一種立井施工吊盤的自動平衡調節系統的製作方法

2023-10-23 01:24:47

專利名稱：一種立井施工吊盤的自動平衡調節系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種立井施工吊盤的自動平衡調節系統，尤其適用於PLC控制和變頻調速的立井施工吊盤在井筒的運行過程中調平吊盤姿態、均衡四根懸吊鋼絲繩張力、保證吊盤平穩、安全、可靠運行。
背景技術：
吊盤絞車機構是立井施工過程中的重要設備，在建井施工作業中，需要提升和下放吊盤。由於吊盤在運行過程中沒有導向裝置，吊盤質心偏心和四臺絞車運行速度不同步，這些因素都會導致吊盤在升降過程中運行不平穩，容易發生傾斜，也會導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，另一方面也會產生安全隱患。目前，吊盤絞車控制系統由於採用了 PLC控制和變頻調速的先進技術，對傳統的繼電器控制系統進行技術改造，雖然提高了絞車之間運行的同步性，但是整個控制系統缺少對吊盤姿態和鋼絲繩張力的信息反饋，這種開環的控制方式導致吊盤運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。當吊盤運行一段距離發生傾斜後，必須將絞車系統停車進行調平，由吊盤上的信號工和地面絞車的操作工協同配合將吊盤手動調平後再繼續運行，這不僅降低了生產效率，同時也存在因人工操作失誤而產生的安全隱患。
發明內容本發明的目的是克服現有技術中的不足之處，提供一種系統簡單、操作方便、能自動將吊盤從傾斜位姿自動調節到水平狀態的立井施工吊盤的自動平衡調節系統。本發明的立井施工吊盤的自動平衡調節系統，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，吊盤上安裝有姿態角傳感器和信號採集卡，張力傳感器與姿態角傳感器經通信電纜與設置在吊盤上的信號採集卡連接，信號採集卡經通信電纜與設置在絞車房的PLC控制器連接，PLC控制器經通信電纜與設置在井口的絞車連接；所述安裝在吊盤上的姿態角傳感器的X、Y慣性主軸分別與由鋼絲繩和吊盤的連接點呈平行四邊形的矩形，姿態角傳感器的Z慣性主軸垂直於吊盤且豎直向上。有益效果由於採用了上述技術方案，本實用新型可以在吊盤絞車機構的運行過程中將吊盤從傾斜位姿自動調節到水平狀態，將鋼絲繩張力從分布不均勻的狀態自動調節到均衡狀態，最適用於採用了 PLC控制和變頻調速的絞車控制系統，保證吊盤的平穩、安全、可靠運行，具體優點主要為I、通過吊盤姿態角的信息反饋來調節絞車的轉速，使得吊盤在運行過程中保持水平狀態，解決了吊盤運行一段距離後就發生傾斜的問題；2、通過鋼絲繩張力信息反饋來調節絞車的轉速，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採用姿態角反饋進行吊盤姿態調平而產生的鋼絲繩松繩的問題；3、採用自動平衡調節方式代替了現場工作人員手動調節的方式，提高了吊盤的調平效率，避免了人工調節的操作失誤，提高了絞車運行的安全性和可靠性。

圖I是本發明的系統示意圖。圖2是本發明的吊盤傾斜時根據姿態角計算鋼絲繩長度差原理示意圖。圖中姿態角傳感器-1，張力傳感器-2 ;吊盤-3，鋼絲繩-4，絞車-5，PLC控制器-6，信號採集卡_7。
具體實施方式
圖I所示，本發明的立井施工吊盤的自動平衡調節系統，主要由姿態角傳感器I、張力傳感器2、均布懸掛吊盤3的四根鋼絲繩4、分別控制四根鋼絲繩4的四個絞車5、PLC控制器6、信號採集卡7構成。均布懸掛在吊盤3上的四根鋼絲繩4上分別安裝有張力傳感器2，吊盤3上安裝有姿態角傳感器I和信號採集卡7，張力傳感器2與姿態角傳感器I經通信電纜與設置在吊盤3上的信號採集卡7連接，信號採集卡7經通信電纜與設置在絞車房的PLC控制器6連接，PLC控制器6經通信電纜與設置在井口的絞車5連接；安裝在吊盤3上的姿態角傳感器I的X、Y慣性主軸分別與由鋼絲繩4和吊盤3的連接點呈平行四邊形的矩形，即鋼絲繩4與吊盤3形成的連接點為A、B、C和D的矩形，姿態角傳感器I的X慣性主軸與邊AB或邊CD平行，姿態角傳感器I的Y慣性主軸與邊AD或邊BC平行，姿態角傳感器I的z慣性主軸垂直於吊盤3且豎直向上；吊盤3分別繞x、Y和z in性主軸轉過的三個姿態角橫滾角俯仰角1^和偏轉角#，通過姿態角傳感器I測出；張力傳感器2安裝在鋼絲繩4距離吊盤3 —米的位置處，由張力傳感器2測量出鋼絲繩4的張力分別定義為$ = 1,2,3,4)。圖2所示，吊盤3傾斜時根據姿態角計算四根鋼絲繩4長度與其平均長度之間的長度差值過吊盤3的中心0點構建水平基準面；過連接點A、B、C和D向水平基準面作垂線，垂足分別為和Df;根據姿態角傳感器I測出的吊盤3姿態角化,戍計算四個連接點A、B、C、D和水平基準面的高度差分別為
Ait = a (-COSa1Sin ^ffcos + sin<2sin 2+b- (cos ^sin psin ￠+sinacos ￠) / 2
(-cos a sin ^cos 夢+sin a'sin 參)/ 2 + b- (cos a sin ^sm ￠+smacos￠)^ 2
CCi = -a ￠- cos <x sin ^cos ^+ sin a sin ￠)1 2-h- (cos a, sin Psin 多+ sin 邙 cos 夕)/ 2
DDf= a (-cos asm pcos ￠+ sin ^sin ￠) f2~h- (cos asm ^sin 多+sm a1 cos ￠)/2式中，JPi分別為邊AB和AD的邊長；四根鋼絲繩4長度與其平均長度之間的長度差可用四個連接點A、B、C、D和水平基準面的高度差也\5及、CfCrf和DiJ近似表示，即Al1 m AA1, M2 BBt1Al3 CC11Ai4 m DD10
權利要求1.一種立井施工吊盤的自動平衡調節系統，包括吊盤(3)、均布懸掛吊盤(3)的四根鋼絲繩(4)、分別控制四根鋼絲繩(4)的四個絞車(5)、PLC控制器(6)，其特徵在於所述均布懸掛在吊盤(3)上的四根鋼絲繩(4)上分別安裝有張力傳感器(2)，吊盤(3)上安裝有姿態角傳感器(I)和信號採集卡(7 )，張力傳感器(2 )與姿態角傳感器(I)經通信電纜與設置在吊盤(3 )上的信號採集卡(7 )連接，信號採集卡(7 )經通信電纜與設置在絞車房的PLC控制器(6 )連接，PLC控制器(6 )經通信電纜與設置在井口的絞車(5 )連接；所述安裝在吊盤(3 )上的姿態角傳感器(I)的X、Y慣性主軸分別與由鋼絲繩(4)和吊盤(3)的連接點呈平行四邊形的矩形，姿態角傳感器(I)的Z慣性主軸垂直於吊盤(3)且豎直向上。
專利摘要一種立井施工吊盤的自動平衡調節系統，尤其適用於由PLC控制和變頻調速的絞車控制系統。系統包括設置在懸吊鋼絲繩上的張力傳感器、安裝在吊盤上的姿態角傳感器、信號採集卡和設置在絞車房的PLC控制器；由PLC控制器通過姿態角傳感器和張力傳感器實時採集吊盤姿態角和鋼絲繩張力信號，計算四根鋼絲繩長度與其平均長度之間的長度差、張力與其平均張力之間的張力差，然後以四根鋼絲繩長度同時向平均長度靠攏、鋼絲繩張力同時向平均張力靠攏的原則計算四臺絞車的轉速調節量，並驅動絞車進行調節。本實用新型可以在吊盤絞車機構的運行過程中將吊盤從傾斜位姿自動調節到水平狀態，將鋼絲繩張力從分布不均勻的狀態自動調節到均衡狀態。
文檔編號B66D1/48GK202499676SQ20122006777
公開日2012年10月24日 申請日期2012年2月28日 優先權日2012年2月28日
發明者吳榮華, 周公博, 張磊, 彭玉興, 曹國華, 朱真才, 李偉, 王進傑, 王重秋, 邵杏國 申請人:中國礦業大學