CN102381655B - 绞车深度指示器失效保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种绞车深度指示器失效保护装置，包括：与绞车深度指示器连接的运行监测模块，用于监测绞车深度指示器是否运转，在绞车深度指示器运转时向控制模块输出监测信号；分别与绞车和运行监测模块连接的控制模块，用于在运行监测模块输出监测信号时根据监测信号使绞车运行，在运行监测模块未输出监测信号时使绞车停止运行。本发明达到了在深度指示器发故障时制动绞车的目的，避免了在深度指示器失效时事故的发生。

Description

绞车深度指示器失效保护装置

技术领域

本发明涉及煤矿安全技术，尤其涉及一种绞车深度指示器失效保护装置。

背景技术

目前我国煤矿大型绞车大都升级为变频绞车，作为检测并指示变频绞车所在深度的深度指示器，在日常安全运行中起到了至关重要的作用。绞车运行时，由绞车的传动装置带动深度指示器旋转，从而检测绞车在矿井中的深度。

近年来，由于深度指示器失效，变频绞车在使用过程中多次发生事故，给煤矿安全生产带来极大的危害。例如，在绞车运行过程中，深度指示器的传动系统突然发生断轴、脱销等故障时，使深度指示器的深度指示功能失效。因此，我国的煤矿安全规程规定，绞车必须加装深度指示器失效保护装置。

然而，目前还没有相应的装置对深度指示器的失效进行检测，并在深度指示器失效时使绞车自动停车，以避免事故的发生。

发明内容

本发明提供一种绞车深度指示器失效保护装置，目的是在绞车深度指示器发故障时制动绞车，避免在绞车深度指示器失效时发生事故。

本发明提供一种绞车深度指示器失效保护装置，包括：

与绞车深度指示器连接的运行监测模块，用于监测所述绞车深度指示器是否运转，在所述绞车深度指示器运转时向控制模块输出监测信号；

分别与所述绞车和运行监测模块连接的所述控制模块，用于在所述运行监测模块输出监测信号时根据所述监测信号使所述绞车运行，在所述运行监测模块未输出监测信号时使所述绞车停止运行。

本发明绞车深度指示器失效保护装置，在绞车运行情况下通过运行监测模块监测绞车深度指示器是否运行。在运行监测模块监测到绞车深度指示器运转时向控制模块输出监测信号。控制模块根据运行监测模块输出的监测信号确定绞车深度指示器处于运转状态，使绞车继续运行。在运行监测模块未输出监测信号时，表示绞车深度指示器处于故障状态，控制模块控制绞车断电处于停车状态。因此，本发明实现了在矿用绞车深度指示器发生故障时，使绞车自动停止运行的目的，从而避免了在绞车深度指示器失效时事故的发生。

附图说明

图1为本发明绞车深度指示器失效保护装置实施例一的结构示意图；

图2为本发明绞车深度指示器失效保护装置实施例二的结构示意图；

图3为本发明绞车深度指示器失效保护装置实施例三的结构示意图；

图4A为本发明绞车深度指示器失效保护装置实施例四的应用示意图；

图4B为本发明绞车深度指示器失效保护装置实施例四中运行监测模块的接线原理图；

图4C为本发明绞车深度指示器失效保护装置实施例四中绞车安全控制回路的接线原理图；

图4D为本发明绞车深度指示器失效保护装置实施例四中用PLC实现的速度监测模块的接线原理图；

图4E为本发明绞车深度指示器失效保护装置实施例四中PLC的工作示意图。

具体实施方式

图1为本发明绞车深度指示器失效保护装置实施例一的结构示意图。如图1所示，本实施例包括：运行监测模块1和控制模块2。

运行监测模块1与绞车深度指示器3连接。运行监测模块1在绞车4运行的情况下监测所述绞车深度指示器是否运转，在监测到绞车深度指示器3运转时向控制模块2输出监测信号。

控制模块2分别与运行监测模块1、绞车4连接。绞车4运行时，若运行监测模块1输出监测信号即深度指示器运转时，控制模块2根据运行监测模块1输出的监测信号使绞车正常运行；若运行监测模块1未输出监测信号即绞车深度指示器不运转时，控制模块2使绞车抱闸断电停止运行，从而达到了保护绞车的目的。

本实施例，在绞车运行情况下通过运行监测模块监测绞车深度指示器是否运行。在运行监测模块监测到绞车深度指示器运转时向控制模块输出监测信号。控制模块根据运行监测模块输出的监测信号确定绞车深度指示器处于运转状态，使绞车继续运行。在运行监测模块未输出监测信号时，表示绞车深度指示器处于故障状态，控制模块控制绞车断电处于停车状态。因此，本发明实现了在矿用绞车深度指示器发生故障时，使绞车自动停止运行的目的，从而避免了在绞车深度指示器失效时事故的发生。

图2为本发明绞车深度指示器失效保护装置实施例二的结构示意图。如图2所示，图1中控制模块2包括第一继电器21和绞车安全控制回路22。

绞车安全控制回路22与绞车4连接。绞车安全控制回路22导通时绞车4运行，绞车安全控制回路22断开时绞车4停止运行。

目前，绞车安全控制回路有许多节点，通常状态下所有节点均处于导通状态(一处节点代表一处绞车保护)，一旦某种原因致使某一节点断开，就会立即使绞车安全控制回路处于断开状态，从而驱动绞车安全控制回路对绞车进行紧急制动，达到保护的目的。本实施例在现有绞车安全控制回路中增加了一个深度指示器失效保护点：第一继电器21。通过第一继电器21导通或断开绞车安全控制回路，实现在深度指示器失效时制动绞车。

第一继电器21分别与运行监测模块1、绞车安全控制回路22连接。在运行监测模块1输出的监测信号时，第一继电器21根据监测信号使绞车安全控制回路22导通，从而使绞车继续处于运行状态。在运行监测模块1未输出监测信号时，第一继电器21使绞车安全控制回路22断开，从而使绞车断电处于停车状态。

具体地，第一继电器21的常开节点和动触点分别连接绞车安全控制回路的两端，第一继电器21的第一电磁线圈连接传感器的输出端。在运行监测模块1输出监测信号时，第一继电器21的第一电磁线圈得电，电磁效应使第一继电器21的常开节点闭合，即常开节点与动触点导通。由于常开节点与动触点分别连接绞车安全控制回路22的两端。因此，在常开节点与动触点导通时，会使绞车安全控制回路22的两端导通，从而使绞车继续处于运行状态。在运行监测模块1未输出监测信号时，第一继电器的第一电磁线圈不得电，常开节点与动触点不导通，绞车安全控制回路22处于断开状态，绞车自动断电停止运行，从而达到制动绞车目的。

本实施例，在现有绞车安全控制回路中增加了深度指示器失效保护点：第一继电器。运行监测模块监测到绞车深度指示器正常运转时输出监测信号。监测信号使第一继电器21的常开节点与动触点导通，进而绞车安全控制回路导通，从而使绞车保持运行状态。运行监测模块未输出监测信号即深度指示器处于故障状态时，第一继电器21的常开节点与动触点不导通，绞车安全控制回路断开，从而紧急制动绞车。

图3为本发明绞车深度指示器失效保护装置实施例三的结构示意图。承实施例二所述，由于在绞车低速运行时，与绞车一起运行的绞车深度指示器也处于低速运行状态，监测绞车深度指示器是否运转的传感器输出的监测信号，有可能不足以使第一继电器21的常开节点与动触点处于导通状态，使绞车安全控制回路处于断开状态，进而使绞车停止运行。因此，当绞车低速运行时，为防止绞车安全回路断开使绞车停止运行，在实施例二的基础上，图1中控制模块2还包括：第二继电器23和速度监测模块24。

速度监测模块24与绞车4连接，用于实时监测所述绞车的运行速度，并在监测到所述绞车4高速运行时向第二继电器23输出控制信号；绞车速度小于0.3m/s时，称为低速运行。本实例采用的绞车速度0.3米/秒是经过反复调节而确定的数值。

第二继电器23与第一继电器21并联，并分别与速度监测模块24、绞车安全控制回路22连接。第二继电器23用于根据速度监测模块24输出的所述控制信号，使所述绞车安全控制回路22导通。第二继电器23还用于在所述速度监测模块24未输出控制信号时，使绞车安全控制回路22导通。具体地，第二继电器23的常闭节点和动触点分别连接绞车安全控制回路的两端，第二继电器23的第二电磁线圈连接速度监测模块24的输出端。其中，与第二继电器23的常闭节点连接的绞车安全控制回路的一端，还连接有第一继电器21的常开节点；与第二继电器23的动触点连接的绞车安全控制回路的另一端，还连接有第一继电器21的动触点。

速度监测模块24监测到绞车高速运行时，速度监测模块24的输出端向第二继电器23的第二电磁线圈输出控制信号，电磁效应使第二电磁线圈的常闭节点与动触点断开。由于第二继电器的常闭节点和动触点分别连接绞车安全控制回路22的两端，因此在绞车高速运行时，第二继电器断开与绞车安全控制回路22的连接。与此同时，第一继电器的常开节点与动触点由于传感器的监测信号的作用，致使第一继电器导通绞车安全控制回路22。

速度监测模块24监测到绞车低速运行时，速度监测模块24的输出端没有向第二继电器23的第二电磁线圈输出控制信号。因此，第二继电器的常闭节点没有断开与动触点的连接，绞车安全控制回路22通过第二继电器保持导通状态，使绞车保持运行状态，所以绞车安全控制回路22不会由于第一继电器的常开节点与动触点不导通而断开。

本实施例中，在绞车速度小于0.3m/s时，视为绞车处于低速状态下。由于，只有绞车在启动状态下，绞车的速度才可以低于0.3米每秒，因此，绞车速度小于0.3m/s时，没有必要对绞车进行保护，此时即使发生深度指示器失效也不会造成重大事故发生。

本实施例，为防止绞车低速运行时绞车安全控制回路断开使绞车停止运行，增加了与绞车连接的速度监测模块，以实时监测绞车的运行速度，并增加了与速度监测模块和绞车安全控制回路分别连接的第二继电器，以在绞车低速运行时，导通绞车安全控制回路。

图4A为本发明绞车深度指示器失效保护装置实施例四的应用示意图，图4B为本发明绞车深度指示器失效保护装置实施例四中运行监测模块的接线原理图，图4C为本发明绞车深度指示器失效保护装置实施例四中绞车安全控制回路的接线原理图，图4D为本发明绞车深度指示器失效保护装置实施例四中用PLC实现的速度监测模块的接线原理图，图4E为本发明深度指示器失效保护装置实施例四中PLC的工作示意图。

为避免绞车控制系统发生故障使绞车瘫痪，本实施例具有两套绞车控制系统，其中一套作为备用。在一套控制系统发生故障时，临时采用另外一套控制系统控制运行。本实施例中速度监测模块24采用可编辑逻辑控制器(Programmable Logic Controller，简称PLC)设计，PLC的编码采用轴编码器。如图4A所示，本实施例包括两个绞车深度指示器，其中一个绞车深度指示器作为备用，相应地如图4B所示，用两个传感器分别监测相应的绞车深度指示器是否运行，如图4D所示，用两个速度监测模块即两个PLC来实时监测绞车的运转速度。

以下以其中一套控制系统为例说明各主要元件的连接关系和工作过程。

如图4B所示，运行监测模块1主要包括：霍尔传感器11、第一运放电路B1、电容C1、第二运放电路B2和稳压管D以及三极管T。

如图4C所示，本实施例在绞车安全控制回路中增加了一个控制点：绞车深度指示器的断轴保护点K5。该断轴保护点K5由第一继电器21和第二继电器23组成，通过第一断电器21与第二继电器23的交替吸合，使断轴保护点K5接通绞车安全控制回路，从而使绞车正常工作。

如图4B所示，各主要元件的连接关系如下：

在霍尔传感器11与第一继电器21之间依次连接有第一运放电路B1、电容C1、第二运放电路B2、第一稳压管D1和第二稳压管D2以及三极管T。

霍尔传感器11与绞车深度指示器和第一运放电路B1连接，用于在监测到绞车深度指示器运转时向第一运放电路B1输出监测信号。第一运放电路B1与电容C1连接，用于放大监测信号。电容C1的一端接地，另一端可连接第一继电器21的第一电磁线圈。由于向第一继电器21输入直流信号时，才会使第一继电器21吸合。而第一运放电路B1输出的监测信号是开关信号，因此，通过电容C1将第一运放电路B1放大后的监测信号转化成直流电信号。

由于第一继电器在功率小的情况下无法得电而使常开节点吸合，因此，可通过后续的第二运放电路B2和三级管T对直流电信号放大，以达到第一继电器吸合的功率。进一步，电容C1的另一端可通过第二运放电路B2和三极管T，与第一继电器21的第一电磁线圈连接。

第二运放电路B2与三极管T连接，用于放大电容C1输出的直流电信号后向三极管T输出。三极管T与第一电磁线圈连接，用于进一步放大第二运放电路B2输出的直流电信号，并向第一电磁线圈输出直流电信号。

为避免干扰信号输入至三极管T，进一步，第二运放电路B2通过稳压管D与三极管T连接。稳压管D用于防止干扰信号输入至三极管，包括两个反接的第一稳压管D1和第二稳压管D2，第一稳压管D1的正极接第二运放电路B2的输出端，第一稳压管D1的负极接第二稳压管D2的正极，第二稳压管D2的负极接三极管T的发射结。第一稳压管和第二稳压管。

如图4B所示，各主要元件的工作过程如下：霍尔传感器11在绞车运行中，由传动装置带动深度指示器轴不断旋转，旋转的深度指示器带动安装的磁铁不断旋转，旋转的磁铁通过霍尔传感器11后，霍尔传感器11经发光二极管LD1向光电耦合器IC1输入脉冲信号，继而使得光电耦合器IC1输入端得到电压(光电耦合器初级发光)，光电耦合器IC1次级输出电阻变小，光电耦合器IC1向第一运放电路B1输入脉冲信号。第一运放电路B1将脉冲信号放大后，使得第一运放电路B1输出平均电压升高(此电压决定于脉冲输入的频率也既是绞车的速度)。第一运放电路B1输出高电压时，电容C1反复被充电(充电时间大于放电时间，脉冲频率较高)，电容C1上电压升高，使得第二运放电路B2正相输入电压升高，继而得第二运放电路B2输出电压翻转输出高电压。当第二运放电路B2输出的高电压，大于第一稳压管D1的反向击穿电压、第二稳压管D2的正相电压、第一三极管T1发射结电压、第二三极管T2发射结电压之和时，使得第一三极管T1和第二三极管T2导通，与第一三极管T1和第二三极管T2连接的第一继电器21的第一电磁线圈得电，接通绞车安全控制回路，绞车正常运行。

如图4A所示，绞车深度指示器3上安装有磁铁31，磁铁31附近设置有霍尔传感器11。在磁铁31不旋转时，霍尔传感器11无输入信号(绞车深度指示器失效或断轴)或输入脉冲信号频率过低(绞车速度小于0.3米/秒)时，光电耦合器IC1输出的脉冲频率变低或无输出，第一运放电路B1的输出脉冲频率变低或无输出，电容C1放电(或由于脉冲频率降低，放电时间大于充电时间)，第二运放电路B2正相输入端电压降低，输出电压为低电位，第一三极管T1和第二三极管T2截止，第一继电器21失电，使绞车安全控制回路22断开，达到保护绞车的目的。

由于绞车在低速运行状态下，霍尔传感器11输入的脉冲频率过低(绞车速度低于0.3米/秒)，电容C1充电不足，第一继电器21的常开节点无法吸合，致使绞车安全控制回路无法导通，从而无法启动绞车。因此，采用速度监测模块24实时监测绞车速度。在绞车低于0.3米每秒情况下，通过第二继电器23的常闭节点导通绞车安全控制回路可达到启动绞车的目的。具体如下：

绞车低速状态下(绞车速度小于0.3米/秒，在PLC程序的控制下第二继电器的第二电磁线圈不得电，第二继电器的常闭节点接通绞车安全控制回路，使得绞车可以正常运行。低速状态下传感器不工作，第一继电器21的第一电磁线圈不得电，第一继电器21的常开触点没有闭合。绞车在低速运行时，若深度指示器失效不运转，可以不保护绞车。

绞车高速状态下由霍尔传感器11输出的脉冲足以使得电容C1充电，第一运放电路B1有足够的输入电压致使电容C1翻转，使得第一继电器21的常开节点闭合，导通绞车安全控制回路，从而使得绞车正常开车。如果此时，绞车深度指示器断轴或失效，霍尔传感器11没有足够的脉冲保持电容C1上的充电电压，致使电容C1迅速放电，第一继电器21的第一电磁线圈迅速失电，使第一继电器21的常开节点断开与动触点的连接，从而断开绞车安全控制回路；而绞车高速运行时，速度监测模块中的第二继电器23得电，第二继电器23的常闭节点断开了与绞车安全控制回路22的连接。因此，在绞车高速运行时，若深度指示器断轴或失效，绞车安全控制回路22则处于断开状态，达到了使绞车停止运行的目的。

如图4D和图4E所示，电源正极(M+)与电源负极(M-)之间连接有多个绞车保护点。PLC1的Y63和PLC2的Y36接第二继电器23的常闭节点，第二继电器23的第二电磁线圈接电源正极(M+)。在使用PLC1对绞车速度进行监测时，接通M8000触点开始工作，比较绞车速度D162和K30结果存于M162、M163中，当绞车速度大于等于0.3m/s时，M162、M163接通，通过应急方式M21输出到Y63缓冲寄存器。

在使用PLC2对绞车速度进行监测时，接通M8000触点开始工作，比较绞车速度D162和K30结果存于M162、M163中，当绞车速度大于等于0.3m/s时M162、M163接通，通过应急方式M22输出到Y36缓冲寄存器。

本实施例，绞车低速运行的情况下，由速度监测模块使第二继电器的常闭节点接通绞车安全控制回路，高速运行时由传感器输出监测信号使第一继电器的常开结点接通绞车安全控制回路。第一继电器的常开结点和第二继电器的常闭节点相互配合实现对绞车浓度指示器的保护。但是，第一继电器的常开结点和第二继电器的常闭节点，不可以有过多的交叉，因为过多的时间交会造成绞车深度指示器失效保护装置失去灵敏度。经过对绞车速度的监控和传感器的脉冲信号输入的判断，使绞车深度指示器失效时立即断开绞车安全回路以达到制动绞车的目的。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种绞车深度指示器失效保护装置，其特征在于，包括：

与绞车深度指示器连接的运行监测模块，用于监测所述绞车深度指示器是否运转，在所述绞车深度指示器运转时向控制模块输出监测信号；

分别与所述绞车和运行监测模块连接的所述控制模块，用于在所述运行监测模块输出监测信号时根据所述监测信号使所述绞车运行，在所述运行监测模块未输出监测信号时使所述绞车停止运行；

所述控制模块包括：

与所述绞车连接的绞车安全控制回路，用于处于导通状态时使所述绞车运行，在处于断开状态时使所述绞车停止运行；

分别与所述运行监测模块、所述绞车安全控制回路连接的第一继电器，用于根据所述运行监测模块输出的监测信号使所述绞车安全控制回路导通，并在所述运行监测模块未输出监测信号时使所述绞车安全控制回路断开；

所述控制模块还包括：

与所述绞车连接的速度监测模块，用于实时监测所述绞车的运行速度，并在监测到所述绞车高速运行时向第二继电器输出控制信号；

与所述第一继电器并联的所述第二继电器，所述第二继电器还分别与所述速度监测模块和所述绞车安全控制回路连接，用于根据所述速度监测模块输出的所述控制信号，使所述绞车安全控制回路断开，在所述速度监测模块未输出控制信号时，使所述绞车安全控制回路导通。

2.根据权利要求1所述的绞车深度指示器失效保护装置，其特征在于，所述第一继电器的常开节点连接所述绞车安全控制回路的一端，所述第一继电器的动触点连接所述绞车安全控制回路的另一端，所述第一继电器的第一电磁线圈连接所述运行监测模块的输出端。

3.根据权利要求2所述的绞车深度指示器失效保护装置，其特征在于，所述运行监测模块包括：

与所述绞车深度指示器连接的传感器，用于在监测到所述绞车深度指示器运转时向第一运放电路输出监测信号；

与所述传感器连接的所述第一运放电路，用于放大所述监测信号；

分别与所述第一运放电路和所述第一电磁线圈连接的电容，用于将所述第一运放电路放大后的监测信号转化成直流电信号，并向所述第一电磁线圈输出直流电信号。

4.根据权利要求2所述的绞车深度指示器失效保护装置，其特征在于，所述运行监测模块包括：

与所述绞车深度指示器连接的传感器，用于在监测到所述绞车深度指示器运转时向第一运放电路输出监测信号；

与所述传感器连接的所述第一运放电路，用于放大所述监测信号；

分别与所述第一运放电路和第二运放电路连接的电容，用于将所述第一运放电路放大后的监测信号转化成直流电信号；

与所述电容连接的第二运放电路，用于放大所述电容输出的所述直流电信号；

与所述第二运放电路连接的三极管，用于放大所述第二运放电路输出的直流电信号并向所述第一电磁线圈输出所述直流电信号。

5.根据权利要求4所述的绞车深度指示器失效保护装置，其特征在于，所述第二运放电路通过稳压管与所述三极管连接，所述稳压管用于防止干扰信号输入至所述三极管。

6.根据权利要求1所述的绞车深度指示器失效保护装置，其特征在于，所述第二继电器的常闭节点连接所述绞车安全控制回路的一端，所述第二继电器的动触点连接所述绞车安全控制回路的另一端，所述第二继电器的第二电磁线圈连接所述速度监测模块的输出端。

7.根据权利要求6所述的绞车深度指示器失效保护装置，其特征在于，所述速度监测模块具体为可编程逻辑控制器。

8.根据权利要求3或5所述的绞车深度指示器失效保护装置，其特征在于，所述传感器为霍尔传感器。

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