本發明涉及一種直線絞車防溜繩預警保護控制方法及其直線絞車,屬于換繩車控制。
背景技術:
1、立井提升是運輸的咽喉極其重要,故而安全性要求也非常高,規程規定立井提升用鋼絲繩必須定期更換。小型礦井一般多采用人工更換,但大中型礦井、深井則必須依賴機械換繩。近年來直線型連續式的換繩車發展迅猛,應用廣泛。該類換繩車采用夾持輸送鏈作為主要工具,因而對夾緊力的要求非常高,既要性能穩定、可靠,又要大小適中,否則過大的夾緊力極易對新繩或裝備造成損傷,而過小或不穩定、不可靠的夾緊力則會造成新繩溜車,甚至墜井的特大安全事故發生,因而設置溜繩保護非常的有必要。
2、實現溜繩保護,必須先檢測是否已滑繩,或者是否接近或達到了滑繩條件。測量放繩載荷需要轉矩傳感器、稱重傳感器或張力傳感器。外置稱重傳感器的,由于需要引線入換繩車,一方面非常容易損傷,一方面容易受到干擾,而且價格不低,所以采用的很少;內置的張力傳感器僅少數車有配置,但使用很繁瑣,而且精度不高;其它種類的因造價、結構或工藝原因尚沒有在市面出現。實際的最大放繩載荷下文稱為整定值,該值一般通過手動輸入獲取,此法實施簡單但有人為出錯風險。
3、直線絞車(換繩車廣義上指任一種用于換繩的工程車輛,狹義上一般僅指首繩換繩車;此處取名直線絞車僅用于區別該車不用于首繩)的夾緊壓力和機械強度決定了允許的最大放繩載荷。而現場需要下放的最大載荷和允許的最大夾緊力由實際工況而定,難以直接預測。
4、故而目前大多數的直線絞車或沒有溜繩保護,只提高設備能力裕度并加強作業管理和培訓;或設有手動保護,但效果未知;或設有參數整定保護,但可靠性不高。
技術實現思路
1、為了克服上述現有技術的不足之處,本發明提供一種直線絞車防溜繩預警保護控制方法及其直線絞車,半測量半計算地對放繩載荷進行了預估,進而可以對當前溜繩風險進行評價和預警,使設備升級為自動保護,大幅提高了響應速度,既增強了有效性,又避免了人為整定數據錯誤造成的風險。
2、本發明是通過如下技術方案實現的:1一種直線絞車防溜繩預警保護控制方法,其特征在于,包括以下步驟:
3、(s1)計算溜繩預警載荷,作為放繩載荷的限值使用,通過夾緊油缸壓力、數量、夾持輸送鏈最小摩擦系數、摩擦面數、以及制動影響系數參數計算得到;一般情況下直線絞車收放繩速度較低,且主要載荷為具有較大彈性的鋼絲繩,故而制動影響較小,通常影響系數取1.05左右。
4、(s2)按指定速度提繩,要取系統運行范圍內較慢的穩定的不受載荷影響的速度運行,該速度的數值根據實際系統的配置情況不同,按伺服輸入選取,或從速度傳感器實測取得,一般后者較多。
5、(s3)提繩有效性檢查,用于判斷是否進行了有效的提繩,以免提取了無效的提繩數據造成后面誤報警,若提繩有效,則表示沒有滑繩,當前加持力足夠,執行下一步,若無效表示沒提動繩,要么有滑繩,要么提繩能力不足,觸發報警(s9),判斷提繩是否有效,可通過實際提繩速度是否等于或基本等于指定提繩速度進行判定;其允許偏差視傳感系統精度而定,一般應小于10%。
6、(s4)停止提繩;
7、(s5)確認鎖繩解除,輸入確認指令,開始執行下一步;
8、(s6)執行放繩動作;
9、(s7)持續計算當前放繩載荷,為判斷下一步是否允許繼續放繩做準備;
10、(s8)持續檢查當前載荷是否超過溜繩預警載荷,只有當前放繩載荷小于溜繩預警載荷時才允許繼續放繩作業,跳轉至(s6);
11、(s9)報警輸出,當當前放繩載荷大于溜繩預警載荷時。
12、計算溜繩預警載荷要額外乘以小于1的制動影響系數,乘以小于1制動影響系數也能通過除以大于1的制動影響系數實現。
13、(s3)提繩有效性檢查通過同時測量鏈條和鋼絲繩的線速度,并進行一致性比較。
14、所述的鏈條的鏈速測量,由鏈輪主軸的轉速變換后求得。
15、所述的一致性比較將鋼絲繩的線速度轉換成鏈輪主軸的轉速,再與鏈輪主軸的實際轉速進行一致性比較。
16、所述的鏈條和鋼絲繩的線速度的測量,采用壓輪配編碼器的接觸式傳感器測量,或采用圖像采集式或雷達式的非接觸式傳感器測量。
17、所述的鏈輪主軸的轉速變換方法,取平均轉速,由鏈輪主軸的轉速乘以鏈條節距再乘以鏈輪齒數求得,v=npz,同理n=v/pz。
18、鏈輪主軸的轉速變換方法,還能近似取最大或最小轉速,最大轉速由鏈輪主軸的轉速乘以鏈輪分度圓周長近似求得,v≈nπd,同理n≈v/πd,最小轉速用cos(180/z)d替換前式中的d。
19、提繩時能直接提,但放繩時必須先按指定速度提一段繩,然后經測量判斷能放繩后,才能開始放繩,然后還要持續檢查是否能繼續放繩。
20、放繩控制,能將其劃分為正負載和超越負載兩段,正負載時能直接放繩,超越負載。
21、所述的正負載和超越負載劃分根據液壓馬達兩端的壓力差判定,當放繩時進口油壓高于出口油壓時屬于正負載,否則屬于超越負載。
22、所述的(s7)持續計算當前放繩載荷,要測量液壓馬達進出油口壓差。
23、一種直線絞車,其特征在于,包括至少一個繩速傳感器、鏈速或主軸轉速傳感器,夾緊油缸壓力傳感器,液壓馬達進出油口壓力傳感器,具有數據處理能力和報警輸出功能的工業控制器;所述直線絞車能夠執行所述的直線絞車防溜繩預警保護控制方法。
24、直線絞車包括機架,機架固定在行走履帶上,液壓馬達殼體、鏈輪編碼器外殼、夾持油缸缸體、繩速傳感器均固定安裝在機架上,鏈輪的兩組從動輪活動安裝在機架上,一組在上,一組在下;同樣液壓馬達也有2組,一組在上,一組在下,上面一組液壓馬達的輸出軸上安裝有一組鏈輪的主動輪,同樣的下面一組液壓馬達的輸出軸上也安裝有一組鏈輪的主動輪,上下兩組主從動鏈輪之間活動連接有環狀的夾持輸送鏈,夾持油缸的缸桿端壓在下部的夾持輸送鏈的上部內側,將下部的夾持輸送鏈頂向上部的夾持輸送鏈,在上下兩組夾持輸送鏈之間夾持有鋼絲繩,鏈輪編碼器的輸入軸與鏈輪的轉軸相連,繩速傳感器的采集口對準鋼絲繩。
25、本發明的有益效果是:簡單可靠,無需增加車輛成本,只需更改整車控制策略和軟件,利用現有的硬件平臺,增加一個通用廉價傳感器,不會對直線絞車用戶帶來額外的成本,還可以省去造價不菲、使用效果不佳的稱重或張力傳感器,降低了整車成本,巧妙利用工藝特點,通過軟件的方式計算了溜繩預警載荷和放繩載荷,同時增加了溜繩預警保護,避免人為參數整定錯誤時溜繩功能失效的問題,增加了防溜繩功能的可靠性,防溜繩效果明顯。
26、另外,直線絞車中途停車次數很少,而且正常情況都會在車前設置具有逆止功能的鎖繩裝置,而將鎖繩裝置打開要先上提一小段,然后停車拆除該設備,接著再進行放繩,故而上述方法并未增加新的工序并延長時間。
1.一種直線絞車防溜繩預警保護控制方法,其特征在于,包括以下步驟:
2.根據權利要求1所述的一種直線絞車防溜繩預警保護控制方法,其特征在于:所述的計算溜繩預警載荷要額外乘以小于1的制動影響系數,乘以小于1制動影響系數也能通過除以大于1的制動影響系數實現。
3.根據權利要求1所述的一種直線絞車防溜繩預警保護控制方法,其特征在于:所述的(s3)提繩有效性檢查通過同時測量鏈條和鋼絲繩的線速度,并進行一致性比較。
4.根據權利要求3所述的一種直線絞車防溜繩預警保護控制方法,其特征在于:所述的鏈條的鏈速測量,由鏈輪主軸的轉速變換后求得。
5.根據權利要求3所述的一種直線絞車防溜繩預警保護控制方法,其特征在于:所述的一致性比較將鋼絲繩的線速度轉換成鏈輪主軸的轉速,再與鏈輪主軸的實際轉速進行一致性比較。
6.根據權利要求3所述的一種直線絞車防溜繩預警保護控制方法,其特征在于:所述的鏈條和鋼絲繩的線速度的測量,采用壓輪配編碼器的接觸式傳感器測量,或采用圖像采集式或雷達式的非接觸式傳感器測量。
7.根據權利要求4所述的一種直線絞車防溜繩預警保護控制方法,其特征在于:所述的鏈輪主軸的轉速變換方法,取平均轉速,由鏈輪主軸的轉速乘以鏈條節距再乘以鏈輪齒數求得,v=npz,同理n=v/pz;
8.根據權利要求4所述的一種直線絞車防溜預警保護控制方法,其特征在于:所述的鏈輪主軸的轉速變換方法,還能近似取最大或最小轉速,最大轉速由鏈輪主軸的轉速乘以鏈輪分度圓周長近似求得,v≈nπd,同理n≈v/πd,最小轉速用cos(180/z)d替換前式中的d;
9.根據權利要求1所述的一種直線絞車防溜繩預警保護控制方法,其特征在于,提繩時能直接提,但放繩時必須先按指定速度提一段繩,然后經測量判斷能放繩后,才能開始放繩,然后還要持續檢查是否能繼續放繩。
10.根據權利要求1所述的一種直線絞車防溜繩預警保護控制方法,其特征在于,還可以將放繩控制劃分為正負載和超越負載兩段,正負載時能跳過提繩步驟直接放繩,超越負載時必須先按指定速度提一段繩,然后經測量判斷能放繩后,才能開始放繩,然后還要持續檢查是否能繼續放繩。
11.根據權利要求10所述的一種直線絞車防溜繩預警保護控制方法,其特征在于,所述的正負載和超越負載劃分根據液壓馬達兩端的壓力差判定,當放繩時進口油壓高于出口油壓時屬于正負載,否則屬于超越負載。
12.根據權利要求1所述的一種直線絞車防溜繩預警保護控制方法,其特征在于,所述的(s7)持續計算當前放繩載荷,要測量液壓馬達進出油口壓差。
13.一種直線絞車,其特征在于,包括至少一個繩速傳感器、鏈速或主軸轉速傳感器,夾緊油缸壓力傳感器,液壓馬達進出油口壓力傳感器,具有數據處理能力和報警輸出功能的工業控制器;所述直線絞車能夠執行如權利要求1至12任一項所述的直線絞車防溜繩預警保護控制方法。
14.根據權利要求13所述的一種直線絞車,其特征在于,直線絞車包括機架(2),機架(2)固定在行走履帶(1)上,液壓馬達(5)殼體、鏈輪編碼器(6)外殼、夾持油缸(8)缸體、繩速傳感器(9)均固定安裝在機架(2)上,鏈輪(4)的兩組從動輪活動安裝在機架(2)上,一組在上,一組在下;同樣液壓馬達也有2組,一組在上,一組在下,上面一組液壓馬達(5)的輸出軸上安裝有一組鏈輪(4)的主動輪,同樣的下面一組液壓馬達(5)的輸出軸上也安裝有一組鏈輪(4)的主動輪,上下兩組主從動鏈輪之間活動連接有環狀的夾持輸送鏈(3),夾持油缸(8)的缸桿端壓在下部的夾持輸送鏈(3)的上部內側,將下部的夾持輸送鏈(3)頂向上部的夾持輸送鏈(3),在上下兩組夾持輸送鏈(3)之間夾持有鋼絲繩(7),鏈輪編碼器(6)的輸入軸與鏈輪(4)的轉軸相連,繩速傳感器(9)的采集口對準鋼絲繩(7)。