CN204490293U - 矿井提升机全行程包络线速度保护系统 - Google Patents

Abstract

一种矿井提升机全行程包络线速度保护系统，其包括：数据采集装置、数据分析模块、制动控制模块，数据采集装置包括测速发电机、增量式编码器、同步开关；测速发电机的输出端与数据分析模块相连接，增量式编码器输出端与数据分析模块相连接，数据分析模块与制动控制模块相连接；同步开关与制动控制模块相连接；制动控制模块外接提升机电机控制端。

Description

矿井提升机全行程包络线速度保护系统

技术领域

本发明涉及矿山行业矿井提升运动控制系统技术领域，具体是一种矿井提升机全行程包络线速度保护系统。

背景技术

矿山行业是一个高风险的行业，矿井提升系统作为矿山井下人员与设备通往地面的咽喉，其安全性、可靠性不容忽视。现有的矿井提升机速度保护系统一般由两种超速保护组合而成：最大速度超速保护和检测点逐点超速保护。这种超速保护一般使用磁感应式电气元件，磁感应式电气元件安装于环境潮湿的井筒中，故障率高。另外此种超速保护依靠的是电气元件，元件的个数有限，这就有了此种保护的局限性，为了提高安全性不得不大量增加元件。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供：一种矿井提升机全行程包络线速度保护装系统，以解决现有技术保护方式单一，需要设置大量采样点的问题。

本实用新型解决技术问题的技术方案为：一种矿井提升机全行程包络线速度保护系统，包括数据采集装置、数据分析模块、制动控制模块，数据采集装置包括测速发电机、增量式编码器、同步开关；测速发电机的输出端与数据分析模块相连接，增量式编码器输出端与数据分析模块相连接，数据分析模块与制动控制模块相连接；同步开关与制动控制模块相连接；制动控制模块外接提升机电机控制端。

数据分析模块包括数模转化器、储存比较器、逻辑与门；数模转化器分设有2个，分别为A数模转化器、B数模转化器；储存比较器设有2个，分别为A储存比较器、B储存比较器；A数模转化器输入端与测速发电机相连，A数模转化器的输出端与A储存比较器输入端相连，A储存比较器输出端连接有逻辑与门；B数模转化器输入端与增量式编码器相连，B数模转化器的输出端与B储存比较器输入端相连，B储存比较器输出端连接有逻辑与门，逻辑与门的输出信号端外接提升机电机控制端。

数模转化器为预设值输出数模转化器。

逻辑与门的输出信号端与提升机电机控制端之间设有可控硅。

同步开关为感应式同步开关。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型通过数据采样以及预设值的相比较的方式就可起到安全检测的作用。在实际使用中可以同时使用多个装置，实现连续保护，生成连续的超速保护曲线，动态跟踪实际运行速度，有效参与提升系统的安全保护，解决长期以来，速度保护存在大量死区，保护离散化的问题，避免了提升容器因速度过高偏离给定速度而产生的种种危险，调高了提升系统的安全性，为提升系统进一步提速，从而提高效率及产量，做了坚实的奠基。

本设备安装简单，只需在提升机电机外围布设即可，可行性强。

由于该装置大部分器件都布设在提升电机的外围，远离矿井潮湿环境，装置大部分部件不易损坏，安全系数高。

采样值始终是连续值，具体操作时可以根据需要预设比较参数，更好的修正保护范围，灵活性高，适应能力强。

附图说明

图1为本实用新型逻辑控制图。

图2为本实用新型数据分析模块逻辑电路图。

图3为本实用新型生成的全行程速度包络曲线。

图4为矿井提升机提升方向非对称5阶段理想速度曲线及其相同时刻的加速度曲线和急动度曲线。

附图标记说明：1.A数模转化器、2.B数模转化器、3.A储存比较器、4.B储存比较器、5.逻辑与门、6.可控硅。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型做进一步说明。

一种矿井提升机全行程包络线速度保护系统，包括：数据采集装置、数据分析模块、制动控制模块。

数据采集装置包括测速发电机、增量式编码器、同步开关；测速发电机的输出端与数据分析模块相连接，增量式编码器输出端与数据分析模块相连接，数据分析模块与制动控制模块相连接；同步开关与制动控制模块相连接；制动控制模块外接提升机电机控制端。

数模转化器分设有2个，分别为A数模转化器、B数模转化器；储存比较器设有2个，分别为A储存比较器、B储存比较器；A数模转化器输入端与测速发电机相连，A数模转化器的输出端与A储存比较器输入端相连，A储存比较器输出端连接有逻辑与门；B数模转化器输入端与增量式编码器相连，B数模转化器的输出端与B储存比较器输入端相连，B储存比较器输出端连接有逻辑与门，逻辑与门的输出信号端外接提升机电机控制端。

数模转化器为预设值输出数模转化器。

逻辑与门的输出信号端与提升机电机控制端之间设有可控硅。

同步开关为感应式同步开关。

本实用新型的目的是提供一种连续的、全数字化的矿井提升机全行程速度保护装置，按照矿井提升容器将要运行的区间，实时计算此区间全行程超速保护阈值，生成连续的超速保护曲线，动态跟踪采集实际运行速度，实现位置、速度全行程对应，有效参与提升系统的安全保护，解决长期以来，速度保护存在大量死区，即保护离散化的问题。

在矿井提升机提升运行或下放运行前，信号系统发出的信号命令，系统判断本次运行所允许运行的最大速度：由逻辑比较电路，确定出与提升距离相关联的V_max1，由逻辑选择电路，确定出与提升种类(如人员，矿石，爆破材料等)相关联的V_max2，最后在经过逻辑比较电路，选取V_max1和V_max2较小的作为本次运行的最大速度V_max。其中最大速度的预设值设定在A储存比较器中。对应比较B储存比较器中预设值，就可以做出逻辑判断。

本实用新型可以进一步衍生，通过引入运算能力更强的逻辑控制模块，将上述硬件逻辑电路形成的判定方法，用固化在逻辑控制模块内部的数据与公式代替。如图3所示，根据呼叫提升容器的水平，确定本次运行的终止点d；根据此时提升容器的深度，确定本次提升的起始点o；按照工况要求，手动输入提升容器的爬行距离D；根据不同的最大速度、固定的最大加速度、固定的最大急动度，计算不同的加速距离A及减速距离C。

逻辑判断公式：

$A=\frac{V_{\max }{a}_{\max }(\mathrm{\π}-2)}{2{\mathrm{\ρ}}_{\max }}+\frac{V_{\max }^2}{2a_{\max }}$

$C=\frac{(\mathrm{\π}-2)a_{\max }(V_{\max }-V_{\mathrm{creep}})}{2{\mathrm{\ρ}}_{\max }}+\frac{{(V_{\max }-V_{\mathrm{creep}})}^2}{2a_{\max }}$

式中：a_max为传动装置所设定的最大加速度；ρ_max为传动装置所设定的最大急动度。

当提升容器位置小于运行终止点或大于起始点时，超速保护曲线为0，即在不允许运行的范围，只要速度不为零，保护执行系统，就会报超速故障；当提升容器将在不同的运行区间运行时，依据图4所示，通过如下函数计算，对应出不同位置的理论运行速度：

$\left\{\begin{array}{cc}{V}_{\mathrm{oa}}=\frac{a_{\max }^2}{{\mathrm{\ρ}}_{\max }}(1-\cos \frac{{\mathrm{\ρ}}_{\max }}{a_{\max }}t)& t\∈(0,t_1]\\ V_{\mathrm{oa}}=a_{\max }t-\frac{a_{\max }^t}{{\mathrm{\ρ}}_{\max }}(\frac{\mathrm{\π}}{2}-1)& t\∈(t_1,t_2]\\ V_{\mathrm{oa}}=V_{\max }-\frac{a_{\max }^2}{{\mathrm{\ρ}}_{\max }}[1-\cos (\frac{{\mathrm{\ρ}}_{\max }}{a_{\max }}t-\frac{V_{\max }{\mathrm{\ρ}}_{\max }}{a_{\max }^2}+2)]& t\∈(t_2,t_3]\end{array}\right.$

$\left\{\begin{array}{cc}{V}_{\mathrm{bc}}=V_{\max }+\frac{a_{\max }^2}{{\mathrm{\ρ}}_{\max }}(\cos \frac{{\mathrm{\ρ}}_{\max }}{a_{\max }}t-1)& t\∈(0,t_1^{\text{'}}]\\ V_{\mathrm{bc}}=V_{\max }+\frac{a_{\max }^2}{{\mathrm{\ρ}}_{\max }}-a_{\max }(t-\frac{\mathrm{\π}{a}_{\max }}{2{\mathrm{\ρ}}_{\max }})& t\∈(t_1^{\text{'}},t_2^{\text{'}}]\\ V_{\mathrm{bc}}=V_{\mathrm{creep}}-\frac{a_{\max }^2}{{\mathrm{\ρ}}_{\max }}\{1-\sin (\frac{{\mathrm{\ρ}}_{\max }}{a_{\max }}t-\frac{\mathrm{\π}}{2}+2-\frac{{\mathrm{\ρ}}_{\max }\left(V_{\max }{-V}_{\mathrm{creep}}\right)}{a_{\max }^2})\}& t\∈(t_2^{\text{'}},t_3^{\text{'}}]\end{array}\right.$

在理论运行速度不大于判断出的最大速度的情况下，将各个区间的不同的理论运行速度放大10％至15％，作为全行程超速保护曲线的超速保护裕量，实际速度以曲线的方式越过全行程超速保护曲线所包络的范围，即图3实线超越虚线时，对提升机系统进行保护。

此外，本套装置还设置了同步开关，其作用是用最简单的控制方式，在最外环限制速度，和逻辑控制回路没有任何交集，完全独立，一般情况下，本套 装置的这个功能是被搁浅的，只有当逻辑控制中，出现逻辑错误、元器件或电路板损坏，系统出现超速故障，逻辑控制起不到保护作用时，才自动投入使用，确保了系统的安全性。

Claims (5)

1.一种矿井提升机全行程包络线速度保护系统，包括数据采集装置、数据分析模块、制动控制模块，其特征在于：所述数据采集装置包括测速发电机、增量式编码器、同步开关；所述测速发电机的输出端与所述数据分析模块相连接，所述增量式编码器输出端与所述数据分析模块相连接，所述数据分析模块与所述制动控制模块相连接；所述同步开关与所述制动控制模块相连接；所述制动控制模块外接提升机电机控制端。

2.根据权利要求1所述的一种矿井提升机全行程包络线速度保护系统，其特征在于：所述数据分析模块包括数模转化器、储存比较器、逻辑与门；所述数模转化器分设有2个，分别为A数模转化器、B数模转化器；所述储存比较器设有2个，分别为A储存比较器、B储存比较器；所述A数模转化器输入端与所述测速发电机相连，所述A数模转化器的输出端与所述A储存比较器输入端相连，所述A储存比较器输出端连接有逻辑与门；所述B数模转化器输入端与增量式编码器相连，所述B数模转化器的输出端与所述B储存比较器输入端相连，所述B储存比较器输出端连接有逻辑与门，所述逻辑与门的输出信号端外接提升机电机控制端。

3.根据权利要求2所述的一种矿井提升机全行程包络线速度保护系统，其特征在于：所述数模转化器为预设值输出数模转化器。

4.根据权利要求2所述的一种矿井提升机全行程包络线速度保护系统，其特征在于：所述逻辑与门的输出信号端与提升机电机控制端之间设有可控硅。

5.根据权利要求1所述的一种矿井提升机全行程包络线速度保护系统，其特征在于：所述的同步开关为感应式同步开关。