CN105621175B - 提升机系统的控制方法和提升机系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种提升机系统的控制方法，所述提升机系统包括用于提升容器的提升电机和在所述容器到达指定位置后支撑所述容器的支撑装置，其特征在于，在所述容器下行至所述支撑装置并由所述支撑装置支撑后，将所述提升电机的提升力调节至预置大小。本发明还提供了一种可以执行上述控制方法的提升机系统。本发明提供的提升机系统的控制方法和提升机系统，使控制系统和支撑装置配合运行，自动调节电机转矩，提高提升机系统的运行效率和线缆的使用寿命，确保提升安全。

Description

提升机系统的控制方法和提升机系统

技术领域

本发明涉及一种提升机系统的控制方法和提升机系统，具体涉及一种用于矿山立井所用容器例如罐笼的装载和卸载的提升机系统的控制方法和提升机系统。

背景技术

在矿业开采过程中，立井提升是一种应用广泛提升方式。随着井深不断加大，牵引容器的线缆(例如钢丝绳)越来越长，形成一个弹力十足的弹性体。这一特性导致容器(例如罐笼和箕斗)抵达深部工作水平面时，难以准确停靠。尤其当容器的负荷较大时，会造成钢丝绳的严重变形，导致容器的上下跳动和左右摇晃，给安全作业带来困难。

目前，就用于副井中的很多罐笼提升系统来说，提升机系统主要包括传动系统和稳罐系统。提升机装卸载过程中，常见的控制方法按照其工作原理大致分为两种——利用液压工作站伸出上、下锁舌臂固定容器和利用钢丝绳过放配合液压站上推固定容器。这两种控制方法均采用了相互独立的传动系统和稳罐系统，需要分别对提升机和液压站进行频繁操作，降低了提升机系统的运行效率，且对上、下锁舌臂的机械强度和液压站的性能要求相当高，不但增加了系统成本，而且不能有效地提高系统的稳定性和安全性。另外，在这些方式中，没有对钢丝绳的变形量进行控制和优化，导致钢丝绳的变形量要么一直处于较大的状态，要么没有进行有效的控制，使钢丝绳的使用寿命缩短，同时降低了提升机系统的安全系数。同样的问题也存在于主井中的箕斗提升系统上。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种提升机系统的控制方法和提升机系统，使控制系统和支撑装置配合运行，自动调节电机转矩，提高提升机系统的运行效率和线缆的使用寿命，确保提升安全。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种提升机系统的控制方法，所述提升机系统包括用于提升容器的提升电机和在所述容器到达指定位置后支撑所述容器的支撑装置，其特征在于，在所述容器下行至所述支撑装置并由所述支撑装置支撑后，将所述提升电机的提升力调节至预置大小。

在一种实施方式中，所述支撑装置包括用于承载容器的承载装置和用于锁定容器的锁定装置，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：当所述容器被所述承载装置承载后，所述锁定装置将所述容器锁定。

在一种实施方式中，所述提升力的预置大小为大于零且小于所述容器的自重。

在一种实施方式中，所述提升力的预置大小为所述容器的自重的50％至80％。

一种提升机系统，其特征在于，可以执行上述任意的控制方法。

在一种实施方式中，所述支撑装置包括至少四组相对于井筒对称布置的连杆机构，每组所述连杆机构包括承罐连杆、承罐油缸和连杆座，所述承罐连杆的支撑端和所述承罐油缸均安装在所述连杆座上，所述连杆座用于固定在井筒壁上，其中，所述承罐油缸与所述承罐连杆连接，可以伸缩带动所述承罐连杆推出或收回井筒。

在一种实施方式中，所述支撑装置的每组所述连杆机构还包括锁罐连杆和锁罐油缸，所述锁罐连杆的支撑端和所述锁罐油缸均安装在所述连杆座上，其中，所述锁罐油缸与所述锁罐连杆连接，可以伸缩带动所述锁罐连杆锁紧或解锁容器。

在一种实施方式中，所述提升机系统还包括提升控制柜和稳罐控制柜，所述稳罐控制柜可以与所述提升控制柜通信，使支撑装置和提升电机在着罐和离罐的过程中配合运行。

在一种实施方式中，所述提升机系统还包括稳罐液压站和本地控制箱，所述稳罐控制柜可以与所述本地控制箱通信，根据所述容器停靠的平台位置，实现对所述稳罐液压站和所述支撑装置的控制和反馈。

本发明提供的提升机系统的控制方法和提升机系统，一方面降低了对支撑装置的强度要求和对液压夹持系统的要求，从而大大降低了支撑装置的成本；另一方面简化了着罐和离罐过程中的受力感知和位置对准等复杂程序，有效地控制和优化了线缆上的载荷，提高了提升机运行效率和线缆的使用寿命。

附图说明

图1示出了用于罐笼的提升机系统的拓扑结构图；

图2示出了支撑装置的结构示意图；

图3示出了下行着罐过程示意图；

图4示出了上行离罐过程示意图；

图5A、图5B示出了上行着罐过程示意图；以及

图6示出了下行离罐过程示意图。

具体实施方式

以下参考附图，给出了本发明的可选实施方式的具体描述。尽管本发明的系统和控制方法既可以应用于主井的箕斗提升，也可以应用于副井的罐笼提升，但是因为控制系统和方法的本质相同，为了简化，以下仅以副井的罐笼提升为例进行描述。

如图1所示，提升机系统包括n台稳罐液压站、n套支撑装置、n台本地控制箱和一台稳罐控制柜，所述n为立井的所有水平装卸平台数，其中：

稳罐液压站是支撑装置的动力来源，由油箱、油泵、控制阀及管路构成，可实现对支撑装置的相关油缸连杆准确动作，同时提供给控制系统状态反馈。

稳罐机械装置(以下统称为支撑装置)是罐笼的承载和锁定设备，每套支撑装置由至少四组相同的连杆机构组成，每组连杆机构主要由承罐连杆、锁罐连杆、承罐油缸、锁罐油缸和连杆座构成。承罐连杆将罐笼的载荷通过连杆座传递至井筒壁，锁罐连杆配合承罐连杆将罐笼锁定，承罐油缸伸缩将承罐连杆置于承罐位置或收藏位置，锁罐油缸伸缩将锁罐连杆置于锁紧位置或解锁位置。

本地控制箱可实现对稳罐液压站和支撑装置的操作指令及状态反馈，控制箱上具有操作按钮与指示灯，内部采用Profibus-DP从站通讯模块和I/O模块，实现与稳罐控制柜通讯。

稳罐控制柜作为稳罐系统的控制核心，通过Profibus-DP与n台本地控制箱连接通讯，从而根据罐笼停靠的平台位置，实现对该平台稳罐液压站和支撑装置的稳罐控制和状态反馈；同时稳罐控制柜通过Module-Bus与提升传动控制系统通信完成稳罐和提升的配合运行，确保安全着罐和离罐。

如图2所示为支撑装置的一组连杆机构与罐笼10和井筒11的配合示意图。其中，承罐连杆1、锁罐连杆2的支撑端安装在同一个铰链支座上，分别由承罐油缸5和锁罐油缸4驱动执行承罐和锁罐动作。承罐油缸5、锁罐油缸4的铰链支座以及承罐连杆1和锁罐连杆2的共同铰链支座都安装在连杆座6上，连杆座固定安装在井筒壁12上。摇台3作为可选件，属于装卸平台设备。承罐连杆1和锁罐连杆2的承接端和锁定端分别开有与罐笼边缘相适应的凹槽，用于承接和锁定罐笼。

支撑装置可以设置在各个装卸平台处，用于在罐笼到达需要的位置时，对其进行支撑。支撑装置可以一直伸出到罐道中备用，例如在罐道底部时，或者平常处于收起的状态，而在需要使用时才伸出到罐道中。

提升机系统的控制方法分着罐和离罐两个过程。由于本发明为承罐方式定位，故着罐采用上着罐，即罐笼由承罐连杆的上方缓慢入座；而离罐采用上离罐，即罐笼从承罐连杆的上方缓慢离座。以下将从罐笼从高于装卸平台的位置下行着罐和罐笼从低于装卸平台的位置上行着罐两种情况进行描述。

(1)罐笼从高于装卸平台的位置下行着罐：

如图3所示，假设系统载荷11吨、自重10吨，总重21吨。当罐笼下行接近支撑装置时，罐速减至0.1m/s，稳罐控制柜发出稳罐操作命令，承罐油缸伸长将承罐连杆推出井筒至于罐道，准备承接罐笼；待罐笼着罐后，锁罐油缸伸长，将锁罐连杆推出，配合承罐连杆从上下同时固定并锁紧罐笼；着罐结束后，稳罐控制柜向提升控制柜发出信号，提升控制柜自动调节提升电机转矩至8吨重量所需的力矩，即罐笼自重的80％所需的力矩，使得钢丝绳的张力从21吨减小到罐笼自重以下。这样，在下次离罐过程中不会由于钢丝绳过松而在开始提升瞬间在钢丝绳和提升电机上施加过大的力，同时避免由于调节不当而在开始提升时使罐笼不稳定或者突然加速上升，从而对系统造成损害且容易产生危险。另外，使钢丝绳的拉力小于罐笼自重，会保证罐笼在重物卸载后，不会产生较大的位置跳跃。应当理解，前述的数字均为假设和示例的目的，对本发明的内容不构成任何限制。对于在着罐后应当将钢丝绳上的张力调节为多少，可以根据钢丝绳本身的性质、频繁使用的载荷范围、使用频率等特征来模拟和优化，从而在保证每次安全稳定使用的前提下提高钢丝绳的使用寿命。在一种优选方式中，着罐结束后，提升电机的转矩被调至罐笼自重的50％至80％所需的力矩，即提升电机的提升力为罐笼自重的50％至80％。

如图4所示为下行着罐后的离罐过程。提升控制柜发出上行指令，稳罐控制柜随即发出解锁指令，锁罐油缸收缩，将锁罐连杆收回，罐笼锁紧解除；提升控制柜发出启动信号，由于提升电机停车时钢丝绳保持有8吨拉力，在启动过程中，同样以8吨拉力作为预置力矩，并在此基础上逐步提升力矩，从而避免因钢丝绳过松导致倒转；罐笼离开承罐装置，承罐油缸收缩将承罐连杆拉回，离开井筒罐道，离罐结束。

(2)罐笼从低于装卸平台的位置上行着罐：

如图5A和图5B所示，上行着罐过程中，当罐笼上行至支撑装置时，提升控制柜将罐速减至0.1m/s继续上升至支撑装置的上方，发出停车指令；稳罐控制柜发出稳罐操作命令，承罐油缸伸长将承罐连杆推出井筒至于罐道，准备承接罐笼；提升控制柜强制改变罐笼速度方向，开始缓慢下行着罐；着罐结束，其后完成与下行着罐方式类似的锁罐、停车和调节提升电机转矩即钢丝绳上张力的过程。

如图6所示，下行着罐后的离罐过程中，提升控制柜发出下行指令，稳罐控制柜随即发出解锁指令，锁罐油缸收缩，将锁罐连杆收回，罐笼锁紧解除；提升控制柜强制改变罐笼速度方向，低速上行一段距离后停车；承罐油缸收缩将承罐连杆拉回，离开井筒罐道；提升控制柜启动电机开始下行。

提升控制柜在完成上行着罐和下行离罐时，需强制改变已经设置的罐笼速度方向，系统必须将倒转、方向故障保护暂时旁路。

尽管上述以钢丝绳为例进行了描述，但是应当理解，本发明所要保护的方案不限于使用钢丝绳的情形，其他可用线缆亦可。

虽然已参照本发明的某些优选实施例示出并描述了本发明，但本领域技术人员应当明白，在不背离由所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式上和细节上对其做出各种变化。

Claims (8)

1.一种提升机系统的控制方法，所述提升机系统包括用于提升容器的提升电机和在所述容器到达指定位置后支撑所述容器的支撑装置，

其特征在于，在所述容器下行至所述支撑装置并由所述支撑装置支撑后，将所述提升电机的提升力调节至预置大小,

所述提升力的预置大小为大于零且小于所述容器的自重。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其中所述支撑装置包括用于承载容器的承载装置和用于锁定容器的锁定装置，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：

当所述容器被所述承载装置承载后，所述锁定装置将所述容器锁定。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述提升力的预置大小为所述容器的自重的50％至80％。

4.一种提升机系统，所述提升机系统包括用于提升容器的提升电机和在所述容器到达指定位置后支撑所述容器的支撑装置，其特征在于，能够执行如权利要求1至3任意一项所述的控制方法。

5.根据权利要求4所述的提升机系统，其特征在于，

所述支撑装置包括至少四组相对于井筒对称布置的连杆机构，每组所述连杆机构包括承罐连杆、承罐油缸和连杆座，所述承罐连杆的支撑端和所述承罐油缸均安装在所述连杆座上，所述连杆座用于固定在井筒壁上，其中，所述承罐油缸与所述承罐连杆连接，能够伸缩带动所述承罐连杆推出或收回井筒。

6.根据权利要求5所述的提升机系统，其特征在于，所述支撑装置的每组所述连杆机构还包括锁罐连杆和锁罐油缸，所述锁罐连杆的支撑端和所述锁罐油缸均安装在所述连杆座上，其中，所述锁罐油缸与所述锁罐连杆连接，能够伸缩带动所述锁罐连杆锁紧或解锁容器。

7.根据权利要求5或6所述的提升机系统，其特征在于，还包括提升控制柜和稳罐控制柜，所述稳罐控制柜能够与所述提升控制柜通信，使支撑装置和提升电机在着罐和离罐的过程中配合运行。

8.根据权利要求7所述的提升机系统，其特征在于，还包括稳罐液压站和本地控制箱，所述稳罐控制柜能够与所述本地控制箱通信，根据所述容器停靠的平台位置，实现对所述稳罐液压站和所述支撑装置的控制和反馈。