旋转式翻车机的控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种旋转式翻车机控制系统及控制方法，其中所述用于旋转式翻车机1的控制系统及方法包括定位厢2、筒仓7及给料机8。此控制系统包括在封闭网格中的三个集成且连通的控制，即，定位厢控制2、筒仓水平控制7及给料机流量控制8。以此方式，利用这些控制的数据，所述旋转式翻车机1控制系统经配置以将筒仓7的水平维持在最大值，通过控制所述定位厢2来执行循环时间的改变以维持筒仓7的水平且因此实现设备的最大生产力。

【技术实现步骤摘要】
旋转式翻车机的控制系统及控制方法
本专利技术涉及一种用于在采矿领域中执行旋转式翻车机的监测及控制的操作系统及方法。
技术介绍
随着铁矿石需求的增加以及世界市场竞争力的增强，寻求更好的港口活动效率是确保公司经济可持续性的基本条件。铁矿石业务链通常且基本上由三单元组构成：矿山、铁路以及港口。构成此业务链的所有资产均经设计以便允许处理系统所期望的大量材料。如果资产不能在所期望的生产力价值范围内工作，其将成为整个系统的障碍(瓶颈)。旋转式翻车机是重要的资产，且构成铁矿石商业链三单元组的港口部分。由旋转式翻车机执行的过程旨在接收来自矿井火车车厢并将矿石倾卸到矿石堆场中或直接将其装载到船上。为了在系统中维持高生产率，优化在此操作上花费的时间是必要的。基本上，旋转式翻车机由定位厢组成，所述定位厢具有连接到其上的臂，所述臂负责通过移动车厢拖动装载有矿石的火车车厢，将一个或两个火车车厢定位在被称为旋转卷筒的一个结构中。在火车车厢适当定位在旋转卷筒中的情况下，装置经致动以将其锁定就位，这通过剪夹、锁定臂以及夹具来完成。剪夹及/或锁定臂防止旋转卷筒外部的火车车厢随着正转动的火车车厢移动。夹具将火车车厢锁定在卷筒内，允许其旋转而不会失去与旋转式翻车机的接触。然后将火车车厢转动180°并将其中容纳的材料倾卸到位于旋转式翻车机底部的仓中。在完全倾卸已经翻转的火车车厢中所容纳的材料之后，重复循环直到所有的火车车厢都被倾卸。在翻转期间，矿石被倾卸到与给料机相关联的仓中。这些给料机将矿石引导到传送带，所述传送带将矿石引导到堆场或直接引导到船。倾卸循环由定位、操作及使火车车厢从翻转返回组成。一次翻转与下一次翻转之间的间隔被称为旋转式翻车机的循环时间。旋转式翻车机循环可分为以下微动：使推车前进；关闭剪夹/落下锁具；落下夹具；执行180°翻转；从转身返回；抬升夹具；抬起主臂；返回推进器；落下主臂；以及打开剪夹/抬升锁具。值得强调的是，循环的总时间不是每一微动的总和的结果，因为几个微动活动是并行实施的。此外，旋转式翻车机循环中唯一可控的微动是使定位器前进，此是通过定位厢实施。为了获得旋转式翻车机的最大生产率，即，倾卸大量的材料，旋转式翻车机必须具有实施且集成在封闭网格中的三(3)个控制，如下：给料机出口中的流量控制；仓水平控制；以及循环时间控制。在现有技术中，给料机出口中的流量控制及仓水平控制在封闭网格中执行(如专利文献WO2013181728中所描述)。然而，旋转式翻车机中的循环时间控制仍然在开放网格中执行，且未与其它控制集成。在现有技术的开放网格中控制循环时间可以两种方式实施，这些方式在火车车厢的整个倾卸期间具有恒定的循环时间或在火车车厢倾卸时具有减少的循环时间。在第一控制中，即，在恒定循环时间内，每一翻转的循环时间是恒定的，且其值等于设计值，设计值经计算以针对特定类型材料(通常是港口最多倾卸的材料)以标称倾卸速率维持流量。如果循环的任何微动失效或性能低下，生产力的损失与执行此微动期间的时间损失成正比。在第二控制中，即，在针对每一倾卸火车车厢的循环时间减少的情况下，火车车厢的总重量减小。因此，通过调整定位厢的速度/加速度，可能减少定位厢将火车车厢定位在旋转卷筒中所花费的时间，结果，此减少了总的循环时间。控制现有技术的主要问题中的一者是定位厢的操作调整是在最坏状况下进行的，即，以标称速率工作的重型火车车厢的事实。结果为在倾卸初始火车车厢时高生产率损失，因为对于较轻的火车车厢，将可能在必要时减少循环时间。在许多状况下，当倾卸最后的火车车厢时，还识别出推车的不必要的力，因为仓已满且旋转式翻车机在低于必要间隔的时间段内工作。频繁发生(特别是在雨季中)的现有技术的另一问题是旋转式翻车机必须倾卸比其控制设置的限制更重的火车车厢，导致定位厢中的数个位置损失。因此，开放网格中现有技术的循环时间控制对于实现旋转式翻车机的最大生产率为低效的，因此产生经济损失，因为生产率不在其最大条件下，且此外可能对此设备造成损害。现有技术包括一些专利文献，其揭示用于旋转式翻车机的定位厢的控制，其中的一者为US5174212。所述美国文献揭示一种用于旋转式翻车机中的定位厢的控制系统。此系统对推车执行测量以确定所述设备的加速度及减速度，借此减少旋转式翻车机的循环时间。系统测量定位厢的以下数据：其电动机的电流；车厢相对于铁轨的位置；以及其速度。基于此数据，控制器能够计算正在装载或卸载的装置的质量。使用所述装置的计算质量，系统对定位托架的加速度及减速度进行调整，以便减小旋转式翻车机变得更重或更轻时的循环时间。这些调整由控制通过PLC(可编程逻辑控制器)及组成系统的计算机自动完成，从而提高机器的生产率。然而，现有技术文献US5174212根据在加速度过程期间计算的质量计算推车的减速度参数，而不考虑加速度及减速度过程经受经常发生的情况的不同影响，例如，在上坡或下坡条件下的火车车厢，火车车厢停止(通过施加制动)，以及轮副轴承损坏。另外，美国文献US5174212在计算推车的加速度及减速度参数时不考虑仓的水平，导致所述元件在某些时刻是空的或甚至溢出，因此在旋转式翻车机的操作期间产生生产力损失。因此，现有技术不包含用于旋转式翻车机的控制系统，其考虑了旋转式翻车机循环中涉及的所有元件及变量，允许实现所述设备的最大生产率。因此，现有技术不包括控制系统，所述控制系统将旋转式翻车机的三个主要控制集成在闭合网格中并使其连接。专利技术目的本专利技术的目的是以简单有效的方式且不需要很大的计算力地提供一种用于旋转式翻车机的控制系统。本专利技术的目的还在于一种用于旋转式翻车机的控制系统，所述控制系统将旋转式翻车机的三个主要控制集成在封闭网格中并使其连通。本专利技术的目的进一步在于一种旋转式翻车机的控制方法，以确定最短的循环时间并实现旋转式翻车机的最大生产率。
技术实现思路
本专利技术揭示一种用于旋转式翻车机的控制系统，所述旋转式翻车机包括至少一个定位厢、仓及给料机，所述控制系统经配置以计算用于从火车车厢倾斜材料的理想循环时间。控制系统包括封闭网格中的至少三个集成且连通控制，如下：(i)定位厢控制；(ii)仓水平控制，其经配置以测量仓内材料的水平；以及(iii)给料机流量控制，其经配置以测量并改变由给料机输送的材料量。这三个控制在封闭网格中的集成经配置以将仓水平维持在其最大极限且将给料机的流量维持在其标称速率。定位厢控制经配置以通过基于仓水平改变材料倾卸循环的时间来测量定位厢的电流、速度、扭矩及位置，从而在仓水平高时增加循环时间且在筒仓水平低时减少循环时间，此水平由包括仓水平控制的传感器测量。为了收集数据，定位厢控制包括用于测量定位厢位置的编码器以及用于通过将所述数据集成到旋转式翻车机的控制系统的PLC中来测量定位厢的电流及扭矩的逆变器/转换器。本专利技术还揭示一种旋转式翻车机的控制方法，其包括以下步骤：i.通过仓水平控制来验证给料机的仓水平；ii.如果仓水平为高，那么通过定位厢控制增加循环时间；如果仓水平为理想的，那么将循环时间的水平维持在理想值，所述理想值通过操作者所要的流量设置点计算；如果仓水平为低，那么继续步骤iii；iii.通过定位厢控制来测量定位厢的电流、扭矩、位置、速度及加速度，且验证是否可通过增加定位厢的力来减少本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种旋转式翻车机控制系统(1)，其包括至少一个定位厢(2)、一个筒仓(7)及一个给料机(8)，所述系统的特征在于经配置以计算用于倾卸车厢材料的理想循环时间且包括在闭合网格中的至少三个集成且连通的控制，如下：(i)定位厢控制(2)；(ii)筒仓水平控制(7)，其经配置以测量所述筒仓(7)内的材料水平；及(iii)给料机流量控制(8)，其经配置以测量并改变由所述给料机(8)输送的材料量。

【技术特征摘要】
2017.09.26 BR 102017020555-01.一种旋转式翻车机控制系统(1)，其包括至少一个定位厢(2)、一个筒仓(7)及一个给料机(8)，所述系统的特征在于经配置以计算用于倾卸车厢材料的理想循环时间且包括在闭合网格中的至少三个集成且连通的控制，如下：(i)定位厢控制(2)；(ii)筒仓水平控制(7)，其经配置以测量所述筒仓(7)内的材料水平；及(iii)给料机流量控制(8)，其经配置以测量并改变由所述给料机(8)输送的材料量。2.根据权利要求1所述的旋转式翻车机控制系统(1)，其特征在于这三个控制的所述集成经配置以将所述筒仓水平(7)维持在其最大极限且将所述给料机(8)的所述流量维持在其标称速率。3.根据权利要求1所述的旋转式翻车机控制系统(1)，其特征在于所述定位厢(2)的所述控制经配置以测量所述车厢定位器(2)的电流、速度、扭矩及位置。4.根据权利要求3所述的旋转式翻车机控制系统(1)，其特征在于定位厢控制(2)经配置以基于所述筒仓水平(7)而改变材料的倾卸的所述循环时间，因此在所述筒仓水平(7)为高时增加所述循环时间且在所述筒仓水平(7)为低时减少所述循环时间。5.根据权利要求3或4所述的旋转式翻车机控制系统(1)，其特征在于所述定位厢(2)的所述控制的改变是基于所述定位厢(2)的所述电流、速度及位置，通过基于加速度及减速度参数的分析及控制而改变所述循环时间来实施。6.根据权利要求1所述的旋转式翻车机控制系统(1)，其特征在于定位厢(2)的所述控制包括用于测量所述定位厢(2)的所述位置的编码器及用于驱动所述定位厢(2)产生所述定位厢(2)的电流及扭矩信息的逆变器/转换器。7.根据权利要求1所述的旋转式翻车机控制系统(1)，其特征在于所述筒仓(7)的所述水平控制包括用于测量所述筒仓(7)的所述水平的传感器。8.根据权利要求1到4，6及7中任一权利要求所述的旋转式翻车机控制系统(1)，其特征在于通过定位厢(2)的所述控制、所述筒仓(7)的水平控制及来自所述给料机(8)的流量的控制所测量的数据被集成到所述旋转式翻车机控制系统(1)的CLP中。9.一种旋转式翻车机控制方法(1)，其特征在于其包括以下步骤：i.通过筒仓水平控制(7)检查给料机(8)的筒仓(7)的水平；ii.如果所述筒仓水平(7)为高，那么通过定位厢控制(2)增加所述循环时间；如果所述筒仓水平(7)为理想的，那么将所述循环时间的水平维持在通过操作者所要的流量设置点计算的理想值；如果所述筒仓水平(7)为低，继续步骤iii；iii.通过定位厢控制(2)测量所述定位厢(2)的电流、扭矩、位置、速度及加速度，并验证是否可通过增加所述定位厢(2)的力来减少所述循环时间；iv.如果可减少所述循环时间，那么基于所述定位厢控制(2)，减少所述循环时间；如果不能减少所述循环时间，那么基于所述定位厢控制(20，通过给料机流量控制器(8)减少所述给料机(8)的输出材料流量。10.根据权利要求9所述的旋转式翻车机控制方法(1)，其特征于重复所述步骤iii及iv，直到所述筒仓(7)的所述水平控制维持在理想值为止。11.根据权利要求9或10所述的旋转式翻车机控制方法(1)，其特征在于所述步骤ii步骤通过分析及控制加速度及减速度参数来执行，所述加速度及减速度参数经配置以控制及操纵所述定位厢(2)的变量：加速度斜坡(a)；巡航速度(d)；减速度点(b)；及减速度斜坡(c)。12.根据权利要求11所述的旋转式翻车机控制方法(1)，其特征在于根据以下变量的参数化，理解用于加速度斜坡(a)的所述步骤：初始加速度斜坡；最小加速度斜坡；加速度时所期望的高扭矩时间；加速度时所期望的高电流时间；加速度时的高扭矩参数(h)；以及加速度中的高电流参数(f)。13.根据权利要求12所述的旋转式翻车机控制方法(1)，其特征在于当所获得的所述高扭矩时间(i)或所获得的所述高电流时间(g)大于所期望的高扭矩时间及高电流时，增加加速度斜坡(a)的值。14.根据权利要求12所述的旋转式翻车机控制方法(1)，其特征在于当所获得的所述高扭矩时间(i)及所获得的所述高电流时间(g)小于所期望的扭矩时间及电流时，减少加速度斜坡(a)的所述值。15.根据权利要求14所述的旋转式翻车机控制方法(1)，其特征在于在减小所述加速度斜坡(a)之前使用在旋转式翻车机(1)处可获得的额外信息作为保护，...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·E·洛佩斯，C·J·D·R·内托，W·L·C·席尔瓦，
申请(专利权)人：淡水河谷公司，
类型：发明
国别省市：巴西,BR