[發(fā)明專利]一種立井施工吊盤的自動平衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)及方法

有效

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• 申請日: 2012-02-28
• 公開（公告）號: CN102602838A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱真才;曹國華;邵杏國;張磊;王進(jìn)杰;吳榮華;王重秋;李偉;周公博;彭玉興
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B66D1/48
• 分類號: B66D1/48;B66D1/52
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 程化銘

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種立井施工吊盤的自動平衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)及方法，尤其適用于PLC控制和變頻調(diào)速的立井施工吊盤在井筒的運(yùn)行過程中調(diào)平吊盤姿態(tài)、均衡四根懸吊鋼絲繩張力、保證吊盤平穩(wěn)、安全、可靠運(yùn)行。

背景技術(shù)

吊盤絞車機(jī)構(gòu)是立井施工過程中的重要設(shè)備，在建井施工作業(yè)中，需要提升和下放吊盤。由于吊盤在運(yùn)行過程中沒有導(dǎo)向裝置，吊盤質(zhì)心偏心和四臺絞車運(yùn)行速度不同步，這些因素都會導(dǎo)致吊盤在升降過程中運(yùn)行不平穩(wěn)，容易發(fā)生傾斜，也會導(dǎo)致懸吊吊盤的鋼絲繩張力分布變得不均勻。傾斜的吊盤勢必會危及作業(yè)工人的人身安全；不均勻的張力分布一方面會影響鋼絲繩的整體使用壽命，另一方面也會產(chǎn)生安全隱患。目前，吊盤絞車控制系統(tǒng)由于采用了PLC控制和變頻調(diào)速的先進(jìn)技術(shù)，對傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，雖然提高了絞車之間運(yùn)行的同步性，但是整個控制系統(tǒng)缺少對吊盤姿態(tài)和鋼絲繩張力的信息反饋，這種開環(huán)的控制方式導(dǎo)致吊盤運(yùn)行過程中依然存在吊盤傾斜和鋼絲繩張力分布不均的問題。當(dāng)?shù)醣P運(yùn)行一段距離發(fā)生傾斜后，必須將絞車系統(tǒng)停車進(jìn)行調(diào)平，由吊盤上的信號工和地面絞車的操作工協(xié)同配合將吊盤手動調(diào)平后再繼續(xù)運(yùn)行，這不僅降低了生產(chǎn)效率，同時也存在因人工操作失誤而產(chǎn)生的安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種系統(tǒng)簡單、操作方便、能自動將吊盤從傾斜位姿自動調(diào)節(jié)到水平狀態(tài)的立井施工吊盤的自動平衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明的立井施工吊盤的自動平衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括吊盤、均布懸掛吊盤的四根鋼絲繩、分別控制四根鋼絲繩的四個絞車、PLC控制器，所述均布懸掛在吊盤上的四根鋼絲繩上分別安裝有張力傳感器，吊盤上安裝有姿態(tài)角傳感器和信號采集卡，張力傳感器與姿態(tài)角傳感器經(jīng)通信電纜與設(shè)置在吊盤上的信號采集卡連接，信號采集卡經(jīng)通信電纜與設(shè)置在絞車房的PLC控制器連接，PLC控制器經(jīng)通信電纜與設(shè)置在井口的絞車連接；所述安裝在吊盤上的姿態(tài)角傳感器的X、Y慣性主軸分別與由鋼絲繩和吊盤的連接點(diǎn)呈平行四邊形的矩形，姿態(tài)角傳感器的Z慣性主軸垂直于吊盤且豎直向上。

本發(fā)明的立井施工吊盤的自動平衡調(diào)節(jié)方法：

a、通過姿態(tài)角傳感器和張力傳感器將實(shí)時采集到的吊盤姿態(tài)角和鋼絲繩張力信號經(jīng)信號采集卡傳輸給PLC控制器；

b、通過PLC控制器根據(jù)吊盤的姿態(tài)角信號分別計(jì)算出四根鋼絲繩的長度與其平均長度之間的長度差值???????????????????????????????????????????????，根據(jù)鋼絲繩的張力計(jì)算出四根鋼絲繩的張力與其平均張力之間的張力差值；

c、通過PLC控制器根據(jù)鋼絲繩的長度差值、鋼絲繩的張力差值以及吊盤提升或下放的運(yùn)行方向，以四根鋼絲繩的平均長度和平均張力計(jì)算四臺絞車的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)量；

d、通過PLC控制器將轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)量信號傳輸給絞車，驅(qū)動絞車的提升與下放，使絞車提升或下放的鋼絲繩長度相等，從而使吊盤保持的水平平衡狀態(tài)。

所述以四根鋼絲繩的平均長度和平均張力計(jì)算四臺絞車的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)量：?

（1）PLC控制器根據(jù)鋼絲繩的長度差值（i=1,2,3,4）以及吊盤運(yùn)行狀態(tài)計(jì)算第i臺絞車轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)量：若提升吊盤，則絞車轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)量為；若下放吊盤，則絞車轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)量為，其中是姿態(tài)調(diào)節(jié)比例系數(shù)，取正數(shù)；

（2）PLC控制器根據(jù)鋼絲繩的張力差值（i=1,2,3,4）和吊盤運(yùn)行狀態(tài)計(jì)算第i臺絞車轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)量：若提升吊盤，則絞車轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)量為；若下放吊盤，則絞車轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)量為，其中是張力調(diào)節(jié)比例系數(shù)，取正數(shù)；

（3）PLC控制器根據(jù)絞車轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)量和計(jì)算第i臺絞車的最終轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)量，其中是權(quán)重系數(shù)，取0到1之間的常數(shù)。

有益效果：由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明可以在吊盤絞車機(jī)構(gòu)的運(yùn)行過程中將吊盤從傾斜位姿自動調(diào)節(jié)到水平狀態(tài)，將鋼絲繩張力從分布不均勻的狀態(tài)自動調(diào)節(jié)到均衡狀態(tài)，最適用于采用了PLC控制和變頻調(diào)速的絞車控制系統(tǒng)，保證吊盤的平穩(wěn)、安全、可靠運(yùn)行，具體優(yōu)點(diǎn)主要為：

1、通過吊盤姿態(tài)角的信息反饋來調(diào)節(jié)絞車的轉(zhuǎn)速，使得吊盤在運(yùn)行過程中保持水平狀態(tài)，解決了吊盤運(yùn)行一段距離后就發(fā)生傾斜的問題；

2、通過鋼絲繩張力信息反饋來調(diào)節(jié)絞車的轉(zhuǎn)速，一方面使得鋼絲繩張力分布變得均勻，另一方面可以避免單獨(dú)采用姿態(tài)角反饋進(jìn)行吊盤姿態(tài)調(diào)平而產(chǎn)生的鋼絲繩松繩的問題；