和W(包括电机、滚筒、天轮或者导向轮的变位质量、罐笼或者箕斗和首尾绳的质量)。

5.根据要求1所述的一种摩擦式提升机系统双载荷量现场电气检测方法，提升系统两个罐笼或者箕斗带不同负载，精确控制速度曲线，匀加速至稳定的提升速度，在井筒中运行，记录电机力矩和滚筒速度。

6.根据要求1所述的一种摩擦式提升机系统双载荷量现场电气检测方法，根据公式：

m_A-罐笼A中载荷质量，未知

m_B-罐笼B中载荷质量，未知

M_zz-带载电机紧张力差力矩，已知

g＝9.81N/kg 。

7.根据要求1所述的一种摩擦式提升机系统双载荷量现场电气检测方法，根据公式：

M_jz-带载电机平均加速力矩，已知

8.根据要求1所述的一种摩擦式提升机系统双载荷量现场电气检测方法，公式((2)+(3))/2得到：

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9.根据要求1所述的一种摩擦式提升机系统双载荷量现场电气检测方法，公式((3)-(2))/2得 到：

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