一种露天矿电铲性能评价方法与流程

本发明属于能源行业，具体涉及一种露天矿电铲性能评价方法，适用于露天矿电铲性能分析、露天矿电铲经济分析、露天矿电铲司机操作水平分析。

背景技术：

随着工业4.0的推进，露天矿亟需对重要设备的运行性能进行科学评价，露天矿电铲是影响露天矿生产的重要设备，目前还没有科学地评价方法，如何利用露天矿电铲设备的实时状态数据，经过加工处理后，科学地评价电铲性能，成为了本行业的技术难点。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种露天矿电铲性能评价方法，该方法通过露天矿电铲的实时状态参数，经过加工分析，得到露天矿电铲性能评价模型，便于在线计算露天矿电铲性能指标，对电铲进行性能分析、经济性分析以及在线评价电铲司机操作水平。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种露天矿电铲性能评价方法，包括以下步骤：

1)采集电铲运行的实时数据

采集电铲运行的实时数据，包含提升电流tsdl、推压电流tydl、开斗动作kddz、提升功率tsgl、推压功率tygl、回转功率hzgl、提升给定tsgd、推压给定tygd、回转给定hzgd、提升转矩tszj、推压转矩tyzj和提升卷筒编码器tsjtbmq实时数据；

2)对实时数据进行加工处理

通过二次加工电铲的实时数据，得到电铲产量cl、能耗nh、循环作业时间xhzysj、满斗百分比mdbfb、挖掘带回转wjdhz以及电机堵转djdz电铲性能指标；

3)建立电铲性能评价雷达图

对电铲产量、能耗、循环作业时间、满斗百分比以及挖掘带回转、电机堵转等电铲性能指标做雷达图分析，得到电铲性能评价体系；

4)评价电铲性能及电铲司机操作水平

根据电铲性能雷达图进行实时打分，评价电铲性能以及司机的操作水平。

本发明进一步的改进在于，步骤2)中，电铲性能指标的计算方法如下：

电铲产量cl：用开斗前一秒提升电流值作为参考值与电铲满斗额定电流值作比较，判断单勺是否装满，计算过程如下：

当tsjtbmq>4000且kddz＝1时，计算电铲实时产量，公式如下：

电铲产量＝tsdl_1/600*30

其中，tsdl_1为计算时刻前一秒tsdl的历史值，4000为车高，1为开状态，600为额定提升电流，30为电铲额定容量；

循环作业时间xhzysj：电铲相邻两次装车的时间间隔，计算过程如下：

当kddz＝1时，开始计时，直到下一次kddz＝1时，结束计时，计作一个循环作业周期，周期内的计时结果即为循环作业时间，当循环作业时间小于30秒或大于2分钟时计时结果不输出；

能耗nh：一个循环作业周期内，电铲耗电量与产量之比，计算过程如下：

当kddz＝1时，开始累计电铲耗电量，直到下一次kddz＝1时，结束累计，累计电量dchdl通过电铲总功率dczgl与计算间隔时长来累计实现，公式如下：

能耗＝dchdl/cl

其中，dczgl＝ztgl+ctgl+tygl+hzgl，ztgl为主提功率，ctgl为从提功率，tygl为推压功率，hzgl为回转功率；kddz为开斗动作；cl为电铲产量；

满斗百分比mdbfb：电铲满斗卸载的次数与总卸载次数之比，计算过程如下：

当kddz＝1且tsjtbmq>4000时，算作一次卸载，计入总卸载次数，同时读取计算时刻前一秒tsdl的历史值tdsl_1，如果tdsl_1>600则算作一次满斗，计入电铲满斗卸载次数；

满斗百分比＝mdxzcs/zxzcs

其中，mdxzcs为电铲满斗卸载次数，zxzcs为总卸载次数；

挖掘带回转报警，报警逻辑如下：

当tszj和tyzj大于各自额定转矩的90％时，判断hzgd是否大于10％或者小于-10％，如果“是”则报警；

电机堵转报警，报警逻辑如下：

当tsdl和tydl大于各自的堵转电流时，tsgd和tygd没有减小，且整个过程持续时间大于3秒，如果成立则报警，否则正常。

本发明具有如下有益的技术效果；

通过分析电铲的状态参数，本发明加工状态参数后可以得到电铲产量、能耗、循环作业时间、满斗百分比以及挖掘带回转、电机堵转等电铲性能指标，通过这些性能指标，综合评价电铲的性能、经济性以及电铲司机操作水平。

附图说明

图1为满斗电流提取逻辑图；

图2为挖掘带回转报警逻辑图；

图3为电机堵转报警逻辑图；

图4为电铲性能评价雷达图；

图5为产量曲线图；

图6为能耗曲线图；

图7为满斗次数曲线图；

图8为开斗次数曲线图；

图9为循环时间曲线图；

图10为安全指数曲线图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明做出进一步的说明。

本发明提供的一种露天矿电铲性能评价方法，包括以下步骤：

1、采集电铲运行的实时数据

采集电铲运行的实时数据，包含提升电流tsdl、推压电流tydl、开斗动作kddz、提升功率tsgl、推压功率tygl、回转功率hzgl、提升给定tsgd、推压给定tygd、回转给定hzgd、提升转矩tszj、推压转矩tyzj和提升卷筒编码器tsjtbmq实时数据。

2、对实时数据进行加工处理

通过二次加工电铲的实时数据，得到电铲产量cl、能耗nh、循环作业时间xhzysj、满斗百分比mdbfb、挖掘带回转wjdhz以及电机堵转djdz电铲性能指标，性能指标的计算方法如下：

1)电铲产量cl：用开斗前一秒提升电流值作为参考值与电铲满斗额定电流值作比较，判断单勺是否装满，计算过程如下：

当tsjtbmq>4000且kddz＝1时，计算电铲实时产量，公式如下：

电铲产量＝tsdl_1/600*30

其中，tsdl_1为计算时刻前一秒tsdl的历史值，4000为车高，1为开状态，600为额定提升电流，30为电铲额定容量。

2)循环作业时间xhzysj：电铲相邻两次装车的时间间隔(即两次开斗的时间差)，计算过程如下：

当kddz＝1时，开始计时，直到下一次kddz＝1时，结束计时，计作一个循环作业周期，周期内的计时结果即为循环作业时间，当循环作业时间小于30秒或大于2分钟时计时结果不输出。

3)能耗nh：一个循环作业周期内，电铲耗电量与产量之比。计算过程如下：

当kddz＝1时，开始累计电铲耗电量，直到下一次kddz＝1时，结束累计，累计电量dchdl通过电铲总功率dczgl与计算间隔时长来累计实现。公式如下：

能耗＝dchdl/cl

其中，dczgl＝ztgl+ctgl+tygl+hzgl，ztgl为主提功率，ctgl为从提功率，tygl为推压功率，hzgl为回转功率；kddz为开斗动作；cl为电铲产量。

4)满斗百分比mdbfb：电铲满斗卸载的次数与总卸载次数之比，计算过程如下：

当kddz＝1且tsjtbmq>4000时，算作一次卸载，计入总卸载次数，同时读取计算时刻前一秒tsdl的历史值tdsl_1，如果tdsl_1>600则算作一次满斗，计入电铲满斗卸载次数。

满斗百分比＝mdxzcs/zxzcs

其中，mdxzcs为电铲满斗卸载次数，zxzcs为总卸载次数。满斗电流提取逻辑图如图1所示：

5)安全指数

a)挖掘带回转报警

报警逻辑：当tszj和tyzj大于各自额定转矩的90％时，判断hzgd是否大于10％或者小于-10％，如果“是”则报警。电铲wk-20型号和wk-35型号的额定转矩如下表所示：

挖掘带回转报警逻辑如图2所示：

b)电机堵转报警

报警逻辑：当tsdl和tydl大于各自的堵转电流时(堵转电流＝额定电流*1.2且不随时间的推移而改变)，tsgd和tygd没有减小，且整个过程持续时间大于3秒，如果成立则报警，否则正常。电铲wk-20型号和wk-35型号的额定电流如下表所示：

电机堵转报警逻辑如图3所示：

3、建立电铲性能评价雷达图

对电铲产量、能耗、循环作业时间、满斗百分比以及挖掘带回转、电机堵转等电铲性能指标做雷达图分析，得到电铲性能评价体系。

电铲数据模型为一个雷达图，雷达图的5个坐标分别为产量、能耗、满斗百分比、循环时间和安全指数。产量越高雷达图填充越满、能耗越低雷达图填充越满、满斗百分比越大雷达图填充越满、循环时间越小雷达图填充越满、安全指数越小雷达图填充越满。

4、评价电铲性能及司机操作水平

根据电铲性能雷达图进行实时打分，评价电铲性能以及司机的操作水平。对性能指标分别进行曲线绘制，通过曲线也可以分析电铲性能以及电铲司机的操作水平。

如图5和图6所示，绘制了电铲当班司机的产量和能耗曲线。

满斗百分比曲线分别绘制了开斗次数曲线和满斗次数曲线，如图7和图8所示。

此外，还有循环时间曲线和安全指数曲线，如图9和图10所示。