[實用新型]一種超深礦井提升機多繩協同控制系統

有效

• 申請號: 201420196320.4
• 申請日: 2014-04-21
• 公開（公告）號: CN203820210U
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 沈剛;朱真才;李翔;張磊;湯裕;曹國華;李偉;周公博;彭玉興;盧昊
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: B66B1/02
• 分類號: B66B1/02;B66B7/10;B66B19/06
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域：

本實用新型涉及一種提升機多繩控制系統，特別是一種超深礦井提升機多繩協同控制系統。

背景技術：

目前，隨著我國將深部資源開發作為重要的發展戰略，，超深礦井大型提升裝備成為實現深部資源開發的關鍵裝備，傳統的單繩纏繞式提升機和多繩摩擦式提升機隨著井深的增加有效荷載率、提升效率、安全性等迅速下降而不能用于超深井提升。多繩纏繞式提升機兼具前兩種提升機的特性，在超深井提升領域已有應用，然而受鋼絲繩特性差異、鋼絲繩穩態及動態變形、鋼絲繩纏繞運動誤差等因素的影響，多繩提升裝備在運行過程中必然產生鋼絲繩間的運動不同步引起的容器傾斜現象；另外由于運行過程中的振動和沖擊，導致鋼絲繩間的張力差異急劇增加，造成提升系統不能正常工作，甚至造成斷繩等重大事故。如果在容器發生傾斜后停機進行修正，將大大降低工作效率。

發明內容：

針對上述現有技術存在的問題，本實用新型提供一種超深礦井提升機多繩協同控制系統，實現容器位姿角和鋼絲繩張力的實時控制與調節。

為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是：該超深礦井提升機多繩協同控制包括控制系統包括有多組結構相同的提升控制系統；提升控制系統包括：提升機卷筒、鋼絲繩、拉壓力傳感器、位姿角傳感器、容器、伺服液壓缸、伺服液壓缸控制系統、變頻電機、變頻電機控制器、比例伺服閥、蓄能器、溢流閥、單向閥、截止閥、泵和馬達；

變頻電機的輸出軸與提升機卷筒連接，變頻電機控制器與變頻電機連接；鋼絲繩連接于提升機卷筒和容器之間，在提升機卷筒和容器之間的鋼絲繩途徑上有伺服液壓缸，伺服液壓缸控制系統與伺服液壓缸連接，伺服液壓缸的頂部通過鉸支座與天輪連接，在鋼絲繩上連接有拉壓力傳感器，在容器上連接有位姿角傳感器；伺服液壓缸與比例伺服閥連接，比例伺服閥的輸入口同時與蓄能器、溢流閥、單向閥和截止閥連接；所述的伺服液壓缸控制系統有無線接收器，所述的位姿角傳感器和拉壓力傳感器有無線發射器。

所述的伺服液壓缸控制系統包括：AD板卡PCL816、伺服控制器、DA板卡PCL6126和伺服放大器；AD板卡PCL816的輸入端與位姿角傳感器和拉壓力傳感器連接，AD板卡PCL816的輸出端通過AD轉換器與伺服控制器連接，伺服控制器的輸出端與DA板卡PCL6126的輸入端連接，DA板卡PCL6126的輸出端通過AD轉換器與伺服放大器的輸入端連接，伺服放大器的輸出端與伺服閥連接。

所述伺服液壓缸的鉸支座一端固定在地面，另一端與天輪連接，通過液壓缸的伸縮調節鋼絲繩的伸長和張力。

有益效果，由于采用了上述方案，用于檢測鋼絲繩張力大小的拉壓力傳感器和用于檢測容器傾角的位姿角傳感器，傳感器對容器的位姿傾角和鋼絲繩張力進行采集，并與井上控制器實現通信；用于調節鋼絲繩伸長和張力的伺服液壓缸；用于控制伺服液壓缸的控制系統和控制提升機卷筒變頻電機的控制器。安裝在容器上的位姿角傳感器檢測容器因傾斜與各平面形成的夾角，位姿角傳感器存在X、Y、Z三個慣性主軸，只檢測容器在水平面內的傾斜，故位姿角傳感器的X慣性主軸與水平面形成夾角a，Y慣性主軸與垂直面的夾角為0，Z慣性主軸與垂直面形成的夾角大小同樣為a。位姿角傳感器獲取的夾角大小信息反饋給伺服液壓缸控制系統，控制系統通過計算得到每根鋼絲繩與平均長度的長度差值，通過調節伺服液壓缸的伸縮改變繩長進行容器調平。

在調節鋼絲繩長度的過程中鋼絲繩之間的張力產生差異，拉壓力傳感器測出鋼絲繩張力，將張力信號反饋給伺服液壓缸控制系統，伺服液壓缸控制系統通過調節伺服液壓缸的伸縮來改變鋼絲繩的張力。兩種調節相互配合使容器在達到位姿平衡的同時又不會出現松繩的現象。

伺服液壓缸控制系統的AD板卡PCL816接收容器位姿和鋼絲繩拉壓力信號，通過AD轉換將信號反饋給伺服控制器，伺服控制器將信號用算法進行處理后傳輸給DA板卡PCL6126，通過AD轉換信號進入伺服放大器，進而傳遞給伺服閥，對伺服液壓缸進行控制。

優點：通過位姿角傳感器反饋容器的位姿狀態來調節液壓缸伸縮，避免鋼絲繩間運動不同步引起的容器傾斜現象。通過拉壓力傳感器反饋鋼絲繩的張力信息來調節液壓缸伸縮，一方面調節鋼絲繩張力，使鋼絲繩張力均勻，另一方面避免了單獨采用位姿角反饋進行容器調平而產生的鋼絲繩松繩問題。代替工人對容器進行調平，提高了工作效率和可靠性。

附圖說明

圖1是本實用新型的控制系統構成圖。

圖2是液壓伺服控制系統原理圖。

圖3是本實用新型控制系統原理方框圖。