WO2021035893A1

WO2021035893A1 - 一种主井提升系统综合效率多级预警方法

Info

Publication number: WO2021035893A1
Application number: PCT/CN2019/110987
Authority: WO
Inventors: 贾顺; 袁清和; 胡罗克
Original assignee: Shandong University of Science and Technology
Current assignee: Shandong University of Science and Technology
Priority date: 2019-08-23
Filing date: 2019-10-14
Publication date: 2021-03-04
Anticipated expiration: 2022-02-23
Also published as: CN110555608A

Abstract

一种主井提升系统综合效率多级预警方法，首先设置主井提升系统开机率、负荷率和提升质量合格率控制下限，进而计算获得主井提升系统综合效率控制下限；接着获取评估周期内的主井提升系统开机率、负荷率、提升质量合格率和综合效率，将获取的各效率与预设的相应效率控制下限进行对比分析，结合各效率的变化趋势，判断是否处于正常状态，若处于非正常状态，则判定属于何种等级异常，给出I到IV级预警提示，并将相应的异常指标显示在显示屏上。使主井提升系统操作者有针对性地调整控制主井提升系统，实现主井提升系统综合效率的事前有效预警。该方法是一种实用有效的主井提升系统综合效率事前多级预警方法。

Description

一种主井提升系统综合效率多级预警方法

技术领域

本发明涉及矿山企业生产系统综合效率预警领域，尤其是一种主井提升系统综合效率多级预警方法。

背景技术

矿山企业主井提升系统是主煤流运输系统中的关键子系统，主井提升系统的综合效率管控影响着矿山企业主煤流系统综合产出效率及企业的整体产出效率。因此，研究矿山企业主井提升系统综合效率多级预警方法是矿山企业主煤流系统及生产系统整体效率管控的重要任务。

专门针对矿山企业主井提升系统综合效率管控方面的研究并不多见。公开号为CN108665168A的专利文献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，给出了影响主井提升系统综合效率的开机率、负荷率、提升质量合格率的计算公式及获取方法，并且对主井提升系统综合效率进行简单的超限报警。上述文献能够实现主井提升系统综合效率超过控制界限的事后报警，但是不能实现主井提升系统综合效率的事前预警。因此，迫切需要研究主井提升系统综合效率的事前预警方法。本发明方法则是为了解决上述问题，提出一种主井提升系统综合效率多级预警方法，实现在主井提升系统综合效率没有超限时，但是影响主井提升系统综合效率的开机率、负荷率或提升质量合格率超限，或者出现规律异常时的事前预警。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够对矿山企业主井提升系统综合效率进行事前多级预警的方法，从而实现主井提升系统综合效率的实时有效管控。

一种主井提升系统综合效率多级预警方法，包括如下步骤：

步骤1，设置主井提升系统综合效率控制下限为

主井提升系统开机率控制下限为

主井提升系统负荷率控制下限为

和主井提升系统提升质量合格率控制下限为

步骤2，评估周期时间设置为Δt，获取评估周期内主井提升系统开机率η _operating，负荷率η _load和提升质量合格率η _quality；

步骤3，基于上述的主井提升系统开机率、负荷率和提升质量合格率数据，计算主井提升系统综合效率，其计算模型为：

η _overall＝η _operating×η _load×η _quality

其中：η _overall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主井提升系统提升质量合格率；

步骤4，将评估周期内得到的主井提升系统综合效率η _overall、主井提升系统开机率η _operating、负荷率η _load和提升质量合格率η _quality与预先设置的各效率控制下限进行对比；

步骤5，根据上述对比结果，分析判断主井提升系统效率情况：若主井提升系统综合效率满足关系式

开机率、负荷率和提升质量合格率同时满足关系式：

和

表明主井提升系统综合效率、开机率、负荷率和提升质量合格率都没有低于控制下限，此时仍然需要对主井提升系统综合效率、开机率、负荷率和提升质量合格率进行趋势判断，其中任何一个效率指标出现连续七点下降趋势，表明该指标有趋势异常，则进行IV级预警，并将有异常的效率指标显示在电子屏上；若主井提升系统综合效率满足关系式

但是开机率、负荷率和提升质量合格率中有一项指标小于等于控制下限，即满足如下关式：

或

则表明主井提升系统异常，进行III级预警，并将有异常的效率指标显示在电子屏上；若主井提升系统综合效率满足关系式

但是开机率、负荷率和提升质量合格率中有两项指标小于等于控制下限，即满足

且

或者满足

且

或者满足

且

则表明主井提升系统异常，进行II级预警，并将有异常的指标显示在电子屏上；若主井提升系统综合效率满足关系式

则表明主井提升系统综合效率超限，进行I级预警，将有异常的主井提升系统综合效率及其异常子效率指标(开机率、负荷率或提升质量合格率)显示在显示屏上；若无上述四类异常出现，则表明主井提升系统处于正常状态，电子屏上显示正常；

步骤6，主井提升系统操作人员根据步骤5的预警等级及电子屏显示提示，对主井提升系统进行有针对性的调整与控制，使得主井提升系统各效率单值及综合效率控制在正常范围。

在步骤1中，主井提升系统开机率控制下限

负荷率控制下限

提升质量合格率控制下限

根据主井提升系统开机率、负荷率及提升质量合格率的历史数据统计分析并结合主井提升系统操作者的经验确定。

在步骤1中，主井提升系统综合效率控制下限

是由开机率控制下限、负荷率控制下限、提升质量合格率控制下限相乘得到。因此，主井提升系统综合效率控制下限计算为

在步骤4中，主井提升系统各效率指标与对应控制下限对比具体方式为：主井提升系统综合效率η _overall与综合效率控制下限

对比，主井提升系统开机率η _operating与开机率控制下限

对比，主井提升系统负荷率η _load与负荷率控制下限

对比，主井提升系统提升质量合格率η _quality与提升质量合格率控制下限

对比。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明方法通过对影响主井提升系统综合效率的开机率、负荷率及提升质量合格率进行实时获取，计算得到主井提升系统综合效率，并与主井提升系统综合效率、开机率、负荷率和提升质量合格率的控制下限进行对比分析，同时对各主井提升系统综合效率及开机率、负荷率和提升质量合格率的变化趋势进行分析，从而实现主井提升系统综合效率的事前多级预警，将主井提升系统综合效率有效控制在要求的范围之内。本发明方法克服了已有方法仅仅对主井提升系统综合效率进行事后超限报警的缺陷，对主井提升系统综合效率可以实现事前预警，在综合效率没有低于控制下限时，但是子指标异常或趋势异常时就可以实现有针对性的多级预警。本发明方法科学合理，是一种十分实用有效的主井提升系统综合效率事前预警方法。

附图说明

图1为本发明方法的流程示意图；

图2为本发明方法的系统构成示意图。

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。

本发明提出一种主井提升系统综合效率多级预警方法。本发明方法的流程示意图如图1所示，首先，获取评估周期内的主井提升系统开机率、负荷率和提升质量合格率，然后计算得到评估周期内的主井提升系统综合效率。分别设置主井提升系统开机率、负荷率和提升质量合格率的控制下限，并根据开机率、负荷率和提升质量合格率控制下限计算得到主井提升系统综合效率控制下限。将获取得到的评估周期内的主井提升系统综合效率、开机率、负荷率和提升质量合格率分别与其相应的控制下限进行对比，同时结合各效率的变化趋势，分析判断主井提升系统综合效率是否处于正常状态，若处于非正常状态，则判定属于何种等级的异常，给出I到IV级预警提示，并将相应的异常指标显示在显示屏上。使主井提升系统操作人员有针对性地调整控制主井提升系统，实现主井提升系统综合效率的事前有效管控。

图2为本发明方法的系统构成示意图。主井提升系统配置有重量传感器，重量传感器用于获取主井提升系统单钩实际提升量，重量传感器通过RS-485接口与ZigBee无线传输系统进行连接，ZigBee无线传输系统通过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单勾实际提升量。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，用于按照一定时间周期计算评估主井提升系统的开机率、负荷率、提升质量合格率，并进行主井提升系统综合效率的计算和分析。显示屏用于显示主井提升系统的预警等级以及异常的效率单值和综合效率信息。

本发明实施例以某矿山企业主井提升系统为例进行说明，评估周期时间Δt设置为3小时。采用本发明方法进行主井提升系统综合效率的多级预警，并将预警信息显示在显示屏上。

1.设置主井提升系统综合效率、开机率、负荷率及提升质量合格率控制下限

本发明中主井提升系统开机率、负荷率和提升质量合格率的控制下限是根据主井提升系统开机率、负荷率及提升质量合格率的历史数据统计分析并结合主井提升系统操作者的经验确定。在本实施例中，主井提升系统开机率控制下限

为90.0％，主井提升系统负荷率控制下限

为95.0％，主井提升系统提升质量合格率控制下限

为90.0％。主井提升系统综合效率控制下限由公式

计算得到。因此，本实施例中主井提升系统综合效率控制下限为

2.获取主井提升系统开机率、负荷率和提升质量合格率

因为评估周期时间Δt＝3小时，每隔3小时获取一次主井提升系统开机率、负荷率和提升质量合格率。该矿山企业已开展精益管理一段时间，对主井提升系统的开机率、负荷率和提升质量合格率数据进行周期性记录。以某工作日的8:00-11:00为例，得到该矿主井提升系统开机率为90.3％，负荷率为96.1％，提升质量合格率为90.5％。

3.获取主井提升系统综合效率

基于上述的主井提升系统开机率、负荷率和提升质量合格率数据，计算主井提升系统综合效率，其计算模型为η _overall＝η _operating×η _load×η _quality。其中，η _overall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主井提升系统提升质量合格率。承接前例，仍以某工作日的8:00-11:00为例，已得到该矿主井提升系统开机率η _operating＝90.3％，负荷率η _load＝96.1％，提升质量合格率η _quality＝90.5％。将上述数据带入公式η _overall＝η _operating×η _load×η _quality，计算可得该评估周期内主井提升系统综合效率η _overall＝78.5％。

4.主井提升系统综合效率及其子效率对比

将所得到的主井提升系统综合效率及其子效率(开机率、负荷率和提升质量合格率)与对应指标的控制下限进行对比分析。本实施例中，主井提升系统综合效率、开机率、负荷率和提升质量合格率的控制下限分别为

和

仍以某工作日仍以某工作日的8:00-11:00为例，得到该评估周期内主井提升系统综合效率为η _overall＝78.5％，开机率为η _operating＝90.3％，负荷率为η _load＝96.1％，提升质量合格率为η _quality＝90.5％。则将主井提升系统综合效率η _overall＝78.5％与综合效率控制下限

对比，主井提升系统开机率η _operating＝90.3％与开机率控制下限

对比，主井提升系统负荷率η _load＝96.1％与负荷率控制下限

对比，主井提升系统提升质量合格率η _quality＝90.5％与提升质量合格率控制下限

对比。

5.根据对比结果，分析判断主井提升系统是否存在异常并预警提示

仍以某工作日仍以某工作日的8:00-11:00为例，根据该评估周期内主井提升系统综合效率及其子效率(开机率、负荷率和提升质量合格率)与对应指标的控制下限进行对比结果可知，满足关系式

且开机率、负荷率和提升质量合格率同时满足关系式：

和

表明主井提升系统综合效率、开机率、负荷率和提升质量合格率都没有低于控制下限，此时仍然需要对主井提升系统综合效率、开机率、负荷率和提升质量合格率进行趋势判断，判断发现得到的连续七个负荷率数据分别为η _load,1＝97.1％、η _load,2＝96.9％、η _load,3＝96.7％、η _load,4＝96.6％、η _load,5＝96.3％、η _load,6＝96.1％和η _load,7＝96.0％，则满足如下关系式：η _load,1>η _load,2>η _load,3>η _load,4>η _load,5>η _load,6>η _load,7，表明负荷率存在连续下降趋势，则进行IV级预警，并将有异常的连续七个负荷率(η _load,1＝97.1％、η _load,2＝96.9％、η _load,3＝96.7％、η _load,4＝96.6％、η _load,5＝96.3％、η _load,6＝96.1％和η _load,7＝96.0％)指标值显示在电子屏上。

若以该工作日的14:00-17:00为例，得到主井提升系统开机率η _operating＝89.7％，负荷率η _load＝96.0％，提升质量合格率η _quality＝92.8％。将上述数据带入公式η _overall＝η _operating×η _load×η _quality，计算可得该评估周期内主井提升系统综合效率η _overall＝79.9％。与主井提升系统综合效率控制下限

开机率控制下限

负荷率控制下限

和提升质量合格率控制下限

对比分析发现，满足关系式

同时开机率满足关系式

负荷率和提升质量合格率均大于相应指标的控制下限，进行III级预警，并将有异常的开机率

指标值显示在电子屏上。

若以该工作日的17:00-20:00为例，得到主井提升系统开机率η _operating＝89.5％，负荷率η _load＝94.8％，提升质量合格率η _quality＝92.8％。将上述数据带入公式η _overall＝η _operating×η _load×η _quality，计算可得该评估周期内主井提升系统综合效率η _overall＝78.7％。与主井提升系统综合效率控制下限

开机率控制下限

负荷率控制下限

和提升质量合格率控制下限

对比分析发现，满足关系式

同时开机率和负荷率满足关系式

和

提升质量合格率大于相应指标的控制下限，进行II级预警，并将有异常的开机率

和负荷率

指标值显示在电子屏上。

若以该工作日的20:00-23:00为例，得到主井提升系统开机率η _operating＝89.7％，负荷率η _load＝94.3％，提升质量合格率η _quality＝90.2％。将上述数据带入公式η _overall＝η _operating×η _load×η _quality，计算可得该评估周期内主井提升系统综合效率η _overall＝76.3％。与主井提升系统综合效率控制下限

开机率控制下限

负荷率控制下限

和提升质量合格率控制下限

对比分析发现，满足关系式

则表明主井提升系统综合效率超限，进行I级预警，将有异常的主井提升系统综合效率

及其异常子指标(开机率

负荷率

)显示在显示屏上。

6.根据预警提示，有针对性控制主井提升系统使各效率单值及综合效率控制在正常范围内

本发明方法可以用于矿山企业主井提升系统综合效率的事前多级预警，实现主井提升系统综合效率的有效管控，在主井提升系统综合效率没有超限，但是出现趋势异常时，也可以进行事前多级预警提示，从而保障主井提升系统的高效率运转。

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

一种主井提升系统综合效率多级预警方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，设置主井提升系统综合效率控制下限为
主井提升系统开机率控制下限为
主井提升系统负荷率控制下限为
和主井提升系统提升质量合格率控制下限为

步骤2，评估周期时间设置为Δt，获取评估周期内主井提升系统开机率η _operating，负荷率η _load和提升质量合格率η _quality；

步骤3，基于上述的主井提升系统开机率、负荷率和提升质量合格率数据，计算主井提升系统综合效率，其计算模型为：

η _overall＝η _operating×η _load×η _quality

其中：η _overall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主井提升系统提升质量合格率；

步骤4，将评估周期内得到的主井提升系统综合效率η _overall、主井提升系统开机率η _operating、负荷率η _load和提升质量合格率η _quality与预先设置的各效率控制下限进行对比；

步骤5，根据上述对比结果，分析判断主井提升系统效率情况：若主井提升系统综合效率满足关系式
开机率、负荷率和提升质量合格率同时满足关系式：
和
表明主井提升系统综合效率、开机率、负荷率和提升质量合格率都没有低于控制下限，此时仍然需要对主井提升系统综合效率、开机率、负荷率和提升质量合格率进行趋势判断，其中任何一个效率指标出现连续七点下降趋势，表明该指标有趋势异常，则进行IV级预警，并将有异常的效率指标显示在电子屏上；若主井提升系统综合效率满足关系式
但是开机率、负荷率和提升质量合格率中有一项指标小于等于控制下限，即满足如下关式：
或
或
则表明主井提升系统异常，进行III级预警，并将有异常的效率指标显示在电子屏上；若主井提升系统综合效率满足关系式
但是开机率、负荷率和提升质量合格率中有两项指标小于等于控制下限，即满足
且
或者满足
且
或者满足
且
则表明主井提升系统异常，进行II级预警，并将有异常的指标显示在电子屏上；若主井提升系统综合效率满足关系式
则表明主井提升系统综合效率超限，进行I级预警，将有异常的主井提升系统综合效率及其异常子效率指标(开机率、负荷率或提升质量合格率)显示在显示屏上；若无上述四类异常出现，则表明主井提升系统处于正常状态，电子屏上显示正常；

步骤6，主井提升系统操作人员根据步骤5的预警等级及电子屏显示提示，对主井提升系统进行有针对性的调整与控制，使得主井提升系统各效率单值及综合效率控制在正常范围。
如权利要求1所述一种主井提升系统综合效率多级预警方法，其特征在于，在步骤1中，主井提升系统开机率控制下限
负荷率控制下限
提升质量合格率控制下限
根据主井提升系统开机率、负荷率及提升质量合格率的历史数据统计分析并结合主井提升系统操作者的经验确定。
如权利要求1所述一种主井提升系统综合效率多级预警方法，其特征在于，在步骤1中，主井提升系统综合效率控制下限
是由开机率控制下限、负荷率控制下限、提升质量合格率控制下限相乘得到。因此，主井提升系统综合效率控制下限计算为
如权利要求1所述一种主井提升系统综合效率多级预警方法，其特征在于，在步骤4中，主井提升系统各效率指标与对应控制下限对比具体方式为：主井提升系统综合效率η _overall与综合效率控制下限
对比，主井提升系统开机率η _operating与开机率控制下限
对比，主井提升系统负荷率η _load与负荷率控制下限
对比，主井提升系统提升质量合格率η _quality与提升质量合格率控制下限
对比。