專利名稱：一種用于煤礦提升的定量裝載系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型與煤礦使用的在立井提升中將地下煤炭向地面輸送的提升箕斗設(shè)備有關(guān)，尤其是一種應(yīng)用于提升箕斗設(shè)備的定量裝載系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
煤炭生產(chǎn)的各環(huán)節(jié)中，礦井井筒是井工采煤工藝中的地面與井下間的唯一通道，被形象地稱之為“礦井咽喉”。在立井提升中地下煤炭向地面輸送均由提升箕斗設(shè)備完成，因此，確保提升設(shè)備安全生產(chǎn)和提高效率，是煤礦生產(chǎn)的關(guān)鍵。箕斗中的煤裝載過 多后可能會出現(xiàn)提升機過載、斷繩、井底堆煤等嚴重影響煤炭生產(chǎn)的事故，甚至發(fā)生損壞井筒等嚴重事故。為在安全生產(chǎn)前提下最大發(fā)揮運煤裝置提升箕斗的最佳裝載量，并確保不超載；同時為準確提供煤炭總產(chǎn)量；并實現(xiàn)主井裝載工作的自動化，提高提升效率，降低能耗，必須采用箕斗定量裝載技術(shù)。國內(nèi)廣泛采用的自動稱重設(shè)備有定量倉式和定量運輸機兩種。先將煤從井下煤倉裝入定量倉內(nèi)或定量運輸機承載體上，通過安裝于支撐定量倉體或運輸機承載體的稱重傳感器，將重量信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺俳?jīng)過放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換，最后通過處理器進行數(shù)據(jù)處理，完成動態(tài)稱量，并顯示稱重結(jié)果；當稱重結(jié)果達到給定值后自動發(fā)出信號，控制輸煤裝置(給煤機和皮帶機)停止裝煤，并在提升箕斗到位后，將定量倉或定量運輸機中的煤炭卸載到箕斗，完成箕斗定量裝載。由于礦井下，特別是定量倉和定量運輸機處于井下，環(huán)境極為惡劣，有甲烷、淋水、煤泥長年不斷，而且由于給煤機、皮帶機、各種啟停開關(guān)等引起的電磁干擾較大；同時稱重傳感器長期承受較大沖擊載荷，所以，對稱重傳感器性能要求很高，不僅要求符合防爆規(guī)程，而且需要選擇適用惡劣環(huán)境，能承受一定重量的沖擊負荷，能長期承載并保持性能穩(wěn)定，及有效抗干擾的稱重系統(tǒng)。目前國內(nèi)煤礦實踐表明，稱重傳感器使用一段時間后，零漂顯著，稱量誤差大，液壓件密封泄漏，性能穩(wěn)定性不好，壽命較短，根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果平均壽命不到一年，有的僅維持幾個月。當遇到以上現(xiàn)象時，稱重傳感器不準確，給煤機和皮帶機會向定量倉內(nèi)或定量運輸機承載體上持續(xù)裝煤，容易導(dǎo)致井底堆煤事故，影響生產(chǎn)。嚴重的會出現(xiàn)提升過程中的斷繩事故，箕斗高速墜落將井筒底部沖毀，需長時間維修才能恢復(fù)生產(chǎn)，嚴重影響產(chǎn)量。裝載環(huán)節(jié)中，這種單純的稱重定量方法存在一定的安全隱患。由此可見，現(xiàn)有技術(shù)中的應(yīng)用于提升箕斗設(shè)備的定量裝載方法及系統(tǒng)還有待于進一步改進。

實用新型內(nèi)容本實用新型的任務(wù)在于解決現(xiàn)有技術(shù)中應(yīng)用于提升箕斗設(shè)備的定量裝載方法及系統(tǒng)存在的技術(shù)缺陷，提供一種用于煤礦提升的定量裝載系統(tǒng)。其技術(shù)解決方案是[0009]一種用于煤礦提升的定量裝載系統(tǒng)，包括給煤機、皮帶機、定量倉和控制器，控制器包括微處理器，控制器連接給煤機和皮帶機，在定量倉的底部設(shè)置有用于檢測定量倉裝載重量的稱重傳感器，稱重傳感器連接控制器，在定量倉的內(nèi)部設(shè)置有用于檢測定量倉的裝載高度的定容傳感器，定容傳感器連接控制器。上述給煤機的驅(qū)動電機配置有用于檢測其工作電流的電流傳感器，電流傳感器連接微處理器。上述稱重傳感器固定在位于定量倉下方的傳感器支座上，定量倉的外底部置于稱重傳感器上；上述定容傳感器為水銀開關(guān)，水銀開關(guān)通過位于定量倉頂部的傳感器懸掛支架吊系在定量倉內(nèi)部，水銀開關(guān)在垂直懸掛時處于閉合狀態(tài)，在被定量倉內(nèi)的裝煤頂起傾斜時轉(zhuǎn)換至斷開狀態(tài)。上述定量裝載系統(tǒng)，在每次向定量倉裝煤過程中，由稱重傳感器檢測定量倉的裝載重量，當定量倉內(nèi)的裝煤達到設(shè)定重量時，由控制器作出第一停機指令，皮帶機停止向定 量倉裝煤；在向定量倉裝煤過程中，同時由定容傳感器檢測定量倉的裝載高度，當定量倉的裝煤達到設(shè)定高度時，由控制器作出第二停機指令，皮帶機停止向定量倉裝煤。在向定量倉裝煤過程中，同時由電流傳感器檢測給煤機驅(qū)動電機的工作電流，由微處理器以此為依據(jù)計算裝載時間，當定量倉的裝載時間超過設(shè)定裝載時間時，由控制器作出第三停機指令，皮帶機停止向定量倉裝煤；在控制器作出第二或第三停機指令時，由控制器的計數(shù)器自動計數(shù)，此過程中如果出現(xiàn)控制器作出第一停機指令之情形，則計數(shù)器自動復(fù)位，重新開始計數(shù)，當計數(shù)器的計數(shù)達到設(shè)定數(shù)值時，由控制器作出稱重傳感器故障報警信號，同時自動轉(zhuǎn)換為定容傳感器和/或電流傳感器工作模式，控制給煤機和皮帶機自動運行。本實用新型具有以下有益技術(shù)效果I、本實用新型中，當稱重傳感器出現(xiàn)較大誤差時，通過裝載系統(tǒng)的軟件定時或定容傳感器能夠保證不會出現(xiàn)過載或井底堆煤現(xiàn)象。2、本實用新型中，當稱重傳感器失效后，依然能夠?qū)崿F(xiàn)裝載的自動控制，并能夠報警提示稱重傳感器故障。3、本實用新型中，裝載系統(tǒng)的軟件定時能夠保證稱重傳感器失效后的提煤量與傳感器失效前的提煤量差別不大，保證煤炭產(chǎn)量和主井的提升效率。本實用新型同時融入了定重、定容和定時三種定量裝載方式，保證了裝載和提升的安全進行，能夠最大程度地減小事故帶來的損失，最大程度地保證煤礦的產(chǎn)煤量。
以下結(jié)合附圖
與具體實施方式
對本實用新型作進一步說明圖I為本實用新型一種實施方式的結(jié)構(gòu)原理示意圖，主要示出了井下煤倉、給煤機、皮帶機以及定量倉之間的位置關(guān)系。圖2為本實用新型一種實施方式的結(jié)構(gòu)原理示意圖，僅示出了定量倉及個別相關(guān)部件。圖3示出本實用新型中的一種給煤機驅(qū)動電機工作電流與裝載時間之間的關(guān)系。圖4示出了本實用新型中的一種控制流程圖。
具體實施方式
在此先介紹與本實用新型密切相關(guān)的一種用于煤礦提升的定量裝載方法，包括如下步驟a在每次向定量倉裝煤過程中，檢測定量倉的裝載重量，當定量倉內(nèi)的裝煤達到設(shè)定重量時，作出第一停機指令，停止向定量倉裝煤；b在向定量倉裝煤過程中，同時檢測定量倉的裝載高度，當定量倉的裝煤達到設(shè)定高度時，在步驟a尚未作出第一停機指令的情形下，作出第二停機指令，停止向定量倉裝煤；和/或c在向定量倉裝煤過程中，同時檢測給煤機驅(qū)動電機的工作電流，以此為依據(jù)計算裝載時間，當定量倉的裝載時間超過設(shè)定裝載時間時，在步驟a和/或b尚未作出第一、第 二停機指令的情形下，作出第三停機指令，停止向定量倉裝煤。上述步驟b或步驟c中，在作出第二停機指令或作出第三停機指令時，自動計數(shù)，用以判斷用于檢測定量倉裝載重量的稱重傳感器是否出現(xiàn)故障。此過程中如果出現(xiàn)控制器作出第一停機指令之情形，則計數(shù)器自動復(fù)位，重新開始計數(shù)。即在連續(xù)出現(xiàn)控制器作出第二停機指令或第三停機指令的情形下，計數(shù)器連續(xù)自動計數(shù)，否則計數(shù)器復(fù)位，重新開始計數(shù)。當計數(shù)器的計數(shù)達到設(shè)定數(shù)值時，作出稱重傳感器故障報警信號。在作出稱重傳感器故障報警信號后，自動切換至僅執(zhí)行步驟b和/或步驟C。結(jié)合圖I、圖2、圖3與圖4，一種用于煤礦提升的定量裝載系統(tǒng)，包括給煤機6、皮帶機7、定量倉I和控制器，控制器包括微處理器，控制器連接給煤機和皮帶機，在定量倉的底部設(shè)置有用于檢測定量倉裝載重量的稱重傳感器2，稱重傳感器連接控制器，在定量倉的內(nèi)部設(shè)置有用于檢測定量倉的裝載高度的定容傳感器3，定容傳感器連接控制器。上述給煤機的驅(qū)動電機配置有用于檢測其工作電流的電流傳感器，電流傳感器連接微處理器。上述稱重傳感器固定在位于定量倉下方的傳感器支座4上，定量倉的外底部置于稱重傳感器上。上述定容傳感器為水銀開關(guān)，水銀開關(guān)通過位于定量倉頂部的傳感器懸掛支架5吊系在定量倉內(nèi)部，水銀開關(guān)在垂直懸掛時處于閉合狀態(tài)，在定量倉內(nèi)裝煤頂起傾斜時轉(zhuǎn)換斷開狀態(tài)；在裝煤量未到設(shè)定高度時，定容傳感器垂直懸掛，為閉合狀態(tài)。當煤裝到定容傳感器位置時，定容傳感器傾斜，變?yōu)閿嚅_狀態(tài)，由水銀開關(guān)的閉合、斷開狀態(tài)就可判斷所裝的煤是否到達限定高度位置；根據(jù)不同煤礦主井提升的實際情況，可設(shè)置不同高度的限定位置。上述定量裝載系統(tǒng)，當井底煤倉8的煤通過給煤機下落到裝煤皮帶機上后，再由皮帶機裝向定量倉，定量倉底部的稱重傳感器實時反映目前的煤重，當煤重達到設(shè)定值后，停給煤機和皮帶機，當主井提升的箕斗到達井底位置后，定量倉門打開，直到定量倉空倉后關(guān)閉定量倉門(由于定量倉存在自重，該空倉值也需設(shè)定)，等待下次的裝煤操作。上述定量裝載系統(tǒng)，在每次向定量倉裝煤過程中，由稱重傳感器檢測定量倉的裝載重量，當定量倉內(nèi)的裝煤達到設(shè)定重量時，由控制器作出第一停機指令，皮帶機停止向定量倉裝煤；在向定量倉裝煤過程中，同時由定容傳感器檢測定量倉的裝載高度，當定量倉的裝煤達到設(shè)定高度時，由控制器作出第二停機指令，皮帶機停止向定量倉裝煤。[0035]在向定量倉裝煤過程中，同時由電流傳感器檢測給煤機驅(qū)動電機的工作電流，由微處理器以此為依據(jù)計算裝載時間。當定量倉的裝載時間超過設(shè)定裝載時間時，由控制器作出第三停機指令，皮帶機停止向定量倉裝煤；在控制器作出第二或第三停機指令時，由控制器的計數(shù)器自動計數(shù)，此過程中如果出現(xiàn)控制器作出第一停機指令之情形，則計數(shù)器自動復(fù)位，重新開始計數(shù)。當計數(shù)器的計數(shù)達到設(shè)定數(shù)值時，由控制器作出稱重傳感器故障報警信號，同時自動轉(zhuǎn)換為定容傳感器和/或電流傳感器工作模式，控制給煤機和皮帶機自動運行。上述有關(guān)技術(shù)內(nèi)容再進一步說明如下井底煤倉中的煤是通過給煤機傳送到皮帶機的，給煤機的給煤量直接影響到皮帶機上的煤量。當給煤機上有煤時，給煤機驅(qū)動電機的工作電流大；當給煤機上沒有煤時，給煤機驅(qū)動電機的電流會大幅度減小。給煤機驅(qū)動電機的電流 能夠大體反映給煤機的給煤量。為了防止將煤倉中沒有煤的時間也計算在內(nèi)，需要采集給煤機的電流量，然后，根據(jù)給煤機的電流大小做出相應(yīng)的處理。當開啟皮帶機和給煤機后，電流傳感器將檢測到電流信號傳遞給微處理器，微處理器通過軟件實現(xiàn)計時功能。在軟件中設(shè)置給煤機的額定工作電流范圍和空載時的電流范圍。微處理器根據(jù)采集的給煤機電流，當大于額定工作電流的80%時計時；在此范圍之外，則保持之前所計的時間；當再次大于額定電流的80%時，在之前計時的基礎(chǔ)之上繼續(xù)計時，如圖3所示。當?shù)竭_設(shè)定的時間后如果稱重傳感器的輸出結(jié)果還沒到達所設(shè)定的重量則由控制器作出第三停機指令，皮帶機立即停止裝煤，以保證提升的安全。如圖4所示，正常狀態(tài)下，裝載系統(tǒng)工作在定重、定時、定容模式。此模式中，稱重傳感器起主導(dǎo)作用，定容和定時起保護作用。稱重傳感器運行正常時，定量倉內(nèi)的煤位到不了設(shè)定的限定高度位置(即水銀開關(guān)處于垂直狀態(tài)時的閉合狀態(tài))，裝載時間也不會超過設(shè)定裝載時間(設(shè)定的定時時間)。當煤重達到設(shè)定值時，控制器作出第一停機指令，即發(fā)出停給煤機和停皮帶機的指令信號，停止裝煤。在裝載系統(tǒng)運行一段時間后，如果稱重傳感器誤差變大或失靈，定量倉內(nèi)裝煤達到限定高度位置或裝載時間超過設(shè)定時間，控制器作出第二或第三停機指令，即也會發(fā)出停給煤機和停皮帶機的指令信號，停止繼續(xù)裝煤，同時控制器的計數(shù)器自動加I (為判斷稱重傳感器是否有故障做準備)。保證了定量倉中的裝煤不會超過主井提升機的提升能力，也不會溢出定量倉出現(xiàn)井筒堆煤事故，減少事故發(fā)生。當計數(shù)器值為3時(即連續(xù)3次定量倉中的煤達到限定位置或裝載時間超過定時時間后，計數(shù)器值取3的主要原因是防止因稱重傳感器因某次的偶然誤差而引起的誤判)，認為稱重傳感器有故障，隨后發(fā)出稱重傳感器故障報警信號。稱重傳感器判定為故障后，控制器可以自動切換到定時、定容工作模式繼續(xù)自動裝煤。當稱重傳感器發(fā)生故障后，進入定時、定容工作模式。此模式中定時起主導(dǎo)作用，定容起保護作用，稱重傳感器的數(shù)據(jù)不參與控制。只有操作人員按下復(fù)位按鈕之后，才會從此模式中退出，重新進入到定重、定容、定時模式。定時裝載不能準確裝煤，給煤機給煤量大時可能會裝多，當煤位到達限位時，控制器會自動停止給煤機和皮帶機，停止裝煤，防止煤溢出定量倉造成井底堆煤。本實用新型在稱重傳感器正常的情況下，定重能夠有效利用提升系統(tǒng)的最大裝載量，定容和定時同時保證了裝載安全進行。這就使得提升系統(tǒng)，在保證安全的前提下，提高了提升效率，降低了能耗。同時杜絕了稱重傳感器誤差大或損壞后主井提升過載、斷繩、井底堆煤等事故的發(fā)生，減少了煤礦安全生產(chǎn)事故帶來的損失。并且保證了在稱重傳感器出現(xiàn)問題后依然可以在定時、定容模式下自動裝載，基本不會影響煤礦的生產(chǎn)，使煤礦的提升系統(tǒng)不會受到稱重傳感器的制約。稱重傳感器出現(xiàn)問題到更換稱重傳感器期間，提升系統(tǒng)能夠正常自動提煤，最大程度保證了煤礦的產(chǎn)量。上述方式中，定容傳感器可以選用紅外測距傳感器等。上述方式中未述及的技術(shù)內(nèi)容采取或借鑒已有技術(shù)即可實現(xiàn)。需要說明的是，在本說明書的教導(dǎo)下本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以作出這樣或那樣的容易變化方式，諸如等同方式，或明顯變形方式。上述的變化方式均應(yīng)在本實用新型的保護范 圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種用于煤礦提升的定量裝載系統(tǒng)，其特征在于包括給煤機、皮帶機、定量倉和控制器，控制器包括微處理器，控制器連接給煤機和皮帶機，在定量倉的底部設(shè)置有用于檢測定量倉裝載重量的稱重傳感器，稱重傳感器連接控制器，在定量倉的內(nèi)部設(shè)置有用于檢測定量倉的裝載高度的定容傳感器，定容傳感器連接控制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于煤礦提升的定量裝載系統(tǒng)，其特征在于所述給煤機的驅(qū)動電機配置有用于檢測其工作電流的電流傳感器，電流傳感器連接微處理器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于煤礦提升的定量裝載系統(tǒng)，其特征在于所述稱重傳感器固定在位于定量倉下方的傳感器支座上，定量倉的外底部置于稱重傳感器上；上述定容傳感器為水銀開關(guān)，水銀開關(guān)通過位于定量倉頂部的傳感器懸掛支架吊系在定量倉內(nèi)部，水銀開關(guān)在垂直懸掛時處于閉合狀態(tài)，在被定量倉內(nèi)的裝煤頂起傾斜時轉(zhuǎn)換至斷開狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于煤礦提升的定量裝載系統(tǒng)，其特征在于所述定量裝載系統(tǒng)，在每次向定量倉裝煤過程中，由稱重傳感器檢測定量倉的裝載重量，當定量倉內(nèi)的裝煤達到設(shè)定重量時，由控制器作出第一停機指令，皮帶機停止向定量倉裝煤；在向定量倉裝煤過程中，同時由定容傳感器檢測定量倉的裝載高度，當定量倉的裝煤達到設(shè)定高度時，由控制器作出第二停機指令，皮帶機停止向定量倉裝煤。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于煤礦提升的定量裝載系統(tǒng)，其特征在于在向定量倉裝煤過程中，同時由電流傳感器檢測給煤機驅(qū)動電機的工作電流，由微處理器以此為依據(jù)計算裝載時間，當定量倉的裝載時間超過設(shè)定裝載時間時，由控制器作出第三停機指令，皮帶機停止向定量倉裝煤；在控制器作出第二或第三停機指令時，由控制器的計數(shù)器自動計數(shù)，此過程中如果出現(xiàn)控制器作出第一停機指令之情形，則計數(shù)器自動復(fù)位，重新開始計數(shù)，當計數(shù)器的計數(shù)達到設(shè)定數(shù)值時，由控制器作出稱重傳感器故障報警信號，同時自動轉(zhuǎn)換為定容傳感器和/或電流傳感器工作模式，控制給煤機和皮帶機自動運行。
專利摘要本實用新型公開了一種用于煤礦提升的定量裝載系統(tǒng)，包括給煤機、皮帶機、定量倉和控制器，控制器包括微處理器，在定量倉的底部設(shè)置有用于檢測定量倉裝載重量的稱重傳感器，稱重傳感器連接控制器，在定量倉的內(nèi)部設(shè)置有用于檢測定量倉的裝載高度的定容傳感器，定容傳感器連接控制器；給煤機的驅(qū)動電機配置有用于檢測其工作電流的電流傳感器，電流傳感器連接微處理器。本實用新型中，當稱重傳感器出現(xiàn)較大誤差時，通過軟件定時或定容傳感器能夠保證不會出現(xiàn)過載或井底堆煤現(xiàn)象。本實用新型同時融入了定重、定容和定時三種定量裝載方式，保證了裝載和提升的安全進行，能夠最大程度地減小事故帶來的損失，最大程度地保證煤礦的產(chǎn)煤量。
文檔編號G01G23/18GK202547745SQ20122015289
公開日2012年11月21日 申請日期2012年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月12日
發(fā)明者孔濤, 時會, 朱述川, 王公華, 肖凱, 鄭豐隆, 陳電星, 黃鶴松 申請人:兗州煤業(yè)股份有限公司, 山東科技大學