CN102589872B - 转炉传动连轴器的松脱检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转炉传动连轴器的松脱检测方法及系统，该松脱检测控制方法的具体步骤为：由可编程控制器计算不同电动机之间的制动时间，并与预定的比较时间设定值进行比较后，确定连轴器与变速器的连接状态。本发明还提供了一种转炉炉体的传动系统，包括操作台，以及与操作台依次连接的可编程控制器、变频器、编码器、电动机、连轴器、变速器以及被传动对象，可编程控制器还通过接触器控制制动器，传动系统还包括转换分配器，转换分配器的输入端与编码器的输出端相连，转换分配器的输出端分别与对应的变频器以及可编程控制器相连；制动器设于变速器的两侧。当某一连轴器松脱时，可以发出连轴器松脱的报警信号，实现传动轴松脱在线自动检测。

Description

转炉传动连轴器的松脱检测方法及系统

技术领域

本发明涉及钢铁行业中转炉炉体传动系统中连轴器的松脱检测技术，更具体地说是涉及一种转炉传动连轴器的松脱检测方法及系统。

背景技术

在转炉炉体的出渣、出钢过程中，需要不断调整炉体的角度和下面的渣包车或钢包台车相配合，才能命中渣包或钢包。但在出渣或出钢过程中，不管是电控传动系统还是机械传动系统发生故障，将会导致红渣或钢水外溢的安全事故，特别是采用正负力矩转动炉体时，若传动轴松脱并且炉体处于负力矩转动位置，将会导致转炉炉体倾覆的重大安全事故。因此，单轴传动系统在发生传动连轴器松脱时，不能满足安全运行的要求。为了提高转炉炉体倾动运行的可靠性，转炉炉体的倾动设备采用多点传动。一方面采用多点传动一般不太可能同时发生故障，其中一套故障时，其他电动机的传动系统能完成一个炉次的全负载运行冶炼过程，所以多点传动安全性比单传动较高，另一方面采用多点传动可以减小单台电动机及其控制设备的容量，因为大容量的变频器价格的提升远远大于容量的提升，所以多点传动可以降低投资。但是多点传动，特别是二点传动系统，如其中的一套传动轴的齿接手牙齿毁坏或齿接手连接螺丝松脱或断裂时，不能即时地被检测出来，此时系统实际上也运行在单轴传动状态。如果正在运行中的另一套电控传动系统发生故障或机械传动系统松脱，同样会发生上面所提及的安全事故。如图1所示，对于二点传动系统在设计时要求每台电动机具有相对独立的传动系统，在其中一套系统故障时，另一套系统能在满负载条件下独立运行一个炉次。通常为保证电动机M之间的受力均衡，二台电动机赋予相同的速度给定值运行，并且采用速度闭环控制以保证运转的转速精度，编码器B用于采集电动机M的实际运转速度。当速度偏离给定速度时，电动机M通过编码器B反馈速度信号给变频器VF实现速度闭环负反馈控制，使电动机M的速度回归到给定速度，从而实现电动机M之间的同速运行。再请结合图2所示，正常运行时，启动运行操作控制台TA上的运行开关ZL和给定值电位器R发出正转或反转运行指令和运行频率给定值。可编程控制器PLC接收信号经逻缉处理后输出信号使接触器Z的线圈得电，接触器的接点闭合后将制动器MB同时松开，同时PLC接收信号经逻缉处理后通过通讯接口DP发信号给变频器VF，如果运行条件满足，电动机M根据给定值电位器R的相同速度给定值正转或反转运行，编码器B的反馈信号反馈给对应的变频器的反馈信号输入端，实现电动机速度闭环负反馈控制，使得两台电动机M以相同速度运转。电动机M分别通过连轴器LZQ、变速器BSQ对被传动对象DD实现驱动运转。对应的两编码器B与电动机保持同速。停止运行时操作控制台TA上的运行开关ZL到断开位置及给定值电位器R到零。PLC接收信号并经逻缉处理后通过通讯接口DP发信号给变频器控制电动机停止运行，同时PLC接收信号并经逻缉处理后输出信号使接触器Z的线圈断电，接触器的接点断开，使得各制动器MB同时抱紧。这样电动机M、连轴器LZQ、变速器BSQ以及被传动对象DD停止运转，编码器B的采集数值为零。但现有的传动系统在运行过程中，如果任意一套连轴器LZQ与变速器BSQ松脱时，对应的电动机M处于空负载状态，并且有加速运转的趋势，此时相对应的编码器B将速度变化趋势反馈给对应变频器VF的反馈信号输入端，与给定值电位器R通过PLC给变频器VF的给定值比较，实施速度闭环负反馈控制，使有传动轴松脱的电动机M稳定运行在给定值的运转速度上。由于两台电动机M有相同的输入给定值，因此它们保持同速运转，此时有传动轴松脱的电动机M连接的编码器B与正常工作的电动机M连接的编码器B采集到的电动机实际运转速度保持相同，正常工作的电动机M通过连轴器LZQ、变速器BSQ对被传动对象DD实现单轴驱动运转。在单轴驱动停止运转时，操作控制台TA上的运行开关ZL到断开位置，此时给定值电位器R为零值，PLC接收信号并经逻缉处理后通过通讯接口发信号给变频器VF使两台电动机M停止运行，同时PLC接收信号并经逻缉处理后输出信号使接触器Z的线圈断电，使得制动器MB同时抱紧连轴器LZQ，连轴器LZQ停止运转，不仅使变速器BSQ、被传动对象DD停止运转。还使两台电动机停止转动。而此时两个编码器B同步采集到电动机处于停机的状态，即零速度状态。由此可见，尽管现有的传动系统中存在单轴传动的状态，但现有的传动系统并不能检测出来。

发明内容

针对现有技术中存在的传动轴与变速器的连接松脱而转炉炉体的传动系统不能检测出来的问题，本发明的目的是提供一种转炉传动连轴器的松脱检测方法及系统，可以检测连轴器的实时状态。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一方面，提供了一种转炉传动连轴器的松脱检测方法，

该松脱检测方法的具体步骤为：

A.由操作台启动采用速度闭环控制模式的转炉炉体传动系统，传动系统带动被传动对象运转后，操作台发出停机信号；所述传动系统是多点传动系统，并包含有可编程控制器；

B.停机信号传送至可编程控制器后，可编程控制器发出停止信号给变频器控制电动机停机；

同时，可编程控制器控制接触器启动制动器对变速器的制动，变速器被制动后使被传动对象停止运转；

C.停机信号传送至变频器后停止电动机运转，由编码器将采集到的电动机实际运转速度值传送至可编程控制器；

D.可编程控制器计算电动机从运转到停机至零转速的制动时间，并比较不同电动机之间的制动时间，产生时间差值；

E.将时间差值与可编程控制器内预定的比较时间设定值进行比较后，确定连轴器与变速器的连接状态。

所述步骤B中的制动器设于变速器的两侧。

所述步骤C中的编码器通过转换分配器的一输出端与可编程控制器连接，转换分配器的另一输出端与变频器连接。

所述步骤E的具体步骤包括：

当时间差值小于比较时间设定值时，连轴器与变速器处于连接状态；

当时间差值大于比较时间设定值时，连轴器与变速器处于松脱状态。

根据本发明的另一方面，还提供了一种实现所述松脱检测方法的传动系统，所述传动系统是多点传动系统，包括操作台，以及与操作台依次连接的可编程控制器、多个变频器，每个变频器依次连接各自的编码器、电动机、连轴器，各连轴器分别连接到一个与传动对象连接的变速器，可编程控制器还通过接触器控制制动器，所述传动系统还包括多个转换分配器，每个转换分配器的输入端与对应的编码器的输出端相连，转换分配器的输出端分别与对应的变频器以及可编程控制器相连；所述制动器设于变速器的两侧。

与现有技术相比，本发明是一种转炉炉体的传动连轴器松脱检测方法，该松脱检测方法的具体步骤为：首先由操作台启动采用速度闭环控制模式的转炉炉体传动系统，传动系统带动被传动对象运转后，操作台发出停机信号；停机信号被传送至可编程控制器后，可编程控制器发出停止信号给变频器控制电动机停机；同时，可编程控制器控制接触器启动制动器对变速器的制动，变速器被制动后使被传动对象停止运转；停机信号传送至变频器后停止电动机运转，由编码器将采集到的电动机实际运转速度值传送至可编程控制器；可编程控制器计算电动机从运转到停机至零转速的制动时间，并比较不同电动机之间的制动时间，产生时间差值；将时间差值与可编程控制器内预定的比较时间设定值进行比较后，确定连轴器与变速器的连接状态。本发明还提供了一种转炉炉体的传动系统，包括操作台，以及与操作台依次连接的可编程控制器、变频器、编码器、电动机、连轴器、变速器以及被传动对象，可编程控制器还通过接触器控制制动器，所述传动系统还包括转换分配器，转换分配器的输入端与编码器的输出端相连，转换分配器输出端分别与变频器以及可编程控制器相连；所述制动器设于变频器的两侧。停机时通过制动器对变速器的抱紧来实现整个转动系统的制动，此时变速器通过与其刚性连接的连轴器使电动机瞬间停机，如果变速器与连轴器松脱，则与该连轴器连接的电动机只能在变频器的停机指令下缓慢的到达零转速。编码器则将电动机的运转信号实时的传送至可编程控制器，由可编程控制器判定不同电动机之间的停机时间，并与预定的比较时间设定值进行比较后，确定连轴器与变速器的连接状态。当某一连轴器松脱时，可以发出连轴器松脱的报警信号，实现传动轴松脱在线自动检测。在炉况条件不许可的情况下，还可以切入单驱动模式，使被传动对象处于单驱动的状态，以完成本炉次冶炼出钢，避免钢水冻结在炉内。然后立即进行故障处理。如此，可以避免正常使用的传动系统再次出现故障并发生倾翻事故，有效防止转炉炉体内大量的钢水外溢而导致的严重危及设备和人身安全的事故发生。

附图说明

图1是现有技术中转炉炉体的传动系统的结构示意图；

图2是现有技术的控制电路的原理示意图；

图3是本发明的转炉炉体的传动连轴器松脱检测方法的流程示意图；

图4是本发明的转炉炉体的传动系统的结构示意图；

图5是本发明的传动轴松脱检测时序示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

请参阅图3所示的一种转炉传动连轴器的松脱检测方法100，其特征在于，

该松脱检测方法的具体步骤为：

101.由操作台启动采用速度闭环控制模式的转炉炉体传动系统，传动系统带动被传动对象运转后，操作台发出停机信号；

102.停机信号传送至可编程控制器后，可编程控制器发出停止信号给变频器控制电动机停机；

同时，可编程控制器控制接触器启动制动器对变速器的制动，变速器被制动后使被传动对象停止运转；

103.停机信号传送至变频器后停止电动机运转，由编码器将采集到的电动机实际运转速度值传送至可编程控制器；

104.可编程控制器计算电动机从运转到停机至零转速的制动时间，并比较不同电动机之间的制动时间，产生时间差值；

105.将时间差值与可编程控制器内预定的比较时间设定值进行比较后，确定连轴器与变速器的连接状态。

其中，步骤102中的制动器设于变速器的两侧。步骤103中的编码器通过转换分配器的一输出端与可编程控制器连接，转换分配器的另一输出端与变频器连接。步骤105的具体步骤包括：

当时间差值小于比较时间设定值时，连轴器与变速器处于连接状态；

当时间差值大于比较时间设定值时，连轴器与变速器处于松脱状态。

再请参见图4所示一种实现所述松脱检测方法的传动系统200，包括操作台TA，以及与操作台TA依次连接的可编程控制器PLC、变频器VF、编码器B、电动机M、连轴器LZQ、变速器BSQ以及被传动对象DD，可编程控制器PLC还通过接触器（图中未示出）控制制动器MB，传动系统200还包括转换分配器F，转换分配器F的输入端与编码器B的输出端相连，转换分配器F的输出端分别与对应的变频器VF以及可编程控制器PLC相连；制动器MB设于变速器BSQ的两侧。

在采用速度闭环控制模式运行的过程中，如果转动系统中的任意一套连轴器LZQ松脱，则与其相应的电动机M处于空负载状态，并且有加速运转的趋势，与该电动机M相接的编码器B将速度变化趋势，反馈给相应的变频器VF的反馈信号输入端，并且与给定值电位器R通过可编程控制器PLC给该变频器VF的给定值比较实施速度闭环负反馈控制，使该处于空负载状态的电动机M稳定运行在给定值的运转速度上。此时在转动系统中所有的电动机M都以给定值的运转速度稳定的运行。因此从编码器B反馈给PLC的信号上，所有电动机M都保持同速运行，并不能反映连轴器LZQ松脱的情况。再请参见图5所示，操作控制台TA在t3时刻发出停机指令给可编程控制器PLC，可编程控制器PLC接收信号并经逻缉处理后发信号给变频器VF，电动机M停止运行，同时可编程控制器PLC输出信号给接触器Z来控制制动器MB同时抱紧。由于制动器MB对变速器BSQ采取了制动，从而使正常运转的转动系统在t3时刻停止运转，而对于连轴器松脱对应的电动机M则只能自由滑行后在t4时刻停止，当t3、t4两者的时间差△t大于PLC内的比较时间设定值时，那么可编程控制器PLC根据检测到的速度反馈信号，在HMI画面上发出“传动轴松脱”的报警信号。进而确定转动系统中存在连轴器松脱的现象。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的目的，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求的范围内。

Claims (5)

1.一种转炉传动连轴器的松脱检测方法，其特征在于，

该松脱检测方法的具体步骤为：

A.由操作台启动采用速度闭环控制模式的转炉炉体传动系统，传动系统带动被传动对象运转后，操作台发出停机信号；所述传动系统是多点传动系统，并包含有可编程控制器；

B.停机信号传送至可编程控制器后，可编程控制器发出停止信号给变频器控制电动机停机；

同时，可编程控制器控制接触器启动制动器对变速器的制动，变速器被制动后使被传动对象停止运转；

C.停机信号传送至变频器后停止电动机运转，由编码器将采集到的电动机实际运转速度值传送至可编程控制器；

D.可编程控制器计算电动机从运转到停机至零转速的制动时间，并比较不同电动机之间的制动时间，产生时间差值；

E.将时间差值与可编程控制器内预定的比较时间设定值进行比较后，确定连轴器与变速器的连接状态。

2.如权利要求1所述的松脱检测方法，其特征在于，

所述步骤B中的制动器设于变速器的两侧。

3.如权利要求1所述的松脱检测方法，其特征在于，

所述步骤C中的编码器通过转换分配器的一输出端与可编程控制器连接，转换分配器的另一输出端与变频器连接。

4.如权利要求1所述的松脱检测方法，其特征在于，

所述步骤E的具体步骤包括：

当时间差值小于比较时间设定值时，连轴器与变速器处于连接状态；

当时间差值大于比较时间设定值时，连轴器与变速器处于松脱状态。

5.一种实现权利要求1所述的松脱检测方法的传动系统，所述传动系统是多点传动系统，包括操作台，以及与操作台依次连接的可编程控制器、多个变频器，每个变频器依次连接各自的编码器、电动机、连轴器，各连轴器分别连接到一个与传动对象连接的变速器，可编程控制器还通过接触器控制制动器，其特征在于，

所述传动系统还包括多个转换分配器，每个转换分配器的输入端与对应的编码器的输出端相连，每个转换分配器的输出端分别与对应的变频器以及可编程控制器相连；所述制动器设于变速器的两侧。