CN108665168B - 一种精益生产用主井提升系统综合效率评估与监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种精益生产用主井提升系统综合效率评估与监测方法。该方法首先通过获得主井提升系统评估周期内的的计划提升时间和实际提升时间，计算得到主井提升系统开机率。接着通过获得主井提升系统评估周期内的理论提升量和实际提升量，计算得到主井提升系统负荷率。进一步通过获得主井提升系统提升原煤含矸率，计算得到主井提升系统质量合格率。基于上述得到的主井提升系统开机率、负荷率和质量合格率，计算评估主井提升系统综合效率。基于上述评估模型对主井提升系统综合效率进行监测和超限报警。本发明方法对主井提升系统的综合效率评估科学，且能够将主井提升系统综合效率控制在要求的范围内，是一种实用有效的方法。

Description

一种精益生产用主井提升系统综合效率评估与监测方法

技术领域

本发明涉及煤矿企业生产系统效率评估与提升领域，尤其是一种精益生产用主井提升系统综合效率评估与监测方法。

背景技术

主井提升系统是煤矿企业主煤流运输系统中的关键设备，其提升效率对煤矿主煤流系统的综合产出效率起着十分重要的影响作用。研究主井提升系统的综合效率评估与监测方法对于煤炭企业生产系统整体效率提升具有重要作用。

主井提升系统的综合效率和实际提升能力受主井提升系统的故障时间、检修时间、井底煤仓空仓时间、井口煤仓满仓时间、主井开机时间内的单勾提升量和单勾提升周期以及主井提升系统所提升的原煤中矸石含量的影响。因此，主井提升系统的综合效率评估要考虑上述所有要素的影响，是一项非常复杂的工作。当前仍然缺乏一种有效的能够针对煤炭企业主井提升系统运行特点的综合效率评估与监测方法。本发明方法通过综合分析主井提升系统故障时间、检修时间、井底煤仓空仓时间、井口煤仓满仓时间等对主井提升系统开机率的影响；分析主井单勾提升量对主井提升系统负荷率的影响以及主井提升系统所提升的原煤中矸石含量对主井提升系统质量合格率的影响，进一步综合考虑主井提升系统开机率、主井提升系统负荷率和主井提升系统质量合格率对主井提升系统综合效率的影响，构建主井提升系统综合效率评估与监测方法。本发明方法能够全面准确地评估主井提升系统的综合效率并能对主井提升系统综合效率进行超限报警，是一种科学有效的综合效率评估与监测方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够对煤矿企业主井提升系统综合效率进行实时评估和监测的方法，将评估得到的主井提升系统综合效率与预先设定的主井提升系统综合效率报警下限值进行对比，从而实现主井提升系统综合效率的超限报警，使主井提升系统的综合效率控制在要求的范围之内。

一种精益生产用主井提升系统综合效率评估与监测方法，包括如下步骤：

步骤1，通过将主井提升系统整个评估周期时间减去主井提升系统计划检修时间和主井提升系统外部影响时间，得到主井提升系统计划提升时间。其计算模型如下：

T_plan＝T_total-T_{planed_mt}-T_out

其中：T_plan表示主井提升系统计划提升时间，T_total表示主井提升系统评估周期时间，T_{planed_mt}表示主井提升系统计划检修时间，T_out表示主井提升系统外部影响时间。

步骤2，通过将主井提升系统整个评估周期时间减去减去主井提升系统实际检修时间、主井提升系统外部影响时间、主井井底煤仓空仓时间、主井井口煤仓满仓时间、主井提升系统故障时间和主井提升系统其它影响时间，得到主井提升系统实际提升时间。其计算模型如下：

T_actual＝T_total-T_{actual_mt}-T_out-T_empty-Tf_ull-T_breakdown-T_other

其中：T_actual表示主井提升系统实际提升时间，T_total表示主井提升系统评估周期时间，T_{actual_mt}表示主井提升系统实际检修时间，T_out表示主井提升系统外部影响时间，T_empty表示主井井底煤仓空仓时间，T_full表示主井井口煤仓满仓时间，T_breakdown表示主井提升系统故障时间，T_other表示主井提升系统其它影响时间。

步骤3，将前述得到主井提升系统实际提升时间和主井提升系统计划提升时间相除，得到主井提升系统在评估周期内的开机率。其计算模型如下：

其中：η_operating表示主井提升系统开机率，T_actual表示主井提升系统实际提升时间，T_plan表示主井提升系统计划提升时间。

步骤4，将主井提升系统在评估周期内所提升的每一勾的提升量累加得到主井提升系统实际提升量，其计算公式如下：

其中：L_actual表示主井提升系统实际提升量，L_hook,i表示主井提升系统提升第i勾的实际提升量，N表示主井提升总勾数。

步骤5，根据已得到的主井提升系统实际提升时间，结合主井提升系统单勾理论提升周期时间和主井提升系统单勾理论提升量，计算得到评估周期内主井提升系统理论提升量。其计算公式如下：

其中：L_theory表示主井提升系统理论提升量，T_actual表示主井提升系统实际提升时间，T_hook表示主井提升系统单勾理论提升周期时间，L_hook表示主井提升系统单勾理论提升量。

步骤6，将前述得到主井提升系统实际提升量和主井提升系统理论提升量相除，得到主井提升系统在评估周期内的负荷率。其计算模型如下：

其中：η_load表示主井提升系统负荷率，L_actual表示主井提升系统实际提升量，L_theory表示主井提升系统理论提升量。

步骤7，获得主井提升系统提升原煤含矸率ξ_refuse，原煤含矸率是主井提升系统所提升的单位重量的原煤中，未能拣除的块度大于50毫米的矸石重量所占的比重。

步骤8，基于上述得到的主井提升系统提升原煤含矸率，计算获得主井提升系统质量合格率。其计算模型如下：

η_quality＝1-ξ_refuse

其中：η_quality表示主井提升系统提升质量合格率，ξ_refuse表示主井提升系统提升原煤含矸率。

步骤9，基于已得到的主井提升系统开机率、主井提升系统负荷率和主井提升系统质量合格率，建立主井提升系统综合效率评估模型，其计算模型如下：

η_hoist＝η_operating×η_load×η_quality

其中：η_hoist表示主井提升系统综合效率，η_operating表示主井提升系统开机率，η_load表示主井提升系统负荷率，η_quality主井提升系统质量合格率。

步骤10，将所得到的评估周期内的主井提升系统综合效率η_hoist与预先设定的主井提升系统综合效率报警下限值

进行比较，若满足关系式

则表明主井提升系统提升效率正常。若满足关系式

则报警提示主井提升系统综合效率异常，同时将该评估周期的主井提升系统综合效率以及对应的主井提升系统开机率、负荷率和质量合格率显示在显示屏上。

步骤11，生产人员根据步骤10的报警提示，对主井提升系统进行有针对性的调整，使得主井提升系统综合效率提高至正常范围。

在步骤4中，主井提升系统每勾的实际提升量根据安装在主井箕斗的重量传感器获得。

在步骤7中，主井提升系统提升原煤含矸率ξ_refuse数据从矿相应的煤质监测部门的煤质检验数据中获得。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明方法通过综合考虑主井提升系统的故障时间、检修时间、井底煤仓空仓时间、井口煤仓满仓时间等对主井提升系统开机率的影响，主井单勾提升量对主井提升系统负荷率的影响以及主井提升系统所提升原煤中矸石含量对主井提升系统质量合格率的影响，构建了主井提升系统综合效率评估模型，基于上述评估模型对主井提升系统综合效率进行监测与超限报警。本发明方法不仅考虑主井提升系统开机率对综合效率影响，还全面地考虑主井提升系统的负荷利用情况以及所提升原煤的矸石含量对主井提升系统综合效率的影响，本发明方法对主井提升系统综合效率的评估更加科学和全面，是一种十分有效的主井提升系统综合效率评估和监测方法。本发明方法科学实用且可以推广至煤炭企业主煤流系统中的其它的子系统，如皮带运输系统。

附图说明

图1为本发明方法的流程示意图；

图2为本发明方法的设备配置示意图。

具体实施方式

现结合实施例及附图对本发明进行详细解释。

本发明提出一种精益生产用主井提升系统综合效率评估与监测方法。本发明方法的流程示意图如图1所示，首先，根据主井提升系统评估周期时间、计划检修时间、实际检修时间、故障时间等数据计算获得主井提升系统计划提升时间和实际提升时间，根据所得到的主井提升系统实际提升时间和计划提升时间，计算得到主井提升系统开机率。根据主井提升系统在评估周期内每勾的提升量，累加得到主井提升系统实际提升量；根据主井提升系统评估周期内实际提升时间和单勾理论循环周期和单勾理论提升量，计算得到主井提升系统理论提升量；根据所得到的主井提升系统实际提升量和理论提升量，计算得到主井提升系统负荷率。根据主井提升系统提升原煤含矸率，进一步计算得到主井提升系统提升原煤的质量合格率。综合考虑主井提升系统开机率、负荷率、质量合格率，构建主井提升系统综合效率评估模型。基于上述评估模型进行主井提升系统综合效率监测并实现超限报警功能，使主井提升系统的综合效率控制在要求的范围之内。

如图2所示，本发明涉及的设备配置主要包括：重量传感器、ZigBee无线传输模块、数据库服务器、交换机、应用程序服务器和显示屏。重量传感器用于获取主井箕斗每勾实际提升量，重量传感器带有RS-485接口，用于数据通信；重量传感器通过RS-485接口与ZigBee终端节点相连，进一步通过ZigBee路由的衔接与ZigBee主节点进行数据通信；ZigBee主节点通过RS-485/RS-232接口与数据库服务器连接。数据库服务器安装有SQL Server或Oracle服务器，用于存储采集到的主井提升系统每勾实际提升量。数据库服务器通过交换机以TCP/IP协议与应用程序服务器进行通讯，应用程序服务器用于运行系统所需的软件程序，用于导入/录入等主井提升系统计划检修时间、实际检修时间、故障时间等基本信息，并进行主井提升系统综合效率计算和分析。

本发明实施例以某煤矿主井提升系统为例，每个主井提升系统综合效率评估周期为一天(24小时)，该主井提升系统单勾理论提升量为25吨，单勾理论提升周期时间为89秒。采用本发明方法进行主井提升系统综合效率评估和监测，并对综合效率超限情况进行报警提示。

1.获取主井提升系统计划提升时间

对主井提升系统综合效率的评估周期为一天(24小时)，该煤矿主井提升系统的每天的计划检修时间为2小时。近期，主井提升系统外部因素对主井提升系统影响时间很小，基本可以忽略不计。因此，以6月28日为例，在该评估周期内，主井提升系统评估周期时间T_total＝24小时，主井提升系统计划检修时间T_{planed_mt}＝2小时，主井提升系统外部影响时间为T_out＝0小时。主井提升系统计划提升时间的计算模型为T_plan＝T_total-T_{planed_mt}-T_out。其中：T_plan表示主井提升系统计划提升时间，单位为小时(h)；T_total表示主井提升系统评估周期时间，单位为小时(h)；T_{planed_mt}表示主井提升系统计划检修时间，单位为小时(h)；T_out表示主井提升系统外部影响时间，单位为小时(h)。将3月17日的数据T_total＝24，T_{planed_mt}＝2和T_out＝0代入公式，可以得到该评估周期的主井提升系统计划提升时间T_plan＝T_total-T_{planed_mt}-T_out＝24-2-0＝22小时。

2.获取主井提升系统实际提升时间

机电工区人员对主井提升系统各类型的影响时间每天进行记录，仍以6月28日为例，主井提升系统评估周期时间T_total＝24小时，主井提升系统实际检修时间T_{actual_mt}＝2小时，主井提升系统外部影响时间为T_out＝0小时，主井井底煤仓空仓时间T_empty＝0.93小时，主井井口煤仓满仓时间T_full＝0.17小时，主井提升系统故障时间T_breakdown＝0小时，主井提升系统其它影响时间T_other＝0.8小时。主井提升系统实际提升时间计算模型为T_actual＝T_total-T_{actual_mt}-T_out-T_empty-T_full-T_breakdown-T_other。其中，T_actual表示主井提升系统实际提升时间，单位为小时(h)；T_total表示主井提升系统评估周期时间，单位为小时(h)；T_{actual_mt}表示主井提升系统实际检修时间，单位为小时(h)；T_out表示主井提升系统外部影响时间，单位为小时(h)；T_empty表示主井井底煤仓空仓时间，单位为小时(h)；T_full表示主井井口煤仓满仓时间，单位为小时(h)；T_breakdown表示主井提升系统故障时间，单位为小时(h)；T_other表示主井提升系统其它影响时间，单位为小时(h)。将上述数据代入公式可得到主井提升系统实际提升时间T_actual＝24-2-0-0.93-0.17-0-0.8＝20.1小时。

3.获取主井提升系统开机率

根据已获得的主井提升系统计划提升时间和实际提升时间，计算获得主井提升系统开机率，其计算模型为

其中，η_operating表示主井提升系统开机率，T_actual表示主井提升系统实际提升时间，单位为小时(h)；T_plan表示主井提升系统计划提升时间，单位为小时(h)。仍以6月28日为例，已获得该评估周期内的主井提升系统实际提升时间T_actual＝20.1小时，主井提升系统计划提升时间T_plan＝22小时，将上述数据代入公式

计算获得主井提升系统开机率η_operating＝91.4％。

4.获取主井提升系统实际提升量

通过安装在主井箕斗的重量传感器得到主井提升系统的每勾的实际提升量。仍以6月28日为例，主井提升系统共提升780勾，根据主井箕斗重量传感器，测量得到的780勾的每勾实际提升量如表1所示。

表1

将评估周期内主井提升系统所提升的每一勾的提升量累加得到主井提升系统实际提升量，其计算公式为

其中，L_actual表示主井提升系统实际提升量，单位为吨(t)；L_hook,i表示主井提升系统提升第i勾的实际提升量，单位为吨(t)；N表示主井提升总勾数。由前述分析可知，主井提升总勾数N＝780，将780组测量得到的每勾实际提升量代入公式，可获取得到主井提升系统的实际提升量

吨。

5.获取主井提升系统理论提升量

仍以6月28日为例，已经获得主井提升系统实际提升时间T_actual＝20.1小时，进一步结合主井提升系统单勾理论提升周期时间和主井提升系统单勾理论提升量，可计算得到评估周期内主井提升系统理论提升量。其计算公式为

其中，L_theory表示主井提升系统理论提升量，单位为吨(t)；T_actual表示主井提升系统实际提升时间，单位为小时(h)；T_hook表示主井提升系统单勾理论提升周期时间，单位为秒(s)；L_hook表示主井提升系统单勾理论提升量，单位为吨(t)；。本实施例所使用的主井提升系统单勾理论提升量为25吨，单勾理论提升周期时间为89秒。因此，T_hook＝89秒，L_hook＝25吨。将上述数据代入公式，可计算得到主井提升系统理论提升量

吨。

6.获取主井提升系统负荷率

根据已获得的主井提升系统实际提升量和理论提升量，计算获得主井提升系统负荷率，其计算模型为

其中，η_load表示主井提升系统负荷率，L_actual表示主井提升系统实际提升量，单位为吨(t)；L_theory表示主井提升系统理论提升量，单位为吨(t)。仍以6月28日为例，已获得该评估周期内的主井提升系统实际提升量L_actual＝19402吨，主井提升系统理论提升量L_theory＝20325.8吨，将上述数据代入公式

计算获得主井提升系统负荷率η_load＝95.5％。

7.获取主井提升系统提升原煤含矸率

从矿相应的煤质监测部门的煤质检验数据中可获得主井提升系统提升原煤含矸率ξ_refuse数据。仍以6月28日为例，煤质监测部门的煤质检验数据中得到主井提升系统提升原煤含矸率ξ_refuse＝16.3％。

8.获取主井提升系统质量合格率

根据已经获得的主井提升系统提升原煤含矸率，计算得到主井提升系统质量合格率，其计算公式为η_quality＝1-ξ_refuse。其中，η_quality表示主井提升系统提升质量合格率，ξ_refuse表示主井提升系统提升原煤含矸率。仍以6月28日为例，主井提升系统提升原煤含矸率ξ_refuse＝16.3％，将ξ_refuse＝16.3％代入公式，计算得到主井提升系统质量合格率η_quality＝1-16.3％＝83.7％。

9.获取主井提升系统综合效率

根据已得到的主井提升系统开机率、主井提升系统负荷率和主井提升系统质量合格率，可计算得到主井提升系统综合效率，其计算模型为η_hoist＝η_operating×η_load×η_quality，其中，η_hoist表示主井提升系统综合效率，η_operating表示主井提升系统开机率，η_load表示主井提升系统负荷率，η_quality主井提升系统质量合格率。仍以6月28日为例，已获取得到主井提升系统开机率η_operating＝91.4％，主井提升系统负荷率η_load＝95.5％和主井提升系统质量合格率η_quality＝83.7％，将上述数据代入公式η_hoist＝η_operating×η_load×η_quality，计算得到主井提升系统综合效率η_hoist＝91.4％×95.5％×83.7％＝73.1％。

10.进行主井提升系统综合效率监测及超限报警

将所得到的评估周期内的主井提升系统综合效率η_hoist与预先设定的主井提升系统综合效率报警下限值

进行比较。本发明中的主井提升系统综合效率报警下限

根据主井综合效率历史数据统计分析并结合管理者的经验确定。若实施例中主井提升系统综合效率报警下限

仍以6月28日为例，已得到评估周期内的主井提升系统综合效率η_hoist＝73.1％，则满足关系式

表明主井提升系统提升综合效率正常。承接前例，若将主井提升系统综合效率报警下限

设为75％，则满足关系式

此时报警提示主井提升系统综合效率异常，低于主井提升系统综合效率下限，同时将该评估周期内的主井提升系统综合效率(η_hoist＝73.1％)以及对应的主井提升系统开机率(η_operating＝91.4％)、负荷率(η_load＝95.5％)和质量合格率(η_quality＝83.7％)显示在显示屏上。

11.根据报警提示，调整主井提升系统使其综合效率提高至正常范围

生产人员根据步骤10的报警提示，对主井提升系统进行有针对性的调整，使得主井提升系统综合效率提高至正常范围。

本发明方法可以用于煤炭企业主井提升系统综合效率的科学评估与监测，使得主井提升系统综合效率控制在要求的范围之内，实现主井提升系统的高效率运行。本发明方法为实现煤炭企业精益生产提供有效方法和技术支持。

最后说明的是，以上实施案例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明方法的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种精益生产用主井提升系统综合效率评估与监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，通过将主井提升系统整个评估周期时间减去主井提升系统计划检修时间和主井提升系统外部影响时间，得到主井提升系统计划提升时间，其计算模型如下：

T_plan＝T_total-T_{planed_mt}-T_out

其中：T_plan表示主井提升系统计划提升时间，T_total表示主井提升系统评估周期时间，T_{planed_mt}表示主井提升系统计划检修时间，T_out表示主井提升系统外部影响时间；

步骤2，通过将主井提升系统整个评估周期时间减去主井提升系统实际检修时间、主井提升系统外部影响时间、主井井底煤仓空仓时间、主井井口煤仓满仓时间、主井提升系统故障时间和主井提升系统其它影响时间，得到主井提升系统实际提升时间，其计算模型如下：

T_actual＝T_total-T_{actual_mt}-T_out-T_empty-Tf_ull-T_breakdown-T_other

其中：T_actual表示主井提升系统实际提升时间，T_total表示主井提升系统评估周期时间，T_{actual_mt}表示主井提升系统实际检修时间，T_out表示主井提升系统外部影响时间，T_empty表示主井井底煤仓空仓时间，T_full表示主井井口煤仓满仓时间，T_breakdown表示主井提升系统故障时间，T_other表示主井提升系统其它影响时间；

步骤3，将前述得到主井提升系统实际提升时间和主井提升系统计划提升时间相除，得到主井提升系统在评估周期内的开机率，其计算模型如下：

其中：η_operating表示主井提升系统开机率，T_actual表示主井提升系统实际提升时间，T_plan表示主井提升系统计划提升时间；

步骤4，将主井提升系统在评估周期内所提升的每一勾的提升量累加得到主井提升系统实际提升量，其计算公式如下：

其中：L_actual表示主井提升系统实际提升量，L_hook,i表示主井提升系统提升第i勾的实际提升量，N表示主井提升总勾数；

步骤5，根据已得到的主井提升系统实际提升时间，结合主井提升系统单勾理论提升周期时间和主井提升系统单勾理论提升量，计算得到评估周期内主井提升系统理论提升量，其计算公式如下：

其中：L_theory表示主井提升系统理论提升量，T_actual表示主井提升系统实际提升时间，T_hook表示主井提升系统单勾理论提升周期时间，L_hook表示主井提升系统单勾理论提升量；

步骤6，将前述得到主井提升系统实际提升量和主井提升系统理论提升量相除，得到主井提升系统在评估周期内的负荷率，其计算模型如下：

其中：η_load表示主井提升系统负荷率，L_actual表示主井提升系统实际提升量，L_theory表示主井提升系统理论提升量；

步骤7，获得主井提升系统提升原煤含矸率ξ_refuse，原煤含矸率是主井提升系统所提升的单位重量的原煤中，未能拣除的块度大于50毫米的矸石重量所占的比重；

步骤8，基于上述得到的主井提升系统提升原煤含矸率，计算获得主井提升系统质量合格率，其计算模型如下：

η_quality＝1-ξ_refuse

其中：η_quality表示主井提升系统提升质量合格率，ξ_refuse表示主井提升系统提升原煤含矸率；

步骤9，基于已得到的主井提升系统开机率、主井提升系统负荷率和主井提升系统质量合格率，建立主井提升系统综合效率评估模型，其计算模型如下：

η_hoist＝η_operating×η_load×η_quality

其中：η_hoist表示主井提升系统综合效率，η_operating表示主井提升系统开机率，η_load表示主井提升系统负荷率，η_quality主井提升系统质量合格率；

步骤10，将所得到的评估周期内的主井提升系统综合效率η_hoist与预先设定的主井提升系统综合效率报警下限值

进行比较，若满足关系式

则表明主井提升系统提升效率正常；若满足关系式

则报警提示主井提升系统综合效率异常，同时将该评估周期的主井提升系统综合效率以及对应的主井提升系统开机率、负荷率和质量合格率显示在显示屏上；

步骤11，生产人员根据步骤10的报警提示，对主井提升系统进行有针对性的调整，使得主井提升系统综合效率提高至正常范围。

2.如权利要求1所述一种精益生产用主井提升系统综合效率评估与监测方法，其特征在于，在步骤4中，主井提升系统每勾的实际提升量根据安装在主井箕斗的重量传感器获得。

3.如权利要求1所述一种精益生产用主井提升系统综合效率评估与监测方法，其特征在于，在步骤7中，主井提升系统提升原煤含矸率ξ_refuse数据从矿相应的煤质监测部门的煤质检验数据中获得。

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