[发明专利]桥式抓斗卸船机动态称重方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种称重方法，具体说是一种用于桥式抓斗卸船机动态称重方法，提高了称重精确率。

背景技术

目前，国内由上海振华港机厂制造的2500T/H的桥式抓斗卸船机，其控制系统技术先进，处于国内领先水平。该卸船机本身自带振华CMS单机称重系统，但是，该系统称重采用超负荷限制器(重量传感器)的数值计重，误差很大，与水尺相比，误差超过30％，因此，该系统显然不能满足单机计件的要求。其原因是：原称重系统是利用压力重量传感器测量驱动抓斗的钢丝绳所受压力，将所受压力转化成电信号，然后，重量传感器的电信号进入模拟量输入模块，再读入PLC，经过一系列转换，转换成抓斗及所抓物料的实际重量。而单机计件系统就是把PLC所称量的每一斗的物料重量进行累加，进而得到每台机的作业量。经分析，该系统的误差经主要由以下两个部分组成：(1)取值时间不对，抓斗在运行过程中经常加减速，因此靠钢丝绳压力来判断重量的重量传感器也会在加减速期间数值变化很大，而原程序中，累加重量的取值点在抓斗抓完料后垂直上升的加速段，这样偏差肯定很大。(2)重量传感器安装位置和安装精度。由于桥式抓斗卸船机的特定机械结构，无法找到一个比较稳定的安装位置，这导致了传感器所受压力并不仅仅是抓斗重量所提供的压力，在运动过程中，受到的干扰压力较多，并且干扰压力不恒定。(3)重量传感器本身存在误差。在修正了取值点之后，误差也超过了10％。也就是说，这种称重模式已不适应在动态过程中的称重。

发明内容

鉴于上述现状，本发明提供了一种桥式抓斗卸船机动态称重方法，采用驱动电机的电流、电压和速度等相关参数，通过公式计算，得到实际重量，其称重误差率不超过5％，满足了生产要求。

本发明的技术解决方案：一种桥式抓斗卸船机动态称重方法，包括：

(1)通过支持电机和开闭电机的输出功率控制抓斗抓料垂直向上提升；抓斗上升过程中抓斗及物料自重有一个向下的功率，大小为重力与提升速度乘积，在匀速阶段，电机输出的功率和抓斗及物料自重的功率大小相等，则计算出抓斗及物料的总重量，总重量减去抓斗重量，得实际物料重量；

(2)将实时的电机电压、电流值通过变频器与PLC的通讯读到PLC中；

(3)将实时的电机速度值通过频率来进行转换，将频率从变频器中读入PLC，通过转换程序，转换成实际的速度值。因此，通过变频器采集到电压、电流和速度，然后再通过Profibus通讯传输到PLC中。在PLC中编写程序，然后再通过采集到的信号，实时计算出所抓物料的重量。

根据本发明的方案，其抓斗及物料实际重量计算公式如下：

(1)电机输出功率计算公式：

P₂＝(1-s)P_M-p_m-p_s＝0.95√3U1I1cosФ

其中，P₂为电机转轴上真正输出功率，p_s为附加损耗，p_m为电机机械损耗，P_M是基波电压电流计算出来的功率减去定子铜损再减去定子铁损，s为转差率，U1为基波电压，I1为基波电流；

(2)重力所作功率计算公式：

P＝Mgv

其中，M为抓斗及其物料的重量，g为重力加速度，v为抓斗的提升速度；

(3)机械传动机构效率计算公式：

M＝4k P₂/v+b

其中，M为抓斗及物料重量，k为系数，P₂为0.95√3U1I1cosФ。

上述中，通过吊取已知重量的物体，建立方程组求解k和b。然后，可通过上述公式求取抓斗与物料的总重量。

进一步的，抓斗提升速度大于179.8m/min后，再延时1秒取计算出来的重量值。

上述中，当每次取完计算出来的重量值后，30秒内不允许再次取值。

进一步的，上述公式计算、取值条件均通过PLC编程。

总之，本发明提供的桥式抓斗卸船机动态称重方法，采用了完全不同传统方式的称重方法，不再采用重量传感器，而是通过电机的电流、电压和速度等相关参数，通过公式计算，来得到实际重量。称重误差率不超过5％，满足了单机计件的生产要求。该系统投入使用后，经过与水尺的比较，误差率可以控制到5％之内，绝大部分时间误差率在2％以内，达到了预期效果。

附图说明

图1是本发明的桥式抓斗设备示意图。

具体实施方式

下面将结合附图实施例对本发明作进一步说明。