專利名稱：主井摩擦式提升機防重載下放監控系統的制作方法
技術領域：
本發明屬于礦山電氣技術領域，涉及煤礦主井摩擦式提升機在提升煤礦井下回 采的煤炭有益礦產物過程中，避免主井摩擦式提升機箕斗重復裝載、避免主井摩擦式提 升機重載提升過程中箕斗重載下放技術，尤其涉及一種主井摩擦式提升機防重載下放監 控系統。
背景技術：
本發明介紹以平板閘門箕斗、交流繞線電機串電阻調速、低頻電源電氣制動主 井摩擦式提升機為例說明背景技術。國內外大中型礦井均設計有主副井提升系統，副井提升系統用來提升煤礦井下 使用的各種材料、工具、設備、矸石以及作業人員等，主井用來提升井下回采出來的煤 炭有益礦產。摩擦式提升機依靠滾筒襯墊與鋼絲繩之間的摩擦力來傳遞動力，因其過小 的摩擦輪與鋼絲繩直徑、更高的安全系數、緊湊的整套設備等優點而在礦山提升中得到 了廣泛應用。摩擦式提升機屬于位式旋轉機械，依靠兩個箕斗反復上下提升運行，實現煤炭 的井下裝載和地面卸載。通常，煤礦井下在主井裝載峒室設置集中煤倉，存儲井下所有 掘進、回采煤炭，集中煤倉內煤炭通過給料機、膠帶運輸機進入定量斗進行噸位計量， 達到設定噸位后裝入箕斗提升到地面卸載，再通過膠帶運輸機輸送到選煤廠、碼頭等地點。
煤礦主井摩擦式提升機屬于典型的位式旋轉機械，目前存在兩個方面的潛在隱 患。一是存在箕斗重復裝載造成重載下放事故。《煤礦安全規程》第三百八十二條規 定提升裝置的最大載重量和最大載重差，應在井口公布，嚴禁超載和超載重差運行， 箕斗提升必須采用定重裝載。在煤礦主井提升現況中，當箕斗處于裝載位置時，箕斗定 重裝載完畢后，如果不能及時進行提升到位，由于箕斗到位檢測開關接觸不好或者箕斗 產生微小上提位移后再次回復到裝載位置等特殊情況時，裝載膠帶運輸機會再次運行， 定量斗再次進行計量入斗煤炭，再次計量達到設定噸位的定量斗會再次對已經裝載過的 箕斗重復裝載，造成箕斗嚴重過載。一旦提升機送電提升，重載箕斗不僅不會正向提 升，反而會反向下滑。如果控制不力，重載箕斗會下滑至主井井底，給主井安全提升帶 來災難性事故；二是存在重載箕斗在提升過程中出現箕斗重載下放事故。正常提升過程 中，箕斗在井下定重裝載后，箕斗會連續提升到井上卸載位置處，到位卸載后下放到裝 載位置處再次進行裝載，完成一個提升過程。一旦重載箕斗提升過程中，提升機因為各 種原因停止運行后，受司機判斷失誤、誤操作等原因影響，提升機出現重載箕斗反向送 電或不送電狀態松閘等現象時，重載箕斗會反向急速下滑，以致出現重載箕斗墜入主井 井底惡性事故，給主井提升帶來災難性事故。到目前為止，煤炭以及其他行業主井摩擦式提升機還沒有防止箕斗重復裝載的 技術標準；在防止重載箕斗下放方面僅僅設計了提升方向記憶電路，只是不能反向送電而已，這種提升方向記憶電路，容易被操作人員進行復位。即便是方向記憶電路有效， 操作人員照樣能夠松間，重載箕斗在提升機不帶電松間狀態下，依然能夠靠箕斗內煤炭 自重而引起箕斗重載下放事故；在煤炭行業傳統設計中，提升機上提箕斗一旦過卷，則 另一側下放到位的箕斗則不能進行裝載，這也有可能造成重載箕斗下放事故。當前， 煤炭以及其他行業主井摩擦式提升機在防止重載箕斗下放方面，仍然主要依靠管理來實 現，而沒有在技術保障上采取根本性的措施。
發明內容
本發明為了徹底解決以上潛在隱患，從技術保障上采取根本性措施克服以上控 制方式不足，提供了一種主井摩擦式提升機防重載下放監控系統。一是解決了提升機 箕斗重復裝載技術難題，避免了提升機箕斗超載，保證了主井提升機有足夠的摩擦力矩 提升箕斗；二是對定重裝載過的提升機箕斗進行全行程提升力矩監測和裝卸重量監測對 比，保證重載箕斗在沒有完全卸載的情況下，始終保持足夠的提升力矩或制動力矩，而 沒有重載箕斗加速下滑的機會，避免了提升機箕斗重載下放事故的發生。為實現上述目的，本發明采用的技術方案為一種主井摩擦式提升機防重載下放監控系統，包括定量斗控制按鈕、定量斗 扇形門開傳感器、定量斗扇形門關傳感器、定量斗稱重傳感器和定量斗扇形閘門開關電 磁閥；定量斗扇形門開傳感器和定量斗扇形門關傳感器固定在定量斗上，定量斗稱重傳 感器安裝在定量斗的下面，隨著定量斗內容碳量多少而發出4 20MA電流信號，經過 S7-300可編程控制器模擬量輸入模塊，變換成為與定量斗容碳量相對應的噸位；其特征 是主井裝載監控中心包括S7-300可編程控制器、定量斗控制按鈕、定量斗扇形門開傳 感器、定量斗扇形門關傳感器、定量斗稱重傳感器、定量斗扇形閘門開關電磁閥；主井 裝載監控中心完成兩個定量斗扇形間門手動、自動開關控制和防止箕斗重復裝載控制， 完成兩個定量斗容重數據、兩個定量斗開關狀態數據上傳至主井提升機房控制中心；主 井卸載監控中心包括S7-300可編程控制器、箕斗到位檢測開關、箕斗過卷檢測開關、箕 斗內煤位檢測傳感器、箕斗平板閘門開關電磁閥，主井卸載監控中心完成箕斗到位后卸 載、兩個箕斗到位狀態數據、過卷狀態數據、到位箕斗內部煤位數據上傳至主井提升機 房監控中心；主井提升機房監控中心包括S7-300可編程控制器、通訊接口和執行電路， 主井提升機房監控中心接收來自主井裝載控制中心、主井卸載監控中心傳遞過來的數 據，根據接收到的數據進行邏輯分析和判斷，控制主井提升機盤式制動器開閉和電動機 運轉狀態，防止重載箕斗下放。根據所述的主井摩擦式提升機防重載下放監控系統，其特征是所述的主井裝 載監控中心完成防止箕斗重復裝載控制，完成兩個定量斗容重數據、兩個定量斗開關狀 態數據上傳至主井提升機房控制中心；A箕斗要進行裝載，必須處于裝載峒室井筒到位 處，當B箕斗上提到卸載位置時，A箕斗就處在了裝載峒室井筒到位處；系統首先進行 初始化，然后檢測控制系統切除程序開關是否在手動狀態，如果在手動狀態，一旦A箕 斗處在了裝載峒室井筒到位處，并且控制按鈕按下，則A定量斗扇形閘門就會打開；如 果系統處于自動狀態，一旦A箕斗處在了裝載峒室井筒到位處，系統此時讀取A定量斗 的噸位，如果沒有達到設定噸位，則A定量斗扇形閘門不能打開，當A定量斗達到設定噸位后，系統檢測上次A箕斗裝載后有沒有提升到位并且完全卸載信號，如果上次A箕 斗裝載后沒有提升到位或者A箕斗提升到位后沒有完全卸載，則A定量斗扇形閘門不能 打開；當系統檢測到A定量斗達到設定噸位信號，并且同時檢測到上次A箕斗裝載后提 升到位并且完全卸載信號后，A定量斗扇形閘門自動打開對A箕斗進行裝載；通過檢測 A定量斗扇形閘門開關、裝載重量信號和A箕斗裝載后提升到位并且完全卸載信號，利 用可編程控制器程序指令對A定量斗扇形間門開關控制進行閉鎖和解鎖，確保A定量斗 扇形閘門開過一次后，裝載控制中心只有接收到A箕斗提升到位并且完全卸載的信號后 才能二次開啟，避免了 A箕斗重復裝載現象的發生。根據所述的主井摩擦式提升機防重載下放監控系統，其特征是所述的主井提 升機房監控中心主要接收來自主井裝載控制中心、主井卸載監測中心傳遞過來的數據和 讀取提升機電控系統有關數據，根據接收到的數據進行邏輯分析和判斷，對定重裝載過 的提升機箕斗進行全行程提升力矩監測和裝卸重量監測對比，保證重載箕斗在沒有完全 卸載的情況下，始終保持足夠的提升力矩或制動力矩，避免提升機箕斗重載下放事故的 發生；提升機房監控中心首先進行初始化，A箕斗裝載完畢后，提升機主令控制器推 出，此時提升機房監控中心判斷提升機是否對重載箕斗施加了預緊力；如果此時提升機 沒有對重載箕斗施加上提預緊力，無論可調間控制器手柄處于任何位置，電壓調壓裝置 都輸出0數值，盤式制動器對提升機施加制動力矩，重載箕斗不會出現加速下滑現象， 只能處于靜止狀態；重載箕斗得到上提預緊力后，如果可調閘控制器手柄推出，電壓調 壓裝置輸出解除制動信號，盤式制動器在高壓液體作用下敞間，重載箕斗加速上提；重 載箕斗在上提過程中，系統會監測提升機得電狀態，一旦提升機掉電，重載箕斗會減速 運行，一旦重載箕斗速度降低到0.3M/S時，無論可調閘控制器手柄處于任何位置，此 時電液調壓裝置輸出0數值，盤式制動器抱間，對提升機施加制動力矩，提升機停止運 行，重載箕斗處于停止狀態，不會因自重加速下滑；一旦提升機給出正確得電方向，重 載箕斗獲得上提力矩，重新進行加速上提；當A箕斗提升到終點到位時，系統會檢測重 載箕斗是否過卷，如果重載箕斗沒有過卷，重載箕斗進行卸載，同時提升機房監控中心 會將裝載控制中心傳遞過來的A箕斗裝載噸位數據和卸載監控中心傳遞過來的A箕斗卸 載噸位數據進行對比，一旦裝載量和卸載量一致，B箕斗進行裝載，提升機進入B箕斗提 升過程，一旦A箕斗裝載量和卸載量不一致，則提升機不能進入下一個提升循環，必須 采取人工措施進行處理，然后才能進入下一個提升循環；如果A箕斗到位后過卷，此時 A箕斗不能進行卸載，由于B箕斗裝載口在定量斗卸載口通常有2米左右緩沖空間，遠遠 大于過卷距離，因此，B箕斗在A箕斗過卷的情況下進行裝載，此時提升機摩擦滾筒兩 側拉力平衡，沒有下滑力量，上提B箕斗，使A箕斗下放到正常到位，然后對A箕斗繼 續卸載，進而進入下一個提升循環。本發明的有益效果是針對裝載箕斗的裝載口尺寸，變革了提升機箕斗過卷不 能進行裝載的設計，實現了箕斗過卷后能夠進行裝載方案，避免重載箕斗過卷后松閘調 整到位控制過程中出現重載下放事故；解決了煤礦主井摩擦式提升機箕斗重復裝載問 題，杜絕了提升機箕斗超載，避免了提升機超啟動力矩而出現的重載箕斗下滑現象，同 時也節約了煤炭資源；實現了煤礦主井摩擦式提升機提升過程中，對定重裝載過的提升 機箕斗進行全行程提升力矩監測和裝卸重量監測對比，保證重載箕斗在沒有完全卸載的情況下，始終保持足夠的提升力矩或制動力矩，而沒有重載箕斗加速下滑的機會，避免 了提升機箕斗重載下放事故的發生，保障了提升機安全運行。本發明既可應用于箕斗平板閘門卸載方式，也可應用于箕斗曲軌卸載方式；既 可應用于煤礦主井摩擦式提升機控制系統，也可應用于金屬礦山等反復提升的其他行業 摩擦位式提升機控制系統中；既可應用于直流調速提升機，也可應用于交流調速提升 機。本發明實現了煤礦主井摩擦式提升機箕斗重載下放技術難題的監控。
圖1為本發明的主井提升系統圖。圖2是本發明的控制結構圖。圖3是本發明的裝載峒室防重復裝載監控流程圖。圖4是本發明的防重載下放監控流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明本發明通過以下技術方案實現本發明的主井摩擦式提升機防重載下放監控系統，主要由主井裝載監控中心、 主井卸載監控中心、主井提升機房監控中心三部分組成。本發明的主井裝載監控中心主要由S7-300可編程控制器、定量斗控制按鈕、定 量斗扇形門開傳感器、定量斗扇形門關傳感器、定量斗稱重傳感器、定量斗扇形閘門開 關電磁閥等組成。主井裝載監控中心主要完成兩個定量斗扇形閘門手動、自動開關控制 和防箕斗重復裝載功能，完成兩個定量斗容重數據、兩個定量斗開關狀態數據上傳至主 井提升機房控制中心功能。本發明的主井卸載監控中心主要由S7-300可編程控制器、箕斗到位檢測開關、 箕斗過卷檢測開關、箕斗內煤位檢測傳感器、箕斗平板閘門開關電磁閥等組成。主井卸 載監控中心主要完成箕斗到位后卸載、兩個箕斗到位狀態數據、過卷狀態數據、到位箕 斗內部煤位數據上傳至主井提升機房監控中心功能。本發明的主井提升機房監控中心主要由S7-300可編程控制器、通訊接口和執行 電路組成。主井提升機房監控中心主要接收來自主井裝載控制中心、主井卸載監測中心 傳遞過來的數據和讀取的提升機電控系統有關數據，根據接收到的數據進行邏輯分析和 判斷，控制提升機盤式制動器開閉和電動機運轉狀態，實現防止重載箕斗下放功能，確 保重載箕斗只有完全卸載完畢之后才能下放運行。圖1是本發明的主井提升系統圖，在圖1中，1為煤礦主井裝載峒室，是聯系煤 礦井下集中煤倉和主井提升系統的通道，用來安裝膠帶運輸機、給煤機、定量斗等機電 設備；2、3為煤礦井下儲存煤炭的集中煤倉，通過給煤機將煤炭下放到裝載膠帶運輸機 上；4為煤礦主井裝載峒室膠帶運輸機，一般安裝兩臺膠帶運輸機，有些礦井安裝一臺 膠帶運輸機，利用翻板實現兩個定量斗的給煤。本發明例為2臺膠帶運輸機；5為煤礦 主井裝載峒室定量斗，用來計量箕斗一次的提升量，達到箕斗提升重量后發出訊號，停 止膠帶運輸機運行，定量斗安裝有兩臺，安裝有扇形閘門，打開后向到位的箕斗裝碳；6為定量斗稱重傳感器，每臺定量斗下面安裝一只，隨著定量斗內容碳量多少而發出4 20MA電流信號，經過S7-300可編程控制器模擬量輸入模塊，變換成為與定量斗容碳量 相對應的噸位；7為定量斗扇形門開傳感器，傳感器固定在定量斗上，定量斗扇形閘門 上安裝有磁塊，當扇形閘門打開后，磁塊接近開傳感器，傳感器接點閉合；8為定量斗 扇形門關傳感器，傳感器固定在定量斗上，定量斗扇形閘門上安裝有磁塊，當扇形閘門 關閉后，磁塊接近開傳感器，傳感器接點閉合；9為定量斗扇形閘門，扇形閘門通過安 裝于定量斗上的風動缸實現開閉，風動缸受控于裝載控制中心的電磁閥。扇形閘門打 開，定量斗內煤炭裝入箕斗，扇形閘門關閉，封閉定量斗下部端口。扇形閘門上鑲嵌兩 塊磁塊，用來控制扇形閘門開關傳感器接點通斷；10為裝載位置箕斗，利用槽鋼做成框 架，外敷鋼板形成一定容積，用來裝載有益礦產。箕斗下放到裝載位置后，承接定量斗 內煤炭，通過提升機上搭接的鋼絲繩提升到地面；11為主井井筒與地面連接的地平面； 12為安裝于主井井口的集中煤倉，用來承接箕斗卸載后的煤炭，通過地面膠帶運輸機 將煤炭運輸到選煤廠、碼頭等地點；13為箕斗過卷傳感器，安裝在超過正常位置0.5米 處。當提升速度控制不當，箕斗超過正常卸載位置時0.5米時，過卷傳感器接點閉合； 14為箕斗卸載量傳感器，當箕斗提升接近到位時，傳感器捕捉到箕斗內部初始煤位，當 箕斗到位后，傳感器再次捕捉一次箕斗內部最后煤位，兩次煤位之差變換為4 20MA 電流信號，輸入給卸載監測中心的S7-300模擬量輸入模塊，變換成為與箕斗卸載相對應 的噸位；15為主井井口井架，一般用大型型鋼制作，用來給運行箕斗導向；16為卸載 位置箕斗，利用槽鋼做成框架，外敷鋼板形成一定容積，用來裝載有益礦產。箕斗提升 到卸載位置后，將箕斗內煤炭卸載到井口集中煤倉；17為鑲嵌到箕斗上面的磁塊，用來 控制箕斗到位、過卷開關接點通斷；18為盤式制動器，機座固定在提升機房地板上，依 靠高壓液體維持一定間隙，實現提升機運轉，當盤式制動器內部高壓液體降為0后，盤 式制動器抱住提升機滾筒上部固定的制動盤，給提升機制動盤施加制動力矩；19為提升 機摩擦滾筒，滾筒上面搭覆鋼絲繩，鋼絲繩兩端連接有箕斗，鋼絲繩依靠和滾筒之間的 摩擦式，帶動兩個箕斗上下反復運行；20為制動盤，制動盤為一圓環鋼板，固定在滾筒 上，依靠盤式制動器施加的壓力，產生制動力矩；21為箕斗到位傳感器，當箕斗上提到 位時，箕斗內煤炭卸載干凈，同時也是另外一側箕斗下放到位的信號。煤礦主井摩擦式提升機運行過程中，提升機電機通過減速機拖動滾筒旋轉，搭 覆在滾筒上的鋼絲繩帶動兩個箕斗上下反復運動，一個箕斗上提到位后，另外一側箕斗 則下放到位。裝載峒室兩條膠帶輸送機將煤炭分別輸送到兩個定量斗內，一個定量斗對 應一個箕斗。定量斗按照箕斗提升重量設定一定的噸位，定量斗內煤炭重量達到設定噸 位后，對應膠帶運輸機停止運行，定量斗對應箕斗下放到位后，定量斗扇形閘門打開， 定量斗內煤炭裝入箕斗，裝載完畢后，定量斗扇形閘門關閉。箕斗提升離開裝載位置 后，對應膠帶運輸機重新啟動，將煤炭輸送到定量斗內，達到設定噸位后膠帶運輸機再 次停止。箕斗裝載后提升到卸載位置，到位后，箕斗本體閘門被安裝在井架外側的風動 缸拉起，完成箕斗到位后的卸載，然后下放到裝載重新進行裝載，同時另外一個箕斗實 現到位后卸載，反復循環，完成主井提升過程。圖2是本發明的控制結構圖，在圖2中，22為裝載監控中心S7-300可編程控制 器，有電源、微處理器、數字輸出、輸入和模擬輸入模塊構成，用來完成裝載控制和有關數據上傳；23為卸載監控中心S7-300可編程控制器，有電源、微處理器、數字輸出、 輸入和模擬輸入模塊構成，用來完成卸載數據計算和有關數據上傳；24為主井提升機房 監控中心S7-300可編程控制器，有電源、微處理器、數字輸入、輸出和模擬量輸入、輸 出模塊構成，根據接收到的數據進行邏輯分析和判斷，控制主井提升機盤式制動器和電 動機運轉狀態，防止重載箕斗下放；25為液壓站電液調壓裝置，輸出0 IOV電壓，調 節液壓站壓力大小，調整提升機制動力矩在0 最大之間變化；26為提升機提升A箕斗 高壓接觸器，A箕斗裝載后，此接觸器吸合，提升機提升A箕斗到達減速點；27為提升 機提升A箕斗低頻接觸器，A箕斗臨近到位時需要低速狀態，此接觸器吸合，保證提升 機提升A箕斗低速到位卸載；28為提升機提升B箕斗高壓接觸器，B箕斗裝載后，此 接觸器吸合，提升機提升B箕斗到達減速點；29為提升機提升B箕斗低頻接觸器，B箕 斗臨近到位時需要低速狀態，此接觸器吸合，保證提升機提升B箕斗低速到位卸載；30 為A箕斗到位后箕斗內煤位變化值傳感器，輸出高低兩個電流信號，送入卸載監控中心 S7-300模擬量輸入模塊，兩個電流之差換算為卸載煤位；31為B箕斗到位后箕斗內煤位 變化值傳感器，輸出高低兩個電流信號，送入卸載監控中心S7-300模擬量輸入模塊，兩 個電流之差換算為卸載煤位；32為A箕斗過卷信號，當A箕斗超出正常到位位置0.5米 后，此開關動作，輸入給卸載監控中心S7-300數字量輸入模塊；33為A箕斗到位信號， 當A箕斗正常到位后，此開關動作，輸入給卸載S7-300數字量輸入模塊；34為B箕斗過 卷信號，當B箕斗超出正常到位位置0.5米后，此開關動作，輸入給卸載監控中心S7-300 數字量輸入模塊；35為B箕斗到位信號，當B箕斗正常到位后，此開關動作，輸入給卸 載S7-300數字量輸入模塊；36為A定量斗裝載量信號，定量斗空時，傳感器輸出一個 電流信號，此時電流信號認為是0噸位，當定量斗裝入定重煤炭后，此時傳感器輸出一 個電流信號，此電流信號認為定重滿載信號。傳感器電流信號輸入給裝載S7-300模擬 量輸入模塊，換算為定量斗裝載噸位信號；37為B定量斗裝載量信號，定量斗空時，傳 感器輸出一個電流信號，此時電流信號認為是0噸位，當定量斗裝入定重煤炭后，此時 傳感器輸出一個電流信號，此電流信號認為定重滿載信號。傳感器電流信號輸入給裝載 S7-300模擬量輸入模塊，換算為定量斗裝載噸位信號；38為A定量斗扇形閘門打開信 號，輸入給裝載監控中心S7-300數字輸入模塊；39為A定量斗扇形閘門關閉信號，輸入 給裝載監控中心S7-300數字輸入模塊；40為A定量斗打開按鈕，實現特殊情況下的手 動控制定量斗扇形閘門；41為B定量斗扇形閘門打開信號，輸入給裝載監控中心S7-300 數字輸入模塊；42為B定量斗扇形閘門關閉信號，輸入給裝載監控中心S7-300數字輸 入模塊；43為B定量斗打開按鈕，實現特殊情況下的手動控制定量斗扇形閘門；44為A 定量斗扇形閘門打開電磁閥控制開關，此開關動作，電磁閥得電，A定量斗扇形閘門打 開；45為B定量斗扇形閘門打開電磁閥控制開關，此開關動作，電磁閥得電，B定量斗 扇形閘門打開；46為切除程序開關，當此開關接通時，裝載防重復裝載控制關系失效， 切除程序開關為特殊狀況下使用，正常狀況下切除程序開關設置在專用接線箱內，嚴禁 操作；47為A箕斗平板閘門控制電磁閥，箕斗到位后，電磁閥控制氣缸將箕斗本體閘門 拉開，放出箕斗內煤炭；48為B箕斗平板閘門控制電磁閥，箕斗到位后，電磁閥控制氣 缸將箕斗本體閘門拉開，放出箕斗內煤炭。 本發明中，系統由主井裝載監控中心、主井卸載監控中心、主井提升機房監控
9中心三部分組成，三個控制中心均以S7-300可編程控制器為核心部件，三臺S7-300可 編程控制器與主井提升機電控系統的可編程控制器組成MPI總線型網絡，完成裝載、卸 載、車房控制中心與電控系統有關數據的通訊，實現了所有狀態和數據共享。在本發 明中，部分所用數據通過MPI通訊，讀取電控系統有關數據，因此，有關傳感、控制 器件數據通過通訊取自電控系統。MPI接口是S7-300CPU上自帶的編程口，利用MPI 總線，在通訊速率要求不高、通訊數據量不大的情況下，完全能夠解決通訊要求。系 統中S7-300PLC采用不需要組態的通訊方式，即通過調用SFC功能來實現MPI通訊。 S7-300CPU調用SFC通訊分雙向通訊和單向通訊。在本發明中，采用單向通訊方式。圖3是本發明的裝載峒室防止箕斗重復裝載監控流程圖，在煤礦主井提升控制 流程中，裝載峒室安裝有兩臺膠帶運輸機，兩臺膠帶運輸機把井下集中煤倉有益礦產物 運輸到定量斗內，當定量斗達到箕斗允許設定噸位后，膠帶運輸機自動停止運行。當箕 斗下放到裝載位置后，定量斗扇形閘門打開，煤炭裝載到箕斗內，滿載的箕斗離開裝載 位置后，膠帶運輸機再次開啟，直到定量斗達到設定噸位為止。滿載的箕斗提升到卸載 位置后，箕斗平板閘門打開，箕斗內有益礦產物卸載到井口煤倉內。對于采用曲軌卸載 的箕斗，箕斗到位后箕斗內礦產物自動卸載，不需要外部卸載裝置。在煤礦主井提升控制流程中，裝載系統如果控制不好，會出現箕斗重復裝載 現象，這種情況嚴重威脅主井提升安全。當箕斗處于裝載位置時，箕斗定重裝載完畢 后，如果不能及時進行提升，由于箕斗到位檢測開關接觸不好、箕斗產生微小位移再次 回復到裝載位置等特殊情況時，裝載膠帶運輸機會再次運行，定量斗再次進行計量入斗 煤炭，再次計量達到設定噸位的定量斗會再次對已經裝載的箕斗裝載，造成箕斗嚴重過 載。一旦提升機送電提升，重載箕斗不僅不會正向提升，反而會反向下滑。如果控制不 力，重載箕斗會下滑至主井井底，給主井安全提升帶來災難性事故。本發明防止重復裝載技術方案解決了這個技術難題。以A箕斗裝載為例，說明 本發明過程。A箕斗要進行裝載，必須處于裝載峒室井筒到位處，當B箕斗上提到卸載 位置時，A箕斗就處在了裝載峒室井筒到位處。系統首先進行初始化，然后檢測控制系 統切除程序開關是否在手動狀態，如果在手動狀態，一旦A箕斗處在了裝載峒室井筒到 位處，并且控制按鈕按下，則A定量斗扇形閘門就會打開。手動狀態主要考慮檢修、故 障等特殊情況使用，為防止誤操作，通常手動按鈕設置在專用控制箱內。如果系統處于 自動狀態，一旦A箕斗處在了裝載峒室井筒到位處，系統此時讀取A定量斗的噸位，如 果沒有達到設定噸位，則A定量斗扇形閘門不能打開，當A定量斗達到設定噸位后，系 統檢測上次A箕斗裝載后有沒有提升到位并且完全卸載信號，如果上次A箕斗裝載后沒 有提升到位或者A箕斗提升到位后沒有完全卸載，則A定量斗扇形閘門不能打開。當系 統檢測到A定量斗達到設定噸位信號，并且同時檢測到上次A箕斗裝載后提升到位并且 完全卸載信號后，A定量斗扇形閘門自動打開對A箕斗進行裝載。本發明中，通過檢測A定量斗扇形閘門開關、裝載重量信號和A箕斗裝載后提 升到位并且完全卸載信號，利用可編程控制器程序指令對A定量斗扇形閘門開關控制進 行閉鎖和解鎖，確保A定量斗扇形閘門開過一次后，裝載控制中心只有接收到A箕斗提 升到位并且完全卸載的信號后才能二次開啟，避免了A箕斗重復裝載現象的發生。箕斗 裝載完畢后，裝載控制中心同時把裝載噸位數據發送到提升機機房控制中心。
圖4是本發明的防重載下放監控流程圖，在煤礦主井摩擦式提升機提升過程 中，箕斗在裝載硐室裝載后，提升機操作臺推出主令控制器手柄后，電動機旋轉驅動滾 筒，搭接在滾筒上的鋼絲繩通過摩擦力對重載箕斗施加預緊力，然后推出可調間控制器 手柄，此時給電液調壓裝置一個電壓信號，液壓站液壓油壓力升高，盤式制動器敞閘， 提升機開始加速運行，重載箕斗上提，同時另一側輕載箕斗下放，提升機處于運行過程 中。為確保提升機準確到位停車，提升機到達終端時速度必須遞減到0.5M/S左右。因 此，提升機到達終端一定距離前，斷掉高壓進行減速，同時換接到一個低頻電源上，慢 速拖動箕斗到到位位置，制動停車。然后箕斗底部平板間門在外部風動缸機械外力作用 下，扇形閘門打開，實現重載箕斗卸載，同時另一側箕斗在裝載硐室裝載，繼而完成下 一個提升循環。在煤礦主井摩擦式提升機重載箕斗提升過程中，容易出現重載箕斗下放墜井惡 性事故。重載箕斗提升過程中，受系統安全、人為等因素影響，有可能產生中途停車 現象，主要存在以下情況重載箕斗在提升過程中中途停車，如果誤操作或系統失誤出 現輕載側箕斗得電上提現象，重載箕斗會出現加速下滑墜井事故；重載箕斗在提升過程 中中途停車，如果誤操作或系統失誤，即便提升機沒有送電，可調閘控制器手柄一旦推 出，電液調壓裝置也會產生高壓液體，盤式制動器就會敞閘，重載箕斗在箕斗內煤炭自 重作用下，就會加速下滑發生墜井事故；重載箕斗在提升到位過卷后，重載箕斗必須 下落到正常到位位置才能進行卸載，此時需要敞閘下放重載箕斗，如果操作人員控制不 好，同樣會出現重載箕斗在箕斗內煤炭自重作用下的重載箕斗加速下滑墜井事故。本發明主井摩擦式提升機防重載下放技術方案解決了這個技術難題，以A重載 箕斗提升為例，說明本發明過程。提升機房監控中心首先進行初始化，A箕斗裝載完 畢后，提升機主令控制器推出，此時提升機房監控中心判斷提升機是否對重載箕斗施加 了預緊力。如果此時提升機沒有對重載箕斗施加上提預緊力，無論可調間控制器手柄處 于任何位置，電壓調壓裝置都輸出0數值，盤式制動器對提升機施加制動力矩，重載箕 斗不會出現加速下滑現象，只能處于靜止狀態。重載箕斗得到上提預緊力后，如果可調 閘控制器手柄推出，電壓調壓裝置輸出解除制動信號，盤式制動器在高壓液體作用下敞 閘，重載箕斗加速上提。重載箕斗在上提過程中，系統會監測提升機得電狀態，一旦提 升機掉電，重載箕斗會減速運行，一旦重載箕斗速度降低到0.3M/S時，無論可調閘控制 器手柄處于任何位置，此時電液調壓裝置輸出0數值，盤式制動器抱間，對提升機施加 制動力矩，提升機停止運行，重載箕斗處于停止狀態，不會因自重加速下滑。一旦提升 機給出正確得電方向，重載箕斗獲得上提力矩，重新進行加速上提。當A箕斗提升到 終點到位時，系統會檢測重載箕斗是否過卷，如果重載箕斗沒有過卷，重載箕斗進行卸 載，同時提升機房監控中心會將裝載控制中心傳遞過來的A箕斗裝載噸位數據和卸載監 控中心傳遞過來的A箕斗卸載噸位數據進行對比，一旦裝載量和卸載量一致，B箕斗進 行裝載，提升機進入B箕斗提升過程，一旦A箕斗裝載量和卸載量不一致，則提升機不 能進入下一個提升循環，必須采取人工措施進行處理，然后才能進入下一個提升循環。 如果A箕斗到位后過卷，此時A箕斗不能進行卸載，由于B箕斗裝載口在定量斗卸載口 通常有2米左右緩沖空間，遠遠大于過卷距離，因此，B箕斗在A箕斗過卷的情況下進行 裝載，此時提升機摩擦滾筒兩側拉力平衡，沒有下滑力量，上提B箕斗，使A箕斗下放到正常到位，然后對A箕斗繼續卸載，進而進入下一個提升循環。
本發明中，系統時刻檢測重載箕斗是否處于上提受力狀態中，一旦重載箕斗處 于非上提受力狀態，則盤式制動器對提升機施加制動力矩，提升機處于抱間狀態，保證 重載箕斗只要沒有足夠的上提力矩，只能處于靜止狀態，沒有下滑機會；重載箕斗到位 卸載后，系統會對箕斗卸載量和裝載量進行對比，確保重載箕斗只有完全卸靜后才能下 放，避免了箕斗重載、殘留煤炭下放現象的發生；重載箕斗過卷后，另一側箕斗可以進 行裝載，確保了提升機鋼絲繩兩端箕斗重量的平衡，避免了重載箕斗下放引起的失控事 故。
權利要求
1.一種主井摩擦式提升機防重載下放監控系統，包括定量斗控制按鈕、定量斗 扇形門開傳感器、定量斗扇形門關傳感器、定量斗稱重傳感器和定量斗扇形閘門開關電 磁閥；定量斗扇形門開傳感器和定量斗扇形門關傳感器固定在定量斗上，定量斗稱重傳 感器安裝在定量斗的下面，隨著定量斗內容碳量多少而發出4 20MA電流信號，經過 S7-300可編程控制器模擬量輸入模塊，變換成為與定量斗容碳量相對應的噸位；其特征 是主井裝載監控中心包括S7-300可編程控制器、定量斗控制按鈕、定量斗扇形門開傳 感器、定量斗扇形門關傳感器、定量斗稱重傳感器、定量斗扇形閘門開關電磁閥；主井 裝載監控中心完成兩個定量斗扇形間門手動、自動開關控制和防止箕斗重復裝載控制， 完成兩個定量斗容重數據、兩個定量斗開關狀態數據上傳至主井提升機房控制中心；主 井卸載監控中心包括S7-300可編程控制器、箕斗到位檢測開關、箕斗過卷檢測開關、箕 斗內煤位檢測傳感器、箕斗平板閘門開關電磁閥，主井卸載監控中心完成箕斗到位后卸 載、兩個箕斗到位狀態數據、過卷狀態數據、到位箕斗內部煤位數據上傳至主井提升機 房監控中心；主井提升機房監控中心包括S7-300可編程控制器、通訊接口和執行電路， 主井提升機房監控中心接收來自主井裝載控制中心、主井卸載監控中心傳遞過來的數 據，根據接收到的數據進行邏輯分析和判斷，控制主井提升機盤式制動器開閉和電動機 運轉狀態，防止重載箕斗下放。
2.根據權利要求1所述的主井摩擦式提升機防重載下放監控系統，其特征是所述 的主井裝載監控中心完成防止箕斗重復裝載控制，完成兩個定量斗容重數據、兩個定量 斗開關狀態數據上傳至主井提升機房控制中心；A箕斗要進行裝載，必須處于裝載峒室 井筒到位處，當B箕斗上提到卸載位置時，A箕斗就處在了裝載峒室井筒到位處；系統 首先進行初始化，然后檢測控制系統切除程序開關是否在手動狀態，如果在手動狀態， 一旦A箕斗處在了裝載峒室井筒到位處，并且控制按鈕按下，則A定量斗扇形閘門就會 打開；如果系統處于自動狀態，一旦A箕斗處在了裝載峒室井筒到位處，系統此時讀取 A定量斗的噸位，如果沒有達到設定噸位，則A定量斗扇形閘門不能打開，當A定量斗 達到設定噸位后，系統檢測上次A箕斗裝載后有沒有提升到位并且完全卸載信號，如果 上次A箕斗裝載后沒有提升到位或者A箕斗提升到位后沒有完全卸載，則A定量斗扇形 閘門不能打開；當系統檢測到A定量斗達到設定噸位信號，并且同時檢測到上次A箕斗 裝載后提升到位并且完全卸載信號后，A定量斗扇形閘門自動打開對A箕斗進行裝載； 通過檢測A定量斗扇形閘門開關、裝載重量信號和A箕斗裝載后提升到位并且完全卸載 信號，利用可編程控制器程序指令對A定量斗扇形間門開關控制進行閉鎖和解鎖，確保 A定量斗扇形閘門開過一次后，裝載控制中心只有接收到A箕斗提升到位并且完全卸載 的信號后才能二次開啟，避免了A箕斗重復裝載現象的發生。
3.根據權利要求1所述的主井摩擦式提升機防重載下放監控系統，其特征是所述 的主井提升機房監控中心主要接收來自主井裝載控制中心、主井卸載監測中心傳遞過來 的數據和讀取提升機電控系統有關數據，根據接收到的數據進行邏輯分析和判斷，對定 重裝載過的提升機箕斗進行全行程提升力矩監測和裝卸重量監測對比，保證重載箕斗在 沒有完全卸載的情況下，始終保持足夠的提升力矩或制動力矩，避免提升機箕斗重載下 放事故的發生；提升機房監控中心首先進行初始化，A箕斗裝載完畢后，提升機主令控 制器推出，此時提升機房監控中心判斷提升機是否對重載箕斗施加了預緊力；如果此時提升機沒有對重載箕斗施加上提預緊力，無論可調間控制器手柄處于任何位置，電壓調 壓裝置都輸出O數值，盤式制動器對提升機施加制動力矩，重載箕斗不會出現加速下滑 現象，只能處于靜止狀態；重載箕斗得到上提預緊力后，如果可調閘控制器手柄推出， 電壓調壓裝置輸出解除制動信號，盤式制動器在高壓液體作用下敞間，重載箕斗加速上 提；重載箕斗在上提過程中，系統會監測提升機得電狀態，一旦提升機掉電，重載箕斗 會減速運行，一旦重載箕斗速度降低到0.3M/S時，無論可調閘控制器手柄處于任何位 置，此時電液調壓裝置輸出O數值，盤式制動器抱間，對提升機施加制動力矩，提升機 停止運行，重載箕斗處于停止狀態，不會因自重加速下滑；一旦提升機給出正確得電方向，重載箕斗獲得上提力矩，重新進行加速上提；當A箕斗提升到終點到位時，系統會 檢測重載箕斗是否過卷，如果重載箕斗沒有過卷，重載箕斗進行卸載，同時提升機房監 控中心會將裝載控制中心傳遞過來的A箕斗裝載噸位數據和卸載監控中心傳遞過來的A 箕斗卸載噸位數據進行對比，一旦裝載量和卸載量一致，B箕斗進行裝載，提升機進入 B箕斗提升過程，一旦A箕斗裝載量和卸載量不一致，則提升機不能進入下一個提升循 環，必須采取人工措施進行處理，然后才能進入下一個提升循環；如果A箕斗到位后過 卷，此時A箕斗不能進行卸載，由于B箕斗裝載口在定量斗卸載口通常有2米左右緩沖 空間，遠遠大于過卷距離，因此，B箕斗在A箕斗過卷的情況下進行裝載，此時提升機 摩擦滾筒兩側拉力平衡，沒有下滑力量，上提B箕斗，使A箕斗下放到正常到位，然后 對A箕斗繼續卸載，進而進入下一個提升循環。
全文摘要
主井摩擦式提升機防重載下放監控系統，由主井裝載監控中心、主井卸載監控中心和主井提升機房監控中心三部分組成；主井裝載監控中心包括S7-300可編程控制器、定量斗控制按鈕、定量斗扇形門開傳感器、定量斗扇形門關傳感器、定量斗稱重傳感器、定量斗扇形閘門開關電磁閥；主井卸載監控中心包括S7-300可編程控制器、箕斗到位檢測開關、箕斗過卷檢測開關、箕斗內煤位檢測傳感器、箕斗平板閘門開關電磁閥；主井提升機房監控中心包括S7-300可編程控制器、通訊接口和執行電路。本發明對定重裝載過的提升機箕斗進行全行程提升力矩監測和裝卸重量監測對比，保證重載箕斗在沒有完全卸載的情況下始終保持足夠的提升力矩或制動力矩，避免提升機箕斗重載下放事故的發生。
文檔編號B66B19/06GK102009887SQ20101053742
公開日2011年4月13日 申請日期2010年10月30日 優先權日2010年10月30日
發明者孫卓輝, 崔成寶, 張中濤, 王巍, 王躍, 胡勝飛, 賀以標, 趙強, 韓建國 申請人:棗莊礦業(集團)有限責任公司蔣莊煤礦