专利名称：主井摩擦式提升机防重载下放监控系统的制作方法
技术领域：
本发明属于矿山电气技术领域，涉及煤矿主井摩擦式提升机在提升煤矿井下回 采的煤炭有益矿产物过程中，避免主井摩擦式提升机箕斗重复装载、避免主井摩擦式提 升机重载提升过程中箕斗重载下放技术，尤其涉及一种主井摩擦式提升机防重载下放监 控系统。
背景技术：
本发明介绍以平板闸门箕斗、交流绕线电机串电阻调速、低频电源电气制动主 井摩擦式提升机为例说明背景技术。国内外大中型矿井均设计有主副井提升系统，副井提升系统用来提升煤矿井下 使用的各种材料、工具、设备、矸石以及作业人员等，主井用来提升井下回采出来的煤 炭有益矿产。摩擦式提升机依靠滚筒衬垫与钢丝绳之间的摩擦力来传递动力，因其过小 的摩擦轮与钢丝绳直径、更高的安全系数、紧凑的整套设备等优点而在矿山提升中得到 了广泛应用。摩擦式提升机属于位式旋转机械，依靠两个箕斗反复上下提升运行，实现煤炭 的井下装载和地面卸载。通常，煤矿井下在主井装载峒室设置集中煤仓，存储井下所有 掘进、回采煤炭，集中煤仓内煤炭通过给料机、胶带运输机进入定量斗进行吨位计量， 达到设定吨位后装入箕斗提升到地面卸载，再通过胶带运输机输送到选煤厂、码头等地点。
煤矿主井摩擦式提升机属于典型的位式旋转机械，目前存在两个方面的潜在隐 患。一是存在箕斗重复装载造成重载下放事故。《煤矿安全规程》第三百八十二条规 定提升装置的最大载重量和最大载重差，应在井口公布，严禁超载和超载重差运行， 箕斗提升必须采用定重装载。在煤矿主井提升现况中，当箕斗处于装载位置时，箕斗定 重装载完毕后，如果不能及时进行提升到位，由于箕斗到位检测开关接触不好或者箕斗 产生微小上提位移后再次回复到装载位置等特殊情况时，装载胶带运输机会再次运行， 定量斗再次进行计量入斗煤炭，再次计量达到设定吨位的定量斗会再次对已经装载过的 箕斗重复装载，造成箕斗严重过载。一旦提升机送电提升，重载箕斗不仅不会正向提 升，反而会反向下滑。如果控制不力，重载箕斗会下滑至主井井底，给主井安全提升带 来灾难性事故；二是存在重载箕斗在提升过程中出现箕斗重载下放事故。正常提升过程 中，箕斗在井下定重装载后，箕斗会连续提升到井上卸载位置处，到位卸载后下放到装 载位置处再次进行装载，完成一个提升过程。一旦重载箕斗提升过程中，提升机因为各 种原因停止运行后，受司机判断失误、误操作等原因影响，提升机出现重载箕斗反向送 电或不送电状态松闸等现象时，重载箕斗会反向急速下滑，以致出现重载箕斗坠入主井 井底恶性事故，给主井提升带来灾难性事故。到目前为止，煤炭以及其他行业主井摩擦式提升机还没有防止箕斗重复装载的 技术标准；在防止重载箕斗下放方面仅仅设计了提升方向记忆电路，只是不能反向送电而已，这种提升方向记忆电路，容易被操作人员进行复位。即便是方向记忆电路有效， 操作人员照样能够松间，重载箕斗在提升机不带电松间状态下，依然能够靠箕斗内煤炭 自重而引起箕斗重载下放事故；在煤炭行业传统设计中，提升机上提箕斗一旦过卷，则 另一侧下放到位的箕斗则不能进行装载，这也有可能造成重载箕斗下放事故。当前， 煤炭以及其他行业主井摩擦式提升机在防止重载箕斗下放方面，仍然主要依靠管理来实 现，而没有在技术保障上采取根本性的措施。
发明内容
本发明为了彻底解决以上潜在隐患，从技术保障上采取根本性措施克服以上控 制方式不足，提供了一种主井摩擦式提升机防重载下放监控系统。一是解决了提升机 箕斗重复装载技术难题，避免了提升机箕斗超载，保证了主井提升机有足够的摩擦力矩 提升箕斗；二是对定重装载过的提升机箕斗进行全行程提升力矩监测和装卸重量监测对 比，保证重载箕斗在没有完全卸载的情况下，始终保持足够的提升力矩或制动力矩，而 没有重载箕斗加速下滑的机会，避免了提升机箕斗重载下放事故的发生。为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种主井摩擦式提升机防重载下放监控系统，包括定量斗控制按钮、定量斗 扇形门开传感器、定量斗扇形门关传感器、定量斗称重传感器和定量斗扇形闸门开关电 磁阀；定量斗扇形门开传感器和定量斗扇形门关传感器固定在定量斗上，定量斗称重传 感器安装在定量斗的下面，随着定量斗内容碳量多少而发出4 20MA电流信号，经过 S7-300可编程控制器模拟量输入模块，变换成为与定量斗容碳量相对应的吨位；其特征 是主井装载监控中心包括S7-300可编程控制器、定量斗控制按钮、定量斗扇形门开传 感器、定量斗扇形门关传感器、定量斗称重传感器、定量斗扇形闸门开关电磁阀；主井 装载监控中心完成两个定量斗扇形间门手动、自动开关控制和防止箕斗重复装载控制， 完成两个定量斗容重数据、两个定量斗开关状态数据上传至主井提升机房控制中心；主 井卸载监控中心包括S7-300可编程控制器、箕斗到位检测开关、箕斗过卷检测开关、箕 斗内煤位检测传感器、箕斗平板闸门开关电磁阀，主井卸载监控中心完成箕斗到位后卸 载、两个箕斗到位状态数据、过卷状态数据、到位箕斗内部煤位数据上传至主井提升机 房监控中心；主井提升机房监控中心包括S7-300可编程控制器、通讯接口和执行电路， 主井提升机房监控中心接收来自主井装载控制中心、主井卸载监控中心传递过来的数 据，根据接收到的数据进行逻辑分析和判断，控制主井提升机盘式制动器开闭和电动机 运转状态，防止重载箕斗下放。根据所述的主井摩擦式提升机防重载下放监控系统，其特征是所述的主井装 载监控中心完成防止箕斗重复装载控制，完成两个定量斗容重数据、两个定量斗开关状 态数据上传至主井提升机房控制中心；A箕斗要进行装载，必须处于装载峒室井筒到位 处，当B箕斗上提到卸载位置时，A箕斗就处在了装载峒室井筒到位处；系统首先进行 初始化，然后检测控制系统切除程序开关是否在手动状态，如果在手动状态，一旦A箕 斗处在了装载峒室井筒到位处，并且控制按钮按下，则A定量斗扇形闸门就会打开；如 果系统处于自动状态，一旦A箕斗处在了装载峒室井筒到位处，系统此时读取A定量斗 的吨位，如果没有达到设定吨位，则A定量斗扇形闸门不能打开，当A定量斗达到设定吨位后，系统检测上次A箕斗装载后有没有提升到位并且完全卸载信号，如果上次A箕 斗装载后没有提升到位或者A箕斗提升到位后没有完全卸载，则A定量斗扇形闸门不能 打开；当系统检测到A定量斗达到设定吨位信号，并且同时检测到上次A箕斗装载后提 升到位并且完全卸载信号后，A定量斗扇形闸门自动打开对A箕斗进行装载；通过检测 A定量斗扇形闸门开关、装载重量信号和A箕斗装载后提升到位并且完全卸载信号，利 用可编程控制器程序指令对A定量斗扇形间门开关控制进行闭锁和解锁，确保A定量斗 扇形闸门开过一次后，装载控制中心只有接收到A箕斗提升到位并且完全卸载的信号后 才能二次开启，避免了 A箕斗重复装载现象的发生。根据所述的主井摩擦式提升机防重载下放监控系统，其特征是所述的主井提 升机房监控中心主要接收来自主井装载控制中心、主井卸载监测中心传递过来的数据和 读取提升机电控系统有关数据，根据接收到的数据进行逻辑分析和判断，对定重装载过 的提升机箕斗进行全行程提升力矩监测和装卸重量监测对比，保证重载箕斗在没有完全 卸载的情况下，始终保持足够的提升力矩或制动力矩，避免提升机箕斗重载下放事故的 发生；提升机房监控中心首先进行初始化，A箕斗装载完毕后，提升机主令控制器推 出，此时提升机房监控中心判断提升机是否对重载箕斗施加了预紧力；如果此时提升机 没有对重载箕斗施加上提预紧力，无论可调间控制器手柄处于任何位置，电压调压装置 都输出0数值，盘式制动器对提升机施加制动力矩，重载箕斗不会出现加速下滑现象， 只能处于静止状态；重载箕斗得到上提预紧力后，如果可调闸控制器手柄推出，电压调 压装置输出解除制动信号，盘式制动器在高压液体作用下敞间，重载箕斗加速上提；重 载箕斗在上提过程中，系统会监测提升机得电状态，一旦提升机掉电，重载箕斗会减速 运行，一旦重载箕斗速度降低到0.3M/S时，无论可调闸控制器手柄处于任何位置，此 时电液调压装置输出0数值，盘式制动器抱间，对提升机施加制动力矩，提升机停止运 行，重载箕斗处于停止状态，不会因自重加速下滑；一旦提升机给出正确得电方向，重 载箕斗获得上提力矩，重新进行加速上提；当A箕斗提升到终点到位时，系统会检测重 载箕斗是否过卷，如果重载箕斗没有过卷，重载箕斗进行卸载，同时提升机房监控中心 会将装载控制中心传递过来的A箕斗装载吨位数据和卸载监控中心传递过来的A箕斗卸 载吨位数据进行对比，一旦装载量和卸载量一致，B箕斗进行装载，提升机进入B箕斗提 升过程，一旦A箕斗装载量和卸载量不一致，则提升机不能进入下一个提升循环，必须 采取人工措施进行处理，然后才能进入下一个提升循环；如果A箕斗到位后过卷，此时 A箕斗不能进行卸载，由于B箕斗装载口在定量斗卸载口通常有2米左右缓冲空间，远远 大于过卷距离，因此，B箕斗在A箕斗过卷的情况下进行装载，此时提升机摩擦滚筒两 侧拉力平衡，没有下滑力量，上提B箕斗，使A箕斗下放到正常到位，然后对A箕斗继 续卸载，进而进入下一个提升循环。本发明的有益效果是针对装载箕斗的装载口尺寸，变革了提升机箕斗过卷不 能进行装载的设计，实现了箕斗过卷后能够进行装载方案，避免重载箕斗过卷后松闸调 整到位控制过程中出现重载下放事故；解决了煤矿主井摩擦式提升机箕斗重复装载问 题，杜绝了提升机箕斗超载，避免了提升机超启动力矩而出现的重载箕斗下滑现象，同 时也节约了煤炭资源；实现了煤矿主井摩擦式提升机提升过程中，对定重装载过的提升 机箕斗进行全行程提升力矩监测和装卸重量监测对比，保证重载箕斗在没有完全卸载的情况下，始终保持足够的提升力矩或制动力矩，而没有重载箕斗加速下滑的机会，避免 了提升机箕斗重载下放事故的发生，保障了提升机安全运行。本发明既可应用于箕斗平板闸门卸载方式，也可应用于箕斗曲轨卸载方式；既 可应用于煤矿主井摩擦式提升机控制系统，也可应用于金属矿山等反复提升的其他行业 摩擦位式提升机控制系统中；既可应用于直流调速提升机，也可应用于交流调速提升 机。本发明实现了煤矿主井摩擦式提升机箕斗重载下放技术难题的监控。
图1为本发明的主井提升系统图。图2是本发明的控制结构图。图3是本发明的装载峒室防重复装载监控流程图。图4是本发明的防重载下放监控流程图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明本发明通过以下技术方案实现本发明的主井摩擦式提升机防重载下放监控系统，主要由主井装载监控中心、 主井卸载监控中心、主井提升机房监控中心三部分组成。本发明的主井装载监控中心主要由S7-300可编程控制器、定量斗控制按钮、定 量斗扇形门开传感器、定量斗扇形门关传感器、定量斗称重传感器、定量斗扇形闸门开 关电磁阀等组成。主井装载监控中心主要完成两个定量斗扇形闸门手动、自动开关控制 和防箕斗重复装载功能，完成两个定量斗容重数据、两个定量斗开关状态数据上传至主 井提升机房控制中心功能。本发明的主井卸载监控中心主要由S7-300可编程控制器、箕斗到位检测开关、 箕斗过卷检测开关、箕斗内煤位检测传感器、箕斗平板闸门开关电磁阀等组成。主井卸 载监控中心主要完成箕斗到位后卸载、两个箕斗到位状态数据、过卷状态数据、到位箕 斗内部煤位数据上传至主井提升机房监控中心功能。本发明的主井提升机房监控中心主要由S7-300可编程控制器、通讯接口和执行 电路组成。主井提升机房监控中心主要接收来自主井装载控制中心、主井卸载监测中心 传递过来的数据和读取的提升机电控系统有关数据，根据接收到的数据进行逻辑分析和 判断，控制提升机盘式制动器开闭和电动机运转状态，实现防止重载箕斗下放功能，确 保重载箕斗只有完全卸载完毕之后才能下放运行。图1是本发明的主井提升系统图，在图1中，1为煤矿主井装载峒室，是联系煤 矿井下集中煤仓和主井提升系统的通道，用来安装胶带运输机、给煤机、定量斗等机电 设备；2、3为煤矿井下储存煤炭的集中煤仓，通过给煤机将煤炭下放到装载胶带运输机 上；4为煤矿主井装载峒室胶带运输机，一般安装两台胶带运输机，有些矿井安装一台 胶带运输机，利用翻板实现两个定量斗的给煤。本发明例为2台胶带运输机；5为煤矿 主井装载峒室定量斗，用来计量箕斗一次的提升量，达到箕斗提升重量后发出讯号，停 止胶带运输机运行，定量斗安装有两台，安装有扇形闸门，打开后向到位的箕斗装碳；6为定量斗称重传感器，每台定量斗下面安装一只，随着定量斗内容碳量多少而发出4 20MA电流信号，经过S7-300可编程控制器模拟量输入模块，变换成为与定量斗容碳量 相对应的吨位；7为定量斗扇形门开传感器，传感器固定在定量斗上，定量斗扇形闸门 上安装有磁块，当扇形闸门打开后，磁块接近开传感器，传感器接点闭合；8为定量斗 扇形门关传感器，传感器固定在定量斗上，定量斗扇形闸门上安装有磁块，当扇形闸门 关闭后，磁块接近开传感器，传感器接点闭合；9为定量斗扇形闸门，扇形闸门通过安 装于定量斗上的风动缸实现开闭，风动缸受控于装载控制中心的电磁阀。扇形闸门打 开，定量斗内煤炭装入箕斗，扇形闸门关闭，封闭定量斗下部端口。扇形闸门上镶嵌两 块磁块，用来控制扇形闸门开关传感器接点通断；10为装载位置箕斗，利用槽钢做成框 架，外敷钢板形成一定容积，用来装载有益矿产。箕斗下放到装载位置后，承接定量斗 内煤炭，通过提升机上搭接的钢丝绳提升到地面；11为主井井筒与地面连接的地平面； 12为安装于主井井口的集中煤仓，用来承接箕斗卸载后的煤炭，通过地面胶带运输机 将煤炭运输到选煤厂、码头等地点；13为箕斗过卷传感器，安装在超过正常位置0.5米 处。当提升速度控制不当，箕斗超过正常卸载位置时0.5米时，过卷传感器接点闭合； 14为箕斗卸载量传感器，当箕斗提升接近到位时，传感器捕捉到箕斗内部初始煤位，当 箕斗到位后，传感器再次捕捉一次箕斗内部最后煤位，两次煤位之差变换为4 20MA 电流信号，输入给卸载监测中心的S7-300模拟量输入模块，变换成为与箕斗卸载相对应 的吨位；15为主井井口井架，一般用大型型钢制作，用来给运行箕斗导向；16为卸载 位置箕斗，利用槽钢做成框架，外敷钢板形成一定容积，用来装载有益矿产。箕斗提升 到卸载位置后，将箕斗内煤炭卸载到井口集中煤仓；17为镶嵌到箕斗上面的磁块，用来 控制箕斗到位、过卷开关接点通断；18为盘式制动器，机座固定在提升机房地板上，依 靠高压液体维持一定间隙，实现提升机运转，当盘式制动器内部高压液体降为0后，盘 式制动器抱住提升机滚筒上部固定的制动盘，给提升机制动盘施加制动力矩；19为提升 机摩擦滚筒，滚筒上面搭覆钢丝绳，钢丝绳两端连接有箕斗，钢丝绳依靠和滚筒之间的 摩擦式，带动两个箕斗上下反复运行；20为制动盘，制动盘为一圆环钢板，固定在滚筒 上，依靠盘式制动器施加的压力，产生制动力矩；21为箕斗到位传感器，当箕斗上提到 位时，箕斗内煤炭卸载干净，同时也是另外一侧箕斗下放到位的信号。煤矿主井摩擦式提升机运行过程中，提升机电机通过减速机拖动滚筒旋转，搭 覆在滚筒上的钢丝绳带动两个箕斗上下反复运动，一个箕斗上提到位后，另外一侧箕斗 则下放到位。装载峒室两条胶带输送机将煤炭分别输送到两个定量斗内，一个定量斗对 应一个箕斗。定量斗按照箕斗提升重量设定一定的吨位，定量斗内煤炭重量达到设定吨 位后，对应胶带运输机停止运行，定量斗对应箕斗下放到位后，定量斗扇形闸门打开， 定量斗内煤炭装入箕斗，装载完毕后，定量斗扇形闸门关闭。箕斗提升离开装载位置 后，对应胶带运输机重新启动，将煤炭输送到定量斗内，达到设定吨位后胶带运输机再 次停止。箕斗装载后提升到卸载位置，到位后，箕斗本体闸门被安装在井架外侧的风动 缸拉起，完成箕斗到位后的卸载，然后下放到装载重新进行装载，同时另外一个箕斗实 现到位后卸载，反复循环，完成主井提升过程。图2是本发明的控制结构图，在图2中，22为装载监控中心S7-300可编程控制 器，有电源、微处理器、数字输出、输入和模拟输入模块构成，用来完成装载控制和有关数据上传；23为卸载监控中心S7-300可编程控制器，有电源、微处理器、数字输出、 输入和模拟输入模块构成，用来完成卸载数据计算和有关数据上传；24为主井提升机房 监控中心S7-300可编程控制器，有电源、微处理器、数字输入、输出和模拟量输入、输 出模块构成，根据接收到的数据进行逻辑分析和判断，控制主井提升机盘式制动器和电 动机运转状态，防止重载箕斗下放；25为液压站电液调压装置，输出0 IOV电压，调 节液压站压力大小，调整提升机制动力矩在0 最大之间变化；26为提升机提升A箕斗 高压接触器，A箕斗装载后，此接触器吸合，提升机提升A箕斗到达减速点；27为提升 机提升A箕斗低频接触器，A箕斗临近到位时需要低速状态，此接触器吸合，保证提升 机提升A箕斗低速到位卸载；28为提升机提升B箕斗高压接触器，B箕斗装载后，此 接触器吸合，提升机提升B箕斗到达减速点；29为提升机提升B箕斗低频接触器，B箕 斗临近到位时需要低速状态，此接触器吸合，保证提升机提升B箕斗低速到位卸载；30 为A箕斗到位后箕斗内煤位变化值传感器，输出高低两个电流信号，送入卸载监控中心 S7-300模拟量输入模块，两个电流之差换算为卸载煤位；31为B箕斗到位后箕斗内煤位 变化值传感器，输出高低两个电流信号，送入卸载监控中心S7-300模拟量输入模块，两 个电流之差换算为卸载煤位；32为A箕斗过卷信号，当A箕斗超出正常到位位置0.5米 后，此开关动作，输入给卸载监控中心S7-300数字量输入模块；33为A箕斗到位信号， 当A箕斗正常到位后，此开关动作，输入给卸载S7-300数字量输入模块；34为B箕斗过 卷信号，当B箕斗超出正常到位位置0.5米后，此开关动作，输入给卸载监控中心S7-300 数字量输入模块；35为B箕斗到位信号，当B箕斗正常到位后，此开关动作，输入给卸 载S7-300数字量输入模块；36为A定量斗装载量信号，定量斗空时，传感器输出一个 电流信号，此时电流信号认为是0吨位，当定量斗装入定重煤炭后，此时传感器输出一 个电流信号，此电流信号认为定重满载信号。传感器电流信号输入给装载S7-300模拟 量输入模块，换算为定量斗装载吨位信号；37为B定量斗装载量信号，定量斗空时，传 感器输出一个电流信号，此时电流信号认为是0吨位，当定量斗装入定重煤炭后，此时 传感器输出一个电流信号，此电流信号认为定重满载信号。传感器电流信号输入给装载 S7-300模拟量输入模块，换算为定量斗装载吨位信号；38为A定量斗扇形闸门打开信 号，输入给装载监控中心S7-300数字输入模块；39为A定量斗扇形闸门关闭信号，输入 给装载监控中心S7-300数字输入模块；40为A定量斗打开按钮，实现特殊情况下的手 动控制定量斗扇形闸门；41为B定量斗扇形闸门打开信号，输入给装载监控中心S7-300 数字输入模块；42为B定量斗扇形闸门关闭信号，输入给装载监控中心S7-300数字输 入模块；43为B定量斗打开按钮，实现特殊情况下的手动控制定量斗扇形闸门；44为A 定量斗扇形闸门打开电磁阀控制开关，此开关动作，电磁阀得电，A定量斗扇形闸门打 开；45为B定量斗扇形闸门打开电磁阀控制开关，此开关动作，电磁阀得电，B定量斗 扇形闸门打开；46为切除程序开关，当此开关接通时，装载防重复装载控制关系失效， 切除程序开关为特殊状况下使用，正常状况下切除程序开关设置在专用接线箱内，严禁 操作；47为A箕斗平板闸门控制电磁阀，箕斗到位后，电磁阀控制气缸将箕斗本体闸门 拉开，放出箕斗内煤炭；48为B箕斗平板闸门控制电磁阀，箕斗到位后，电磁阀控制气 缸将箕斗本体闸门拉开，放出箕斗内煤炭。 本发明中，系统由主井装载监控中心、主井卸载监控中心、主井提升机房监控
9中心三部分组成，三个控制中心均以S7-300可编程控制器为核心部件，三台S7-300可 编程控制器与主井提升机电控系统的可编程控制器组成MPI总线型网络，完成装载、卸 载、车房控制中心与电控系统有关数据的通讯，实现了所有状态和数据共享。在本发 明中，部分所用数据通过MPI通讯，读取电控系统有关数据，因此，有关传感、控制 器件数据通过通讯取自电控系统。MPI接口是S7-300CPU上自带的编程口，利用MPI 总线，在通讯速率要求不高、通讯数据量不大的情况下，完全能够解决通讯要求。系 统中S7-300PLC采用不需要组态的通讯方式，即通过调用SFC功能来实现MPI通讯。 S7-300CPU调用SFC通讯分双向通讯和单向通讯。在本发明中，采用单向通讯方式。图3是本发明的装载峒室防止箕斗重复装载监控流程图，在煤矿主井提升控制 流程中，装载峒室安装有两台胶带运输机，两台胶带运输机把井下集中煤仓有益矿产物 运输到定量斗内，当定量斗达到箕斗允许设定吨位后，胶带运输机自动停止运行。当箕 斗下放到装载位置后，定量斗扇形闸门打开，煤炭装载到箕斗内，满载的箕斗离开装载 位置后，胶带运输机再次开启，直到定量斗达到设定吨位为止。满载的箕斗提升到卸载 位置后，箕斗平板闸门打开，箕斗内有益矿产物卸载到井口煤仓内。对于采用曲轨卸载 的箕斗，箕斗到位后箕斗内矿产物自动卸载，不需要外部卸载装置。在煤矿主井提升控制流程中，装载系统如果控制不好，会出现箕斗重复装载 现象，这种情况严重威胁主井提升安全。当箕斗处于装载位置时，箕斗定重装载完毕 后，如果不能及时进行提升，由于箕斗到位检测开关接触不好、箕斗产生微小位移再次 回复到装载位置等特殊情况时，装载胶带运输机会再次运行，定量斗再次进行计量入斗 煤炭，再次计量达到设定吨位的定量斗会再次对已经装载的箕斗装载，造成箕斗严重过 载。一旦提升机送电提升，重载箕斗不仅不会正向提升，反而会反向下滑。如果控制不 力，重载箕斗会下滑至主井井底，给主井安全提升带来灾难性事故。本发明防止重复装载技术方案解决了这个技术难题。以A箕斗装载为例，说明 本发明过程。A箕斗要进行装载，必须处于装载峒室井筒到位处，当B箕斗上提到卸载 位置时，A箕斗就处在了装载峒室井筒到位处。系统首先进行初始化，然后检测控制系 统切除程序开关是否在手动状态，如果在手动状态，一旦A箕斗处在了装载峒室井筒到 位处，并且控制按钮按下，则A定量斗扇形闸门就会打开。手动状态主要考虑检修、故 障等特殊情况使用，为防止误操作，通常手动按钮设置在专用控制箱内。如果系统处于 自动状态，一旦A箕斗处在了装载峒室井筒到位处，系统此时读取A定量斗的吨位，如 果没有达到设定吨位，则A定量斗扇形闸门不能打开，当A定量斗达到设定吨位后，系 统检测上次A箕斗装载后有没有提升到位并且完全卸载信号，如果上次A箕斗装载后没 有提升到位或者A箕斗提升到位后没有完全卸载，则A定量斗扇形闸门不能打开。当系 统检测到A定量斗达到设定吨位信号，并且同时检测到上次A箕斗装载后提升到位并且 完全卸载信号后，A定量斗扇形闸门自动打开对A箕斗进行装载。本发明中，通过检测A定量斗扇形闸门开关、装载重量信号和A箕斗装载后提 升到位并且完全卸载信号，利用可编程控制器程序指令对A定量斗扇形闸门开关控制进 行闭锁和解锁，确保A定量斗扇形闸门开过一次后，装载控制中心只有接收到A箕斗提 升到位并且完全卸载的信号后才能二次开启，避免了A箕斗重复装载现象的发生。箕斗 装载完毕后，装载控制中心同时把装载吨位数据发送到提升机机房控制中心。
图4是本发明的防重载下放监控流程图，在煤矿主井摩擦式提升机提升过程 中，箕斗在装载硐室装载后，提升机操作台推出主令控制器手柄后，电动机旋转驱动滚 筒，搭接在滚筒上的钢丝绳通过摩擦力对重载箕斗施加预紧力，然后推出可调间控制器 手柄，此时给电液调压装置一个电压信号，液压站液压油压力升高，盘式制动器敞闸， 提升机开始加速运行，重载箕斗上提，同时另一侧轻载箕斗下放，提升机处于运行过程 中。为确保提升机准确到位停车，提升机到达终端时速度必须递减到0.5M/S左右。因 此，提升机到达终端一定距离前，断掉高压进行减速，同时换接到一个低频电源上，慢 速拖动箕斗到到位位置，制动停车。然后箕斗底部平板间门在外部风动缸机械外力作用 下，扇形闸门打开，实现重载箕斗卸载，同时另一侧箕斗在装载硐室装载，继而完成下 一个提升循环。在煤矿主井摩擦式提升机重载箕斗提升过程中，容易出现重载箕斗下放坠井恶 性事故。重载箕斗提升过程中，受系统安全、人为等因素影响，有可能产生中途停车 现象，主要存在以下情况重载箕斗在提升过程中中途停车，如果误操作或系统失误出 现轻载侧箕斗得电上提现象，重载箕斗会出现加速下滑坠井事故；重载箕斗在提升过程 中中途停车，如果误操作或系统失误，即便提升机没有送电，可调闸控制器手柄一旦推 出，电液调压装置也会产生高压液体，盘式制动器就会敞闸，重载箕斗在箕斗内煤炭自 重作用下，就会加速下滑发生坠井事故；重载箕斗在提升到位过卷后，重载箕斗必须 下落到正常到位位置才能进行卸载，此时需要敞闸下放重载箕斗，如果操作人员控制不 好，同样会出现重载箕斗在箕斗内煤炭自重作用下的重载箕斗加速下滑坠井事故。本发明主井摩擦式提升机防重载下放技术方案解决了这个技术难题，以A重载 箕斗提升为例，说明本发明过程。提升机房监控中心首先进行初始化，A箕斗装载完 毕后，提升机主令控制器推出，此时提升机房监控中心判断提升机是否对重载箕斗施加 了预紧力。如果此时提升机没有对重载箕斗施加上提预紧力，无论可调间控制器手柄处 于任何位置，电压调压装置都输出0数值，盘式制动器对提升机施加制动力矩，重载箕 斗不会出现加速下滑现象，只能处于静止状态。重载箕斗得到上提预紧力后，如果可调 闸控制器手柄推出，电压调压装置输出解除制动信号，盘式制动器在高压液体作用下敞 闸，重载箕斗加速上提。重载箕斗在上提过程中，系统会监测提升机得电状态，一旦提 升机掉电，重载箕斗会减速运行，一旦重载箕斗速度降低到0.3M/S时，无论可调闸控制 器手柄处于任何位置，此时电液调压装置输出0数值，盘式制动器抱间，对提升机施加 制动力矩，提升机停止运行，重载箕斗处于停止状态，不会因自重加速下滑。一旦提升 机给出正确得电方向，重载箕斗获得上提力矩，重新进行加速上提。当A箕斗提升到 终点到位时，系统会检测重载箕斗是否过卷，如果重载箕斗没有过卷，重载箕斗进行卸 载，同时提升机房监控中心会将装载控制中心传递过来的A箕斗装载吨位数据和卸载监 控中心传递过来的A箕斗卸载吨位数据进行对比，一旦装载量和卸载量一致，B箕斗进 行装载，提升机进入B箕斗提升过程，一旦A箕斗装载量和卸载量不一致，则提升机不 能进入下一个提升循环，必须采取人工措施进行处理，然后才能进入下一个提升循环。 如果A箕斗到位后过卷，此时A箕斗不能进行卸载，由于B箕斗装载口在定量斗卸载口 通常有2米左右缓冲空间，远远大于过卷距离，因此，B箕斗在A箕斗过卷的情况下进行 装载，此时提升机摩擦滚筒两侧拉力平衡，没有下滑力量，上提B箕斗，使A箕斗下放到正常到位，然后对A箕斗继续卸载，进而进入下一个提升循环。
本发明中，系统时刻检测重载箕斗是否处于上提受力状态中，一旦重载箕斗处 于非上提受力状态，则盘式制动器对提升机施加制动力矩，提升机处于抱间状态，保证 重载箕斗只要没有足够的上提力矩，只能处于静止状态，没有下滑机会；重载箕斗到位 卸载后，系统会对箕斗卸载量和装载量进行对比，确保重载箕斗只有完全卸静后才能下 放，避免了箕斗重载、残留煤炭下放现象的发生；重载箕斗过卷后，另一侧箕斗可以进 行装载，确保了提升机钢丝绳两端箕斗重量的平衡，避免了重载箕斗下放引起的失控事 故。
权利要求
1.一种主井摩擦式提升机防重载下放监控系统，包括定量斗控制按钮、定量斗 扇形门开传感器、定量斗扇形门关传感器、定量斗称重传感器和定量斗扇形闸门开关电 磁阀；定量斗扇形门开传感器和定量斗扇形门关传感器固定在定量斗上，定量斗称重传 感器安装在定量斗的下面，随着定量斗内容碳量多少而发出4 20MA电流信号，经过 S7-300可编程控制器模拟量输入模块，变换成为与定量斗容碳量相对应的吨位；其特征 是主井装载监控中心包括S7-300可编程控制器、定量斗控制按钮、定量斗扇形门开传 感器、定量斗扇形门关传感器、定量斗称重传感器、定量斗扇形闸门开关电磁阀；主井 装载监控中心完成两个定量斗扇形间门手动、自动开关控制和防止箕斗重复装载控制， 完成两个定量斗容重数据、两个定量斗开关状态数据上传至主井提升机房控制中心；主 井卸载监控中心包括S7-300可编程控制器、箕斗到位检测开关、箕斗过卷检测开关、箕 斗内煤位检测传感器、箕斗平板闸门开关电磁阀，主井卸载监控中心完成箕斗到位后卸 载、两个箕斗到位状态数据、过卷状态数据、到位箕斗内部煤位数据上传至主井提升机 房监控中心；主井提升机房监控中心包括S7-300可编程控制器、通讯接口和执行电路， 主井提升机房监控中心接收来自主井装载控制中心、主井卸载监控中心传递过来的数 据，根据接收到的数据进行逻辑分析和判断，控制主井提升机盘式制动器开闭和电动机 运转状态，防止重载箕斗下放。
2.根据权利要求1所述的主井摩擦式提升机防重载下放监控系统，其特征是所述 的主井装载监控中心完成防止箕斗重复装载控制，完成两个定量斗容重数据、两个定量 斗开关状态数据上传至主井提升机房控制中心；A箕斗要进行装载，必须处于装载峒室 井筒到位处，当B箕斗上提到卸载位置时，A箕斗就处在了装载峒室井筒到位处；系统 首先进行初始化，然后检测控制系统切除程序开关是否在手动状态，如果在手动状态， 一旦A箕斗处在了装载峒室井筒到位处，并且控制按钮按下，则A定量斗扇形闸门就会 打开；如果系统处于自动状态，一旦A箕斗处在了装载峒室井筒到位处，系统此时读取 A定量斗的吨位，如果没有达到设定吨位，则A定量斗扇形闸门不能打开，当A定量斗 达到设定吨位后，系统检测上次A箕斗装载后有没有提升到位并且完全卸载信号，如果 上次A箕斗装载后没有提升到位或者A箕斗提升到位后没有完全卸载，则A定量斗扇形 闸门不能打开；当系统检测到A定量斗达到设定吨位信号，并且同时检测到上次A箕斗 装载后提升到位并且完全卸载信号后，A定量斗扇形闸门自动打开对A箕斗进行装载； 通过检测A定量斗扇形闸门开关、装载重量信号和A箕斗装载后提升到位并且完全卸载 信号，利用可编程控制器程序指令对A定量斗扇形间门开关控制进行闭锁和解锁，确保 A定量斗扇形闸门开过一次后，装载控制中心只有接收到A箕斗提升到位并且完全卸载 的信号后才能二次开启，避免了A箕斗重复装载现象的发生。
3.根据权利要求1所述的主井摩擦式提升机防重载下放监控系统，其特征是所述 的主井提升机房监控中心主要接收来自主井装载控制中心、主井卸载监测中心传递过来 的数据和读取提升机电控系统有关数据，根据接收到的数据进行逻辑分析和判断，对定 重装载过的提升机箕斗进行全行程提升力矩监测和装卸重量监测对比，保证重载箕斗在 没有完全卸载的情况下，始终保持足够的提升力矩或制动力矩，避免提升机箕斗重载下 放事故的发生；提升机房监控中心首先进行初始化，A箕斗装载完毕后，提升机主令控 制器推出，此时提升机房监控中心判断提升机是否对重载箕斗施加了预紧力；如果此时提升机没有对重载箕斗施加上提预紧力，无论可调间控制器手柄处于任何位置，电压调 压装置都输出O数值，盘式制动器对提升机施加制动力矩，重载箕斗不会出现加速下滑 现象，只能处于静止状态；重载箕斗得到上提预紧力后，如果可调闸控制器手柄推出， 电压调压装置输出解除制动信号，盘式制动器在高压液体作用下敞间，重载箕斗加速上 提；重载箕斗在上提过程中，系统会监测提升机得电状态，一旦提升机掉电，重载箕斗 会减速运行，一旦重载箕斗速度降低到0.3M/S时，无论可调闸控制器手柄处于任何位 置，此时电液调压装置输出O数值，盘式制动器抱间，对提升机施加制动力矩，提升机 停止运行，重载箕斗处于停止状态，不会因自重加速下滑；一旦提升机给出正确得电方向，重载箕斗获得上提力矩，重新进行加速上提；当A箕斗提升到终点到位时，系统会 检测重载箕斗是否过卷，如果重载箕斗没有过卷，重载箕斗进行卸载，同时提升机房监 控中心会将装载控制中心传递过来的A箕斗装载吨位数据和卸载监控中心传递过来的A 箕斗卸载吨位数据进行对比，一旦装载量和卸载量一致，B箕斗进行装载，提升机进入 B箕斗提升过程，一旦A箕斗装载量和卸载量不一致，则提升机不能进入下一个提升循 环，必须采取人工措施进行处理，然后才能进入下一个提升循环；如果A箕斗到位后过 卷，此时A箕斗不能进行卸载，由于B箕斗装载口在定量斗卸载口通常有2米左右缓冲 空间，远远大于过卷距离，因此，B箕斗在A箕斗过卷的情况下进行装载，此时提升机 摩擦滚筒两侧拉力平衡，没有下滑力量，上提B箕斗，使A箕斗下放到正常到位，然后 对A箕斗继续卸载，进而进入下一个提升循环。
全文摘要
主井摩擦式提升机防重载下放监控系统，由主井装载监控中心、主井卸载监控中心和主井提升机房监控中心三部分组成；主井装载监控中心包括S7-300可编程控制器、定量斗控制按钮、定量斗扇形门开传感器、定量斗扇形门关传感器、定量斗称重传感器、定量斗扇形闸门开关电磁阀；主井卸载监控中心包括S7-300可编程控制器、箕斗到位检测开关、箕斗过卷检测开关、箕斗内煤位检测传感器、箕斗平板闸门开关电磁阀；主井提升机房监控中心包括S7-300可编程控制器、通讯接口和执行电路。本发明对定重装载过的提升机箕斗进行全行程提升力矩监测和装卸重量监测对比，保证重载箕斗在没有完全卸载的情况下始终保持足够的提升力矩或制动力矩，避免提升机箕斗重载下放事故的发生。
文档编号B66B19/06GK102009887SQ20101053742
公开日2011年4月13日 申请日期2010年10月30日 优先权日2010年10月30日
发明者孙卓辉, 崔成宝, 张中涛, 王巍, 王跃, 胡胜飞, 贺以标, 赵强, 韩建国 申请人:枣庄矿业(集团)有限责任公司蒋庄煤矿