国家能源集团胜利露天煤矿电铲动态称重系统研发成功

露天矿在生产过程中，采装运输作业主要是电铲挖掘，然后装入载重卡车运往破碎站或排土场，由于在采装运输作业过程中，都没有在线的动态称重计量装置，经常性的使卡车处于欠载或超载状态，导致人工、油料、轮胎磨损等白白浪费，使得装运效率低下，成本增高。

对此，国内外许多矿山和设备厂家纷纷开始研制卡车车载称重系统，以使卡车运行在安全高效的最佳装载状态下，从而提高卡车的运输效率。但这些系统的称重精度大约为±10%，而且还要求在静止的和平坦的装载面上进行。同时卡车上称重系统的维修要求很高，因为冲击性装车会降低压力传感器的寿命。

鉴于以上的因素及电铲装矿不足或装载过量是导致卡车欠载超载的根本原因，我们提出了在电铲上进行矿物在线动态称重的研究方案，通过在A型架最大受力位置安装应力传感器去检测铲臂上各个应力及变量，对多组应力变量数据进行动态分析计算比对，得出对应的当前重量数值，实现在电铲上对矿物在线动态称重，减少或杜绝卡车欠载和过载问题发生，达到生产效益和安全效益最大化。

总体方案

通过在电铲A型架不同位置安装4路应力传感器去检测应力及变量，在斗杆上安装位移传感器和倾角传感去检测铲斗在不同角度位置状态下对应的应力值。

这些传感器检测到的数据快速传输给高速嵌入式工控机，工控机内运行有称重软件算法数学模型，对多组应力变量数据进行动态分析计算，结合铲斗在不同装载量和不同角度位置状态下的实际重量校准值，形成应力-重量数据库，当电铲在装载过程中根据采集到的不同应力值比对得出当前重量数值。

电铲驾驶室运行有人机交互设备界面，用来实时显示重量信息，欠载或过载会有声光提醒。在后台运行有称重系统后台服务器软件，实时统计电铲装载量和卡车运载量，对电铲装载质量和效率进行分析评估并以曲线或图表等方式展现出来，为管理者提供评价依据，以便帮助管理者制定改善计划。

系统组成

结合电铲实际使用情况，在不更改影响原有设备零部件和功能的前提下，将称重系统的硬件结构逐个安装在合适位置。

应变片

角编码器

应变采集仪

开斗信号

北斗RTK定位装置

车辆识别系统

提升钢绳辅助测重装置

电铲称重系统主机

电铲称重显示器

后台软件

服务器软件针对每个电铲司机每项操作KPI值进行打分，让司机了解自己的操作水平。

提供精准和实时装载量等信息，让电铲司机知道卡车的实时装载状态和卡车装载目标。

管理人员可以查看每班次每台电铲总装载量，通过分析每个时间段的生产情况，及时调整生产。

根据不同电铲司机装载水平和效率，合理安排设备的整修和配车情况。

研制了电铲动态称重计量装置，实现了电铲在工作状态下精准计量和装车，减少或杜绝卡车欠载和过载问题发生，解决了露天矿电铲称重难题。

研制了斗杆伸缩长度和提升钢绳运动距离实时采集装置，实现了铲斗空间位置实时定位，为电铲动态称重计量提供重要技术支撑。

基于A型架应力变化和铲斗物料重量对应关系，通过软件算法技术，建立了电铲动态“应力-重量”数据库。

1.通过使用智能装载管理系统，精准化、可视化装车，提升220吨级卡车平均装载量达到215吨。

2.优化卡车使用效率，将优化装载（额定装载量80%-120%之间）的比例提升至90%以上，降低欠载（额定装载量的80%以下）比例和超载（额定装载量的120%以上）比例控制在5%以内，经济效益显著。