RU2124468C1

RU2124468C1 - Method of and device for weighing useful load in lifting vehicle

Info

Publication number: RU2124468C1
Application number: RU96107354A
Authority: RU
Inventors: Николай Гаврилович Огнев; Евгений Алексеевич Дмитриев; Лев Генадьевич Рубцов
Original assignee: Николай Гаврилович Огнев; Евгений Алексеевич Дмитриев; Лев Генадьевич Рубцов
Priority date: 1996-04-09
Filing date: 1996-04-09
Publication date: 1999-01-10

Abstract

FIELD: mine industry; main and coal hoists. SUBSTANCE: loads on bearing of both guide pulleys of hoist are measured with vehicle being in middle of shaft and results are compared and, basing on obtained value, mass of useful load in lifting vehicle is determined. Device has, additionally, second magneto-elastic force transducer located under bearing of second head-frame pulley, level change-over switches, two ballast resistors and memory. Two ballast resistors and two coils of magneto-elastic transducers form resistance bridge in which coils are connected in opposite arms of bridge, and input diagonally opposite pair of junctions is connected to ac source, and memory unit is connected to output diagonally opposite pair of junctions, being connected to it through pair of hermetically sealed reed relays located at one level but on opposite sides of shaft. Selection of pair of hermetically sealed reed relays of corresponding level is provided by two-pole level change-over switch. Each pair of hermetically sealed reed relays is connected in parallel. EFFECT: enhanced accuracy of weighing, enlarged sphere of application. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к шахтным и рудничным подъемным установкам и может быть использовано в угольной и горнорудной промышленности. The invention relates to mine and mine hoisting installations and can be used in the coal and mining industries.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению, в части способа способ взвешивания полезного груза в подъемном сосуде на ходу подъемной машины и устройство для его осуществления, в котором натяжение тяговых канатов шахтной подъемной установки определяют по их сопротивлению электрическому току, и по их разности судят о массе полезного груза в груженном сосуде (RU, патент, 2009096, B 66 B 5/12, 1994) /I/. Closest to the technical essence of the invention, in terms of the method, the method of weighing payload in a lifting vessel on the go of the lifting machine and a device for its implementation, in which the tension of the traction ropes of the mine lifting installation is determined by their resistance to electric current, and the mass is judged by their difference payload in a loaded vessel (RU, patent, 2009096, B 66 B 5/12, 1994) / I /.

Однако в процессе работы тяговые канаты способны к остаточному удлинению, а также изменить свою линейную плотность, вследствие чего для поддержания заданной точности измерения, необходимо следить за так называемым "дрейфом нуля", т.е. возможно снижение точности измерения. К тому же, данный способ усложняет процесс взвешивания. However, during operation, the traction ropes are capable of residual elongation and also change their linear density, as a result of which, in order to maintain a given measurement accuracy, it is necessary to monitor the so-called “zero drift”, i.e. possible decrease in measurement accuracy. In addition, this method complicates the weighing process.

Устройство для взвешивания полезного груза в подъемном сосуде по источнику /1/, содержит индикатор нулевого типа, два балластных и два переменных резистора в виде тяговых канатов порожнего и груженного подъемных сосудов, образующих все вместе электрический мост сопротивлении Однако в связи с тем, что вытяжка тяговых канатов по причине либо несимметричной их нагрузки от цикла к циклу, либо по причине асимметрии канатов при их изготовлении (технологический разброс параметров), их сопротивление электрическому току может оказаться далеко не идентичным, вследствие чего снижается точность измерения, для повышения которой необходимо периодически корректировать "дрейф нуля" в выходной диагонали указанного моста сопротивлений. Данное устройство является наиболее близким к изобретению в части устройства. The device for weighing the payload in the lifting vessel according to the source / 1 / contains a zero-type indicator, two ballast and two variable resistors in the form of traction ropes of an empty and loaded lifting vessels, which together form an electric bridge of resistance However, due to the fact that the traction hood ropes because of either their asymmetric load from cycle to cycle, or because of the asymmetry of the ropes during their manufacture (technological spread of parameters), their resistance to electric current may be far from identical, as a result of which the measurement accuracy is reduced, to increase which it is necessary to periodically adjust the "zero drift" in the output diagonal of the indicated bridge of resistance. This device is the closest to the invention in terms of the device.

Задача изобретения - повышение точности взвешивания и расширение области применения. The objective of the invention is to improve the accuracy of weighing and expanding the scope.

Поставленная задача по первому объекту решается тем, что в способ взвешивания полезного груза в подъемном сосуде, включающем измерение параметров, характеризующих состояние элементов подъемной установки их сравнение и определение массы полезного сравнения, измеряют нагрузки на подшипниках обоих направляющих шкивов подъемной установки при нахождении подъемных сосудов в середине шахтного ствола, по результату сравнения которых судят о массе полезного груза. The problem of the first object is solved by the fact that in the method of weighing the payload in the lifting vessel, which includes measuring the parameters characterizing the state of the elements of the lifting installation, comparing them and determining the mass of the useful comparison, the loads on the bearings of both guide pulleys of the lifting installation are measured when the lifting vessels are in the middle shaft shaft, the result of the comparison of which is judged on the mass of the payload.

Сущность способа заключается в следующем. The essence of the method is as follows.

Вся трудность взвешивания полезного груза в подъемном сосуде шахтного двухконцевого канатного подъема заключается в том, что в процессе работы один тяговый канат (порожнего сосуда) сматывается, а другой - груженного сосуда - наматывается на барабан подъемной машины. Поскольку тяговые канаты сами обладают определенной массой, то они способны вносить существенные погрешности при измерении концевой нагрузки, достигающие при большой глубине ствола шахты 15 - 20%. The whole difficulty of weighing the payload in the lifting vessel of the mine double-end rope hoist lies in the fact that during the operation one traction rope (empty vessel) is wound, and the other - of the loaded vessel - is wound on the drum of the lifting machine. Since the traction ropes themselves have a certain mass, they are capable of introducing significant errors in measuring the end load, reaching 15–20% when the shaft shaft is deep.

Поэтому необходимо устранить влияние массы тяговых канатов на их концевые нагрузки. Этого можно добиться, если измерить последние в таком месте шахтного вертикального ствола, где массы тяговых канатов равны друг другу. А это - половина длины всего тягового каната от прицепного элемента, при его загрузке в самой нижней части ствола, до точки схода его с направляющего копрового шкива. Therefore, it is necessary to eliminate the influence of the mass of traction ropes on their end loads. This can be achieved by measuring the latter in such a place in the vertical shaft mine, where the masses of the traction ropes are equal to each other. And this is half the length of the entire traction rope from the trailed element, when it is loaded in the very lower part of the trunk, to the point of its descent from the guide pulley.

Другими словами, это место находится, по крайней мере выше половины глубины шахтного ствола, причем при работе с разных горизонтов, это место также приподнимается ровно на половину высоты горизонта. Достаточно в этом месте измерить концевые нагрузки на канаты в районе копровых шкивов, сравнить их, чтобы сделать вывод о массе полезного груза в подъемном сосуде. In other words, this place is located at least above half the depth of the shaft shaft, and when working from different horizons, this place also rises exactly half the height of the horizon. It is enough in this place to measure the end loads on the ropes in the area of the sheave pulleys, compare them to draw a conclusion about the mass of the payload in the lifting vessel.

Поставленная задача по второму объекту решается тем, что устройство для взвешивания полезного груза в подъемном сосуде, содержащее измерительные элементы, размещенные вдоль шахтного ствола на двух противоположных его бортах, мостовую схему с включенным в ее входную диагональ источником переменного тока, токопроводящие шины и привод подъемной машины, снабжено двумя прикрепленными к подъемным канатам прицепным элементам с управляющими магнитами, двумя магнитоупругими датчиками силы, размещенными под подшипниками двух копровых шкивов, n/2 двухполюсными переключателями горизонтов, двумя балластными резисторами и дополняющим блоком, в качестве измерительных элементов, размещенных вдоль шахтного ствола, устройство содержит n герконов, установленных по одному на борт на одном уровне, при этом два балластных резистора и две катушки магнитоупругих датчиков включены в мостовую схему, выходная диагональ которой подключена к первой и второй шинам, к которым посредством двухполюсных переключателей попарно-параллельно подключены одни выводы герконов одного уровня противоположных бортов шахтного ствола, вторые выводи всех герконов одного борта собраны в третью шину, а вторые выводы всех герконов другого борта в четверную шину и подключены к запоминающему блоку, причем в первую шину собраны первые выводы первого балластного резистора и катушки индуктивности первого магнитоупругого датчика силы, а во вторую шину собраны первые выводы второго балластного резистора и катушки индуктивности второго магнитоупругого датчика силы, вторые выводы балластных резисторов и катушек индуктивности образуют входную диагональ моста, при этом место установки пары герконов в шахтном стволе определяют по формуле

где
h_г - глубина установки герконов в ствол (от дневной поверхности);
H_к - высота копра (от уровня верхней приемной площадки до точки схода каната с направляющего шкива);
h_ш - глубина ствола шахты;
h_iг - высота i-го горизонта, при этом самый нижний горизонт имеет индекс i = 0.The problem of the second object is solved by the fact that a device for weighing payload in a lifting vessel, containing measuring elements placed along the shaft on its two opposite sides, a bridge circuit with an alternating current source included in its input diagonal, conductive busbars and a lifting machine drive equipped with two trailed elements attached to the lifting ropes with control magnets, two magnetoelastic force sensors, placed under the bearings of two pulley pulleys, n / 2 bipolar horizon switches, two ballast resistors and a complementary unit, as measuring elements located along the shaft shaft, the device contains n reed switches installed one on board at the same level, while two ballast resistors and two coils of magnetoelastic sensors are included in a bridge circuit, the output diagonal of which is connected to the first and second buses, to which, through two-pole switches, one conclusions of the reed switches of the same level are connected in pairs side of the shaft shaft, the second leads of all the reed switches of one side are assembled into the third bus, and the second leads of all the reed switches of the other side into the fourth bus and connected to the storage unit, the first leads of the first ballast resistor and inductance coil of the first magnetoelastic force sensor are collected in the first bus, and in the second bus the first conclusions of the second ballast resistor and inductance coil of the second magnetoelastic force sensor are collected, the second conclusions of the ballast resistors and inductors form the input diag nal bridge, while the installation location of a pair of reed switches in the shaft is determined by the formula

Where
h _g - the depth of installation of reed switches in the trunk (from the surface);
H _to - the height of the copra (from the level of the upper receiving platform to the point of vanishing of the rope from the guide pulley);
h _W - the depth of the shaft;
h _iig is the height of the i-th horizon, while the lowest horizon has an index i = 0.

Сущность устройства заключается в следующем. Необходимо измерить и сравнить обе концевые нагрузки шахтной подъемной установки, но так, чтобы усилия на копровые шкивы от веса тяговых канатов не влияли на точность измерения. Это влияние можно устранить тем, что измерение произвести мостовой электрической схемой в середине шахтного ствола, а магнитоупругие датчики силы разнести в два противоположные плеча электрического моста сопротивлений, два других плеча которого представлены балластными, например, активными резисторами. The essence of the device is as follows. It is necessary to measure and compare both end loads of the mine hoist, but so that the efforts on the sheave pulleys from the weight of the traction ropes do not affect the measurement accuracy. This effect can be eliminated by the fact that the measurement is carried out by a bridge circuit in the middle of the shaft, and the magneto-elastic force sensors are separated into two opposite arms of the electrical resistance bridge, the other two arms of which are represented by ballast, for example, active resistors.

Известно, что при изменении сжимающих усилий на магнитоупругий датчик изменяется его магнитная проницаемость, как следствие этого - индуктивность и индуктивное сопротивление. При этом, подключив напряжение переменного тока в одну диагональ, напряжение на выходной диагонали будет пропорционально разности концевых нагрузок, которая и есть не что иное, как полезная нагрузка в груженном сосуде (так как усилия от веса тяговых канатов равны). Следовательно, напряжение с выходной диагонали необходимо измерить в точке шахтного ствола, приходящейся на половину всей длины тягового каната подъемного сосуда от точки схода каната с направляющего шкива на копре до точки закрепления его на сосуде, находящемся в самом нижнем месте ствола при загрузке сосуда. В средней точке ствола следует разместить по геркону на противоположных его бортах, которые замыкаются управляющими магнитами, размещенных на подъемных сосудах по одному. It is known that when the compressive forces change to a magnetoelastic sensor, its magnetic permeability changes, as a result of this, inductance and inductive resistance. At the same time, by connecting the AC voltage to one diagonal, the voltage on the output diagonal will be proportional to the difference of the end loads, which is nothing but the payload in the loaded vessel (since the forces from the weight of the traction ropes are equal). Therefore, the voltage from the output diagonal must be measured at the point of the shaft shaft, which accounts for half of the entire length of the traction rope of the lifting vessel from the point where the rope vanishes from the guide pulley on the pile head to the point of its fastening on the vessel located in the lowest place of the barrel when loading the vessel. At the middle point of the trunk, it should be placed along the reed switch on its opposite sides, which are closed by control magnets placed on the lifting vessels one at a time.

Замкнутые герконы, дают информацию о полезном грузе. Однако теперь необходимо эту информацию сохранить, т.к. герконы в следующий момент разомкнутся, потому что подъемные сосуды с управляющими магнитами уйдут в разные стороны. Предлагается использовать для этого любые запоминающие устройства, которые бы к тому же были способны и накапливать эту информацию (например, за час работы, за смену, за сутки и т.д.). Самое элементарное запоминающее и записывающее устройство - магнитофон, записывающая головка которого подключена на выход герконов, а запоминание - магнитная лента, с которой эту информацию можно считывать в любой момент времени. Closed reed switches provide information about the payload. However, now it is necessary to save this information, because the reed switches will open the next moment, because the lifting vessels with control magnets will go in different directions. It is proposed to use any storage devices for this, which would also be able to accumulate this information (for example, per hour of work, per shift, per day, etc.). The most basic storage and recording device is a tape recorder, the recording head of which is connected to the output of the reed switches, and the storage is a magnetic tape with which this information can be read at any time.

В связи с тем, что число горизонтов, с которых производится подъем полезного ископаемого, может быть больше одного, следует предусмотреть переключатели горизонтов, тогда, соответственно, увеличивается вдвое и число герконов, размещенных на бортах шахтного ствола. Due to the fact that the number of horizons from which the mineral is lifted may be more than one, it is necessary to provide for horizon switches, then, accordingly, the number of reed switches placed on the sides of the shaft should be doubled.

На фиг. 1 представлена схема размещения оборудования устройства в шахтном стволе. In FIG. 1 shows the layout of the equipment of the device in the shaft.

На фиг. 2 - принципиальная электрическая схема устройства. In FIG. 2 is a circuit diagram of a device.

Устройство содержит привод 1 шахтной подъемной машины, подъемные сосуды 2 и 3 с закрепленными за них тяговыми канатами 4 и 5, перекинутые через копровые шкивы 6 и 7, оси которых через подшипники 8 и 9 опираются на магнитоупругие датчики силы 10 и 11. На каждом подъемном сосуде, по одному, размещены управляющие магниты 12, 13. В верхней половине ствола, на двух противоположных его бортах, размещены попарно герконы Г1 и Г1', Г2 и Г2', .. . , ГП и ГП'. The device comprises a drive 1 of a mine lifting machine, lifting vessels 2 and 3 with traction ropes 4 and 5 fixed to them, thrown over the pulley pulleys 6 and 7, the axes of which, through bearings 8 and 9, rely on magnetoelastic force sensors 10 and 11. At each lifting the vessel, one at a time, has control magnets 12, 13. In the upper half of the barrel, on its two opposite sides, are reed switches G1 and G1 ', G2 and G2', ... , GP and GP '.

Место установки пары герконов в стволе определяется из следующего равенства:

где
h_г - глубина установки герконов в стволе (от дневной поверхности);
H_к - высота копра (от уровня верхней приемной площадки до точки схода каната с направляющего шкива);
h_ш - глубина ствола шахты;
h_iг - высота i-го горизонта, при этом самый нижний горизонт имеет индекс i=0.The installation location of a pair of reed switches in the trunk is determined from the following equality:

Измерительная часть устройства (фиг. 2) содержит два балластных активных резистора R₁ и R₂ и два индуктивных сопротивления X_L1 и X_L2 магнитоупругих датчиков силы 10 и 11, образующих мостовую измерительную схему. На входную диагональ подается напряжение И переменного тока, а выходная диагональ подключена на первую Ш1 и вторую Ш2 шины, к которым параллельно и попарно подключены первыми контактами герконы Г1 и Г1', Г2 и Г2', Г3 и Г3', и т.д. с помощью своих двухполюсных переключателей горизонтов ПГ1, ПГ2 и т.д. Вторые контакты всех герконов одного борта шахтного ствола собраны в третью шину Ш3, а всех герконов противоположного борта - в четвертую шину Ш4, которые служат для подключения к ним запоминающего блока 36.The measuring part of the device (Fig. 2) contains two ballast active resistors R ₁ and R ₂ and two inductive resistances X _L1 and X _{L2 of} magnetoelastic force sensors 10 and 11, forming a bridge measuring circuit. AC voltage is applied to the input diagonal, and the output diagonal is connected to the first Ш1 and second Ш2 buses, to which the reed switches G1 and G1 ', G2 and G2', G3 and G3 ', and so on are connected in parallel and in pairs by the first contacts. using their bipolar horizon switches PG1, PG2, etc. The second contacts of all reed switches on one side of the shaft are assembled in the third bus Ш3, and all the reed switches of the opposite side are assembled in the fourth bus Ш4, which are used to connect the memory unit 36 to them.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Как уже отмечалось, при нахождении подъемных сосудов 2 и 3 в середине ствола, индуктивное сопротивление датчика 10 от груженного подъемного сосуда X_L1 будет меньше, чем индуктивное сопротивление датчика 11 от порожнего подъемного сосуда - X_L2 на величину, пропорциональную полезному грузу в сосуде 2. Влияние веса канатов 4 и 5 будет взаимно компенсировано, т.к. сопротивление и размещение в противоположных плечах мостовой измерительной схемы. Пусть подъем сосудов производится с нижнего горизонта, т.е. включен переключатель горизонтов ПГ1, подключающих именно герконы в середине ствола Г1 и Г1 выходное напряжение с мостовой измерительной схемы через шины Ш3 и Ш4 будет подано на запоминающий блок 36.As already noted, when the lifting vessels 2 and 3 are in the middle of the barrel, the inductive resistance of the sensor 10 from the loaded lifting vessel X _L1 will be less than the inductive resistance of the sensor 11 from the empty lifting vessel - X _L2 by a value proportional to the payload in the vessel 2. The influence of the weight of ropes 4 and 5 will be mutually compensated, because resistance and placement on opposite shoulders of a bridge measurement circuit. Let the vessels rise from the lower horizon, i.e. the horizon switch PG1 is switched on, connecting the reed switches in the middle of the trunk G1 and G1, the output voltage from the bridge measuring circuit via buses Ш3 and Ш4 will be supplied to the storage unit 36.

Если подъем полезного ископаемого производится с вышележащего горизонта (это обычно - 50 м), то и герконы Г2 и Г2 следует разместить в стволе выше первой пары (Г1 и Г1) на 25 м, и т.д. Таким образом, с какого горизонта производится подъем полезного ископаемого, тот переключатель герконов и включен. С нижнего первого горизонта - ПГ1, со второго горизонта - ПГ2 и т. д. If the rise of the mineral is carried out from an overlying horizon (this is usually 50 m), then the reed switches G2 and G2 should be placed in the trunk above the first pair (G1 and G1) by 25 m, etc. Thus, from what horizon the mineral is being lifted, that switch of reed switches is turned on. From the lower first horizon - PG1, from the second horizon - PG2, etc.

Устройство, вследствие размещения датчиков силы в противоположных плечах моста сопротивлений, повышает точность взвешивания, что характерно вообще для всех мостовых измерительных схем, а применение переключателей горизонтов с соответствующим размещением своих герконов по бортам ствола, в принципе, не ограничивает применение устройства при любом числе работающих горизонтов и любом типе подъемных сосудов (клеть, скип, бадья). The device, due to the placement of force sensors on the opposite shoulders of the resistance bridge, increases the accuracy of weighing, which is typical for all bridge measuring circuits, and the use of horizon switches with the appropriate placement of their reed switches on the sides of the trunk, in principle, does not limit the use of the device for any number of working horizons and any type of lifting vessels (crate, skip, tub).

Claims

1. A method of weighing the payload in a lifting vessel, including measuring parameters characterizing the state of the elements of the lifting installation, comparing them and determining the mass of the payload in the lifting vessel according to the comparison result, characterized in that the loads on the bearings of both guide pulleys of the lifting installation are measured when the lifting vessels in the middle of the shaft, the results of the comparison of which judge the mass of the payload.

2. A device for weighing the payload in a lifting vessel, containing measuring elements placed along the shaft on its two opposite sides, a bridge circuit with an alternating current source included in its input diagonal, conductive busbars and a lifting machine drive, characterized in that it is equipped two hook-on elements attached to the hoisting ropes with control magnets, two magnetoelastic force sensors, placed under the bearings of two hoisting pulleys, n / 2 two-pole switches the horizon, two ballast resistors and a storage unit, as measuring elements located along the shaft shaft, the device contains n reed switches installed one on board at the same level, while two ballast resistors and two coils of magnetoelastic sensors are included in the bridge circuit, the output the diagonal of which is connected to the first and second tires, to which, through bipolar switches, paired-parallel are connected one conclusions of reed switches of the same level of the opposite sides of the shaft shaft la, the second leads of all the reed switches of one side are assembled into the third bus, and the second leads of all the reed switches of the other side into the fourth bus and connected to the storage unit, the first leads of the first ballast resistor and inductor of the first magnetoelastic force sensor are collected in the first bus, and the second busbar contains the first conclusions of the second ballast resistor and the inductance coil of the second magnetoelastic force sensor, the second conclusions of the ballast resistors and inductors form the input diagonal of the bridge, and the place of the mouth ovki pair of reed switches in the shaft is determined by the formula
h _g = H _k + (h _w - h _ig ) / 2,
where h _g - the installation depth of the reed switches in the trunk (from the surface);
H _to - the height of the copra (from the level of the upper receiving platform to the point of vanishing of the rope from the guide pulley);
h _W - the depth of the shaft;
h _iig is the height of the i-th horizon, while the lowest horizon has an index i = 0.