CN101976996A

CN101976996A - 具有安全制动功能的提升机直流调速装置及制动方式

Info

Publication number: CN101976996A
Application number: CN 201010279767
Authority: CN
Inventors: 郑孝平; 高奇星
Original assignee: LUOYANG YUANCHUANG ELECTRIC CO Ltd
Current assignee: LUOYANG YUANCHUANG ELECTRIC CO Ltd
Priority date: 2010-09-07
Filing date: 2010-09-07
Publication date: 2011-02-16

Abstract

本发明主要提出一种具有安全制动功能的提升机直流调速装置及制动方式，设置由PLC、测速装置TG以及接触器KM1和KM2组成的检测及控制回路；设置由励磁绕组Mf、励磁整流装置QL2、接触器KM2、蓄电池组E1...En以及为蓄电池组在线充电整流器QL3构成的励磁回路，所述蓄电池组E1...En通过接触器KM2并接在励磁整流装置QL2两端；设置由电枢整流装置QL1、直流快速开关K1、直流平波电抗器L1、电枢绕组Md、接触器KM1、金属电阻箱R1构成的电枢回路，所述的金属电阻R1通过接触器KM1并接于电枢绕组Md和直流平波电抗器L1两端；本发明能够进一步提高提升机安全可靠性，减少或避免因液压制动系统的故障导致重大事故的发生。

Description

具有安全制动功能的提升机直流调速装置及制动方式

技术领域

本发明属于提升机控制技术，主要提出一种具有安全制动功能的提升机直流调速装置及制动方式。

背景技术

目前，公知的提升机安全制动是通过液压制动系统进行实施的，液压制动系统包括液压站、液压制动器及其管路，问题是这种液压制动系统存在制动力不足或制动失败的可能：1)油路或阀件卡阻，安全制动过程无法回油；2)液压制动器中的蝶形弹簧卡阻、折断、弹力下降；3)制动闸瓦或制动盘严重磨损或偏摆；4)液压油遗漏在制动闸盘或闸瓦上，造成摩擦系数下降，导致制动力不足；5)其它无法预料的原因。

一旦提升机在安全制动过程中制动力不足或制动失败，轻则提升容器严重过卷，导致设备损坏、人员的损伤，重则钢丝绳礅断造成提升容器坠入井底即所谓“墩罐”事故，导致设备报废、人员伤亡。

发明内容

本发明针对直流提升机提出一种具有电气安全制动功能的提升机直流调速装置及制动方式，该装置能够在提升机安全制动过程中液压制动系统制动力不足或制动失败的情况下让拖动提升机的直流电动机产生安全制动力，从而避免严重的过卷或墩罐事故发生，尽可能减少事故造成的损失。

本发明完成其发明任务所采取的技术方案是：一种具有安全制动功能的提升机直流调速装置，设置由可编程控制器PLC、与直流电动机同轴联接的测速装置TG以及接触器KM1和KM2组成的检测及控制回路；测速装置TG与PLC的输入接口相连，接触器线圈KM1和KM2与PLC的输出接口相连，PLC与电枢整流装置QL1和励磁整流装置QL2之间是通过网络通讯的方式进行联系；设置由直流电动机的励磁绕组Mf、励磁整流装置QL2、电气安全制动接触器KM2、蓄电池组E1...En以及为蓄电池组在线充电的整流器QL3构成的励磁回路；所述蓄电池组E1...En通过电气安全制动接触器KM2主触头并接在励磁整流装置QL2两端；设置由电枢整流装置QL1、直流快速开关K1、直流平波电抗器L1、直流电动机的电枢绕组Md、电气安全制动接触器KM1、金属电阻箱R1构成的电枢回路；所述的金属电阻R1通过电气安全制动接触器KM1主触头并接于电枢绕组Md和直流平波电抗器L1两端。

本发明提升机直流调速装置的制动方式为：在提升机正常运行状态下，由PLC控制的电气安全制动接触器KM1和KM2处于断开状态，直流电动机的电枢绕组Md由电枢整流装置QL1经直流快速开关K1、直流平波电抗器L1直接对其供电，直流电动机的励磁绕组Mf由励磁整流装置QL2对其供电，提供恒定的励磁电流，直流电动机通过机械轴驱动提升机T，通过调节电枢整流装置QL1的电压和电流的方向及大小控制提升机T的运行方向和速度，使得提升机T具有四象限运行功能；与直流电动机同轴联接的测速装置TG检测提升机的实际运行速度并作为PLC检测提升机运行速度和减速度的依据；在提升机安全制动过程中，PLC通过测速装置TG对提升机的速度和减速度进行检测，当安全制动减速度小于一定值，即认为液压制动系统实施的安全制动过程中的制动力不足，PLC启动电气安全制动程序，通过网络通讯的形式，指令电枢整流装置QL1封锁输出电枢电流，指令励磁整流装置QL2封锁输出励磁电流，同时，将所述电气安全制动接触器KM1和KM2接通闭合，这时，所述直流电动机的励磁绕组Mf由蓄电池组E1...En对其供电，提供恒定的励磁电流，这样，在高低压供电突然停止的情况下，蓄电池组E1...En也能够单独提供恒定的励磁，确保励磁电流的建立；KM1的主触点将金属电阻R1接入电枢回路，这时，在提升机带动直流电动机的速度和蓄电池组提供的励磁电流的作用下，直流电动机处于发电状态，其电枢绕组Md产生的直流电压经平波电抗器L1、电气安全制动接触器KM1、金属电阻R1形成能耗制动电流和制动力，迫使提升机T转动速度变慢，能耗制动电流及制动力与提升机T的转动速度成正比，并随提升机T转动速度的变化而变化，因此，安全制动过程中如果制动力不足，本发明能够迫使提升机往重物方向作低速脉动运行，最终使提升机T停卡，避免严重的高速过卷甚至墩罐事故发生。

所述的蓄电池组E1...En由整流器QL3进行在线充电，确保蓄电池组一直处于满电量的准备状态。

所述的由PLC、测速装置TG和电气安全制动接触器KM1、KM2组成的检测及控制回路将不停电电源UPS作为供电电源，确保高低压突然停止正常供电时，能够为检测及控制回路提供足够的电压。

所述的测速装置TG可以是光电编码器或永磁测速机。

本发明装置中，直流快速开关K1是对电枢整流装置QL1的过流及超大电流变化率进行保护，直流平波电抗器L1是对提升机正常运行过程中起到平波的作用，在电气安全制动过程中增加电枢回路的阻抗，加强电气安全制动的效果。

相较于现有技术，本发明提出的具有安全制动功能的提升机直流调速装置及制动方式，可以适用于新设备选型，也可对已使用的设备进行技术改造，就能达到提高直流提升机安全可靠性的目的，减少或避免因液压制动系统的故障导致重大事故的发生，具有技术创新和实用价值。

附图说明

图1为本发明的电气原理框图。

具体实施方式

结合附图对本发明实施例加以说明：

如图1所示，一种具有安全制动功能的提升机直流调速装置，设置由可编程控制器PLC、与直流电动机同轴联接的测速装置TG以及电气安全制动接触器KM1和KM2组成的检测及控制回路，测速装置TG与PLC的输入接口相连，接触器线圈KM1和KM2与PLC的输出接口相连，PLC与电枢整流装置QL1和励磁整流装置QL2之间是通过网络通讯的方式进行联系，为了应对特殊情况：安全制动过程中高低压电源突然停止供电的情况，本检测及控制回路包括PLC、KM1和KM2线圈、测速装置TG应由不停电电源UPS进行供电；设置由直流电动机的励磁绕组Mf、励磁整流装置QL2、电气安全制动接触器KM2、蓄电池组E1...En以及为蓄电池组在线充电整流器QL3构成的励磁回路，所述蓄电池组E1...En通过电气安全制动接触器KM2主触点并接在励磁整流装置QL2两端，在提升机正常运行过程中，由PLC控制的电气安全制动接触器KM2处于断开状态，励磁整流装置QL2为励磁绕组Mf供电；在提升机安全制动过程中，当PLC通过测速装置TG检测到安全制动减速度小于一定值(对于竖井，《煤炭安全规程》规定：安全制动减速度不得小于1.5m/s²)，即认为液压制动系统实施的安全制动过程中的制动力不足，PLC指令电气安全制动接触器KM2闭合，同时启动电气安全制动程序，通过网络通讯的形式，PLC指令励磁整流装置QL2封锁输出励磁电流，这样，由蓄电池组E1...En对励磁绕组Mf供电，提供恒定的励磁电流，为直流电动机处于发电状态做好准备，所述的蓄电池组E1...En由整流器QL3进行在线充电，确保蓄电池组一直处于满电量的准备状态；设置由电枢整流装置QL1、直流快速开关K1、直流平波电抗器L1、直流电动机的电枢绕组Md、电气安全制动接触器KM1、金属电阻箱R1构成的电枢回路，所述的金属电阻R1通过电气安全制动接触器KM1主触点并接于电枢绕组Md和直流平波电抗器L1两端，在提升机正常运行状态下，直流电动机的电枢绕组Md由电枢整流装置QL1通过直流快速开关K1和直流平波电抗器L1直接对其供电，对提升机T进行调速控制；在提升机安全制动过程中，当PLC通过测速装置TG检测到安全制动减速度小于一定值，即认为液压制动系统实施的安全制动过程中的制动力不足，PLC指令电气安全制动接触器KM1闭合，同时启动电气安全制动程序，通过网络通讯的形式，PLC指令励磁整流装置QL2封锁输出励磁电流的同时也指令电枢整流装置QL1封锁输出电枢电流，这时，在提升机带动直流电动机的速度和蓄电池组提供的励磁电流的作用下，直流电动机处于发电状态，其电枢绕组Md发出的电压通过直流平波电抗器L1和电气安全制动接触器KM1主触点消耗在金属电阻R1上，形成制动电流和电气制动力，使提升机速度减慢，克服了在安全制动的过程中，因液压制动系统的制动力不足，提升机在重物的作用下，速度越来越快，造成严重过卷甚至墩罐事故。直流快速开关K1(型号：DS12或DS14)是对电枢整流装置QL1的过流及超大电流变化率进行保护，直流平波电抗器L1(型号：PGK)是在提升机正常运行过程中起到平波的作用，在电气安全制动过程中增加电枢回路的阻抗，加强电气安全制动的效果。

正常运行的情况下，检测及控制回路中电气安全制动接触器KM1、KM2处于断电状态，直流电动机的电枢绕组Md由电枢整流装置QL1经直流快速开关K1、直流平波电抗器L1对其供电，直流电动机的励磁绕组Mf由励磁整流装置QL2直接对其供电，提供恒定的励磁电流，直流电动机通过机械轴驱动提升机T，通过调节电枢整流装置QL1的电压和电流的方向及大小即可控制提升机T的运行方向和速度，使得提升机T具有四象限运行功能。

在安全制动过程中，检测及控制回路中的PLC(可编程控制器)根据测速装置TG提供的信号连续对液压制动效果进行检测，以判定液压系统制动力是否满足制动要求，检测原则有两条：1)减速度的原则，根据安全制动过程中的最小平均减速度是否满足《煤矿安全规程》的要求就可以判别液压系统制动力是否充足，例如，对于竖井而言，规程规定最小平均减速度不得小于1.5m/s²，如果小于这个值，可以肯定液压系统制动力不足；2)速度的原则，对于具体的提升机，其额定速度是一定的，最长安全制动时间可以预先计算确定，正常情况下，从安全制动开始经过最长安全制动时间到安全制动结束，提升机速度应为零，否则就说明液压系统制动力不足；值得一提的是，该PLC应由在线式不停电电源UPS供电，即使在安全制动过程同时发生高低压突然停电的情况下，也能确保PLC正常工作；PLC一旦检测到液压系统制动力不足，一方面声光报警，提醒提升司机采取强行措施，另一方面通过自动启动本发明所述的电气安全制动功能。

请参照图1，说明本发明所提出的具有安全制动功能的提升机直流调速装置的电气安全制动工作过程：安全制动过程中，PLC在检测到液压制动系统的制动力不足的情况下，启动电气安全制动程序，通过网络通讯的形式，指令电枢整流装置QL1封锁输出电流，指令励磁整流装置QL2封锁输出励磁电流，同时，将所述电气安全制动接触器KM1和KM2接通闭合，这时，所述直流电动机的励磁绕组Mf由蓄电池组E1...En对其供电，提供恒定的励磁电流，这样，在高低压供电突然停止的情况下，蓄电池组E1...En也能够单独提供恒定的励磁，确保励磁电流的建立，这点十分重要；在励磁电流和提升机速度的作用下，所述直流电动机处于发电状态，电枢绕组的电压通过平波电抗器L1、电气安全制动接触器KM1、金属电阻R1产生能耗制动电流和电气制动力，速度越高电枢电压就越高，产生的制动电流及制动力就越大，迫使提升机T速度减慢，速度降低电气制动力又会减小，提升机T的速度就可能上升，循环往复，提升机T在这种液压制动力不足的情况下处于脉动状态，并且在一定的速度范围内往重物方向转动，最终提升容器会停卡在井底或井口的四角罐道中，从而避免严重的高速过卷或墩罐事故发生，尽可能减少事故的损失。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，本发明的保护范围并不局限于此，任何基于本发明技术方案上的等效变换均属于本发明保护范围之内。

Claims

1.一种具有安全制动功能的提升机直流调速装置，其特征是：设置由可编程控制器PLC、与直流电动机同轴联接的测速装置TG以及接触器KM1和KM2组成的检测及控制回路；测速装置TG与PLC的输入接口相连，接触器线圈KM1和KM2与PLC的输出接口相连，PLC与电枢整流装置QL1和励磁整流装置QL2之间是通过网络通讯的方式进行联系；设置由直流电动机的励磁绕组Mf、励磁整流装置QL2、电气安全制动接触器KM2、蓄电池组E1...En以及为蓄电池组在线充电的整流器QL3构成的励磁回路；所述蓄电池组E1...En通过电气安全制动接触器KM2主触点并接在励磁整流装置QL2两端；设置由电枢整流装置QL1、直流快速开关K1、直流平波电抗器L1、直流电动机的电枢绕组Md、电气安全制动接触器KM1、金属电阻箱R1构成的电枢回路；所述的金属电阻R1通过电气安全制动接触器KM1主触点并接于电枢绕组Md和直流平波电抗器L1两端；直流快速开关K1是对电枢整流装置QL1的过流及超大电流变化率进行保护，直流平波电抗器L1是对提升机正常运行过程中起到平波的作用，在电气安全制动过程中增加电枢回路的阻抗，加强电气安全制动的效果。

2.权利1所述具有安全制动功能的提升机直流调速装置的制动方式，其特征为：在提升机正常运行状态下，由PLC控制的电气安全制动接触器KM1和KM2处于断开状态，直流电动机的电枢绕组Md由电枢整流装置QL1经直流快速开关K1、直流平波电抗器L1直接对其供电，直流电动机的励磁绕组Mf由励磁整流装置QL2对其供电，提供恒定的励磁电流，直流电动机通过机械轴驱动提升机T，通过调节电枢整流装置QL1的电压和电流的方向及大小控制提升机T的运行方向和速度，使得提升机T具有四象限运行功能；与直流电动机同轴联接的测速装置TG检测提升机的实际运行速度并作为PLC检测提升机运行速度和减速度的依据；在提升机安全制动过程中，PLC在检测到液压制动系统的制动力不足的情况下，启动电气安全制动程序，通过网络通讯的形式，指令电枢整流装置QL1封锁输出电枢电流，指令励磁整流装置QL2封锁输出励磁电流，同时，将所述电气安全制动接触器KM1和KM2接通闭合，这时，所述直流电动机的励磁绕组Mf由蓄电池组E1...En对其供电，提供恒定的励磁电流，这样，在高低压供电突然停止的情况下，蓄电池组E1...En也能够单独提供恒定的励磁，确保励磁电流的建立；KM1的主触点将金属电阻R1接入电枢回路，在励磁电流和提升机速度的作用下，所述直流电动机处于发电状态，电枢绕组Md的电压经平波电抗器L1、电气安全制动接触器KM1、金属电阻R1产生能耗制动电流和电气制动力，迫使提升机T转动速度变慢，能耗制动电流及制动力与提升机T的转动速度成正比，并随提升机T转动速度的变化而变化，因此，安全制动过程中如果制动力不足，本发明能够迫使提升机往重物方向作低速脉动运行，最终使提升机T停卡，避免严重的高速过卷甚至墩罐事故发生。

3.根据权利要求1所述的具有安全制动功能的提升机直流调速装置，其特征是：所述的蓄电池组E1...En由整流器QL3进行在线充电。

4.根据权利要求1所述的具有安全制动功能的提升机直流调速装置，其特征是：所述的PLC、测速装置TG和电气安全制动接触器KM1、KM2组成的检测及控制回路将在线式不停电电源UPS作为供电电源。

5.根据权利要求1所述的具有安全制动功能的提升机直流调速装置，其特征是：所述的测速装置TG可以是光电编码器或永磁测速机。