CN102701048A - 一种风机电控升降机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风机电控升降机，包括支撑框架、安全锁、提升机和控制系统，所述支撑框架包括固定梁、导向槽、升降机导轨和篮筐，固定梁设于支撑框架顶部，支撑框架底部设有弹簧缓冲器；所述篮筐下方设有配电箱；所述固定梁和篮筐间设有工作钢丝绳、辅助导向钢丝绳和安全锁钢丝绳，工作钢丝绳末端与提升机相连接。本发明的有益效果为：彻底的消除了人工攀爬作业，既可载人，又可载物，一机多用，由于升降机运行是在塔筒内，因此可以彻底解决在塔筒外、风速大影响塔顶运送物料的困难，有效的防止工作人员因操作易产生伤害的情况，结构简单、紧凑合理，人员上下方便，重量轻，便于装配维修。

Description

一种风机电控升降机

技术领域

本发明涉及一种风机电控升降机。

背景技术

风力发电作为当今新型能源产业之一，其发展规模突飞猛进，目前全国范围内已具有风力发电机组数以万计，并仍然具有快速发展势头。而在此种情况下，如何保障数量巨大的风电机组正常运转，则成为了十分重要的问题。为了保障风电机组的正常运转，需要投入大量的经过专门培训、年青健壮和经验丰富的技术人员进行正常的维护和保养。

在维护和保养的过程中，每进行一次正常维护往往需要上下往返几次，而如果是风电机组检修则往返的次数会更多，由于风力发电机组塔筒的高度均在50米以上，且在检修工作中，检修人员不仅要自己爬上高塔，还需要把检修用的工具和零部件背上高塔，其劳动强度之大绝非常人能够承受。

不仅如此，风力发电机组的技术含量相当高，需要经过专门培训、维修经验丰富的专门技术人员才能进行维护和维修，如果按一台机组每十天维护一次，每个技术人员每个工作日能维护两台机组，为了维护这上万台风电机组正常运转，那么就需要万名以上的技术人员，但是风电企业很难在短时间内培养出这么多的年青力壮、技术水平高的人才来，从发电的成本来看，用人越多其成本就会越高，因此减轻维修人员的劳动强度，使每个技术人员在对风电机组进行维护时自动升塔，节省他们的体力，才能有效的提高工作效率，降低风电的成本。

除了减轻人力消耗的需要，另一方面，当风电机组需要更换重量较大的零部件时，依靠人员将零部件背上塔顶是不现实的，这时就需要用设在风机机体尾部的吊钩向上提，而此时上部的人员要打开机体尾部的窗门，站在窗口进行作业，此种工作的危险系数很大，极易发生人身安全事故。并且由于风机均安装在风速迅猛地区，有时瞬时风速达到25m/s，很容易将吊装零部件吹成与水平线成约45度角，无法顺利的向上运送检测工具和零部件。

综上所述，开发一种不受外界影响，电梯式载人载物自动升降升降机就成了一个刻不容缓课题。

目前在市场上，为了解决这一课题，不少公司和科研人员也进行了不少的探索，研制出一些产品，其中使用率最高的是“助爬器”。顾名思义，“助爬器”就是帮助人攀爬的一种机器，在实际使用中，“助爬器”最大的缺点是没有使人脱离开攀爬，而且存在以下缺点：一是人机需要配合，配合不好人员就会处于被动；二是速度慢效率低，“助爬器”的爬升速度恒定，控制操作系统相对单一，无法最大限度提升工作效率；三是安全系数低，在攀爬中，一但人机设有很好的配合，人员就有出危险的可能；四是当作业人员出现精神疲劳，在攀爬过程中容易发生碰撞，造成人身安全事故，致使安全系数降低；五是当风机需要更换部件时，需要人员负重攀爬；六是造价高，相对于“助爬器”的简单功用和结构，其相对高昂的造价成本的投入产出比例相对较低。

发明内容

本发明公开了一种风机电控升降机，以解决目前实际应用中存在的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种风机电控升降机，包括支撑框架、安全锁、提升机和控制系统，所述支撑框架包括固定梁、导向槽、升降机导轨和篮筐，固定梁设于支撑框架顶部，所述导向槽竖直设于支撑框架侧面，支撑框架底部设有弹簧缓冲器，所述支撑框架侧面设有人工扶梯；所述篮筐顶端和底端分别设有与导向槽相配合的上升降机导向轮和下升降机导向轮；所述篮筐下方设有配电箱；所述固定梁和篮筐间设有工作钢丝绳、辅助导向钢丝绳和安全锁钢丝绳，工作钢丝绳末端与提升机相连接，安全锁设于篮筐上方的安全锁钢丝绳上，包括导向控制轮、三角形控制导板和绳索基板，绳索基板设于安全锁钢丝绳上，下部设有联接基座，中部设有主控制片和随动控制片；所述主控制片和随动控制片上设有与安全锁钢丝绳紧密配合的钢丝绳锁夹一和钢丝绳锁夹二，所述三角形控制导板和主控制片通过方形控制轴相连接，方形控制轴通过双联扭簧与随动控制片相连接；所述导向控制轮与三角形控制导板顶端相连接，导向控制轮上连接有与工作钢丝绳相配合的联接板，联接板末端设有钢丝绳控制套，所述三角形控制导板中部设有角度控制导向套；所述绳索基板顶部设有钢丝绳导向毂。

所述提升机设于篮筐下方，所述提升机包括基座、底盖和顶盖，基座和底盖之间设有通过轴承安装的主承载轮，基座和底盖之间设有互相啮合的第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮和第五齿轮，主承载轮上设有与工作钢丝绳相配合的钢丝绳传动轮；所述基座上部右侧设有入绳管，基座中部右侧设有通过螺栓固定的分绳器，基座下部右侧设有出绳管；所述基座与分绳器相对一侧设有左压绳轮机构、右压绳轮机构和钢丝绳护绳圈，所述左压绳轮机构和右压绳轮机构通过拉簧和调整杆相连接。

所述控制系统包括控制箱、显示屏、重量传感器和地面控制器；所述控制箱设于篮筐下方并与显示屏、重量传感器和地面控制器相连接，所述显示屏设于篮筐内并设有操作键盘；所述重量传感器设于工作钢丝绳顶端。

优选的，所述重量传感器为拉力传感器。

本发明的有益效果为：彻底的消除了人工攀爬作业，既可载人，又可载物，一机多用，由于升降机运行是在塔筒内，因此可以彻底解决在塔筒外、风速大影响塔顶运送物料的困难，有效的防止工作人员因操作易产生伤害的情况，结构简单、紧凑合理，人员上下方便，重量轻，便于装配维修。所采用的提升机结构小、重量轻、承载力大、寿命长、故障率低且易于维护；所采用的安全锁结构简单、锁绳反映时间短、锁绳可靠、使用寿命长、故障率低、易于操作维护。

附图说明

下面根据附图对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明的实施例的一种风机电控升降机的正视装配结构示意图；

图2为本发明的实施例的一种风机电控升降机的侧视装配结构示意图；

图3为本发明的实施例的一种风机电控升降机的安装通道结构示意侧视图；

图4为本发明的实施例的一种风机电控升降机的安装通道结构示意俯视图；

图5为本发明的实施例的一种风机电控升降机的安全锁正常状态的结构状态示意图；

图6为本发明的实施例的一种风机电控升降机的安全锁绳索断开时的结构状态示意图；

图7为本发明的实施例的一种风机电控升降机的提升机的去掉顶盖的结构示意侧视图；

图8为本发明的实施例的一种风机电控升降机的传动结构剖视示意图一；

图9为本发明的实施例的一种风机电控升降机的传动结构剖视示意图二。

图中：

100、支撑框架；101、固定梁；102、工作钢丝绳；103、辅助导向钢丝绳；104、安全锁钢丝绳；105、重量传感器；106、篮筐；107、钢丝绳导向轮；108、配电箱；109、弹簧缓冲器；110、上升降机导向轮；111、下升降机导向轮；112、导向槽；113、升降机导轨；114、人工扶梯；115、风机塔底法兰；116、升降机通道；200、安全锁；201、导向控制轮；202、钢丝绳控制套；203、三角形控制导板；204、角度控制导向套；205、主控制片；206、随动控制片；207、钢丝绳锁夹一；208、钢丝绳锁夹二；209、双联扭簧；210、钢丝绳导向毂；211、绳锁基板；212、联接基座；213、联接板；214、方形控制轴；300、提升机；301、基座；302、底盖；303、第一齿轮；304、电机连接盘；305、第二齿轮；306、第三齿轮；307、第四齿轮；308、第五齿轮；309、主承载轮；310、钢丝绳传动轮；311、入绳管；312、分绳器；313、出绳管；314、左压绳轮机构；315、右压绳轮机构；316、拉簧；317、调整杆；318、钢丝绳护绳圈；400、控制箱；401、显示屏；402、速降控制装置。

具体实施方式

如图1-4所示，本发明所述的一种风机电控升降机，包括支撑框架100、安全锁200、提升机300和控制系统，所述支撑框架100包括固定梁101、导向槽112、升降机导轨113和篮筐106，固定梁101设于支撑框架100顶部，所述导向槽112竖直设于支撑框架侧面，支撑框架100底部设有弹簧缓冲器109，所述支撑框架100侧面设有人工扶梯114；所述篮筐106顶端和底端分别设有与导向槽相配合的上升降机导向轮110和下升降机导向轮111；所述篮筐106下方设有配电箱108；所述固定梁101和篮筐106间设有工作钢丝绳102、辅助导向钢丝绳103和安全锁钢丝绳104，工作钢丝绳102末端与提升机300相连接。

如图5-6所示，安全锁200设于篮筐106上方的安全锁钢丝绳104上，包括导向控制轮201、三角形控制导板203和绳索基板211，绳索基板211设于安全锁钢丝绳104上，下部设有联接基座212，中部设有主控制片205和随动控制片206；所述主控制片205和随动控制片206上设有与安全锁钢丝绳104紧密配合的钢丝绳锁夹一207和钢丝绳锁夹二208，所述三角形控制导板203和主控制片205通过方形控制轴214相连接，方形控制轴214通过双联扭簧209与随动控制片206相连接；所述导向控制轮201与三角形控制导板203顶端相连接，导向控制轮201上连接有与工作钢丝绳102相配合的联接板213，联接板213末端设有钢丝绳控制套202，所述三角形控制导板203中部设有角度控制导向套204；所述绳索基板211顶部设有钢丝绳导向毂210。

如图7-9所示，所述提升机300设于篮筐106下方，包括基座301、底盖302和顶盖，基座301和底盖302之间设有通过轴承安装的主承载轮309，基座301和底盖302之间设有互相啮合的第一齿轮303、第二齿轮305、第三齿轮306、第四齿轮307和第五齿轮308，主承载轮309上设有与工作钢丝绳102相配合的钢丝绳传动轮310；所述基座301上部右侧设有入绳管311，中部右侧设有通过螺栓固定的分绳器312，下部右侧设有出绳管313；所述基座301与分绳器312相对一侧设有左压绳轮机构314、右压绳轮机构315和钢丝绳护绳圈318，所述左压绳轮机构314和右压绳轮机构315通过拉簧316和调整杆317相连接。

所述控制系统包括控制箱400、显示屏401、重量传感器105和地面控制器；所述控制箱400设于篮筐106下方，并与显示屏401、重量传感器105和地面控制器相连接，所述显示屏401设于篮筐106内，并设有操作键盘；所述重量传感器105设于工作钢丝绳102顶端。所述重量传感器105为拉力传感器。

具体使用时，可在风机塔底法兰115边缘处设置升降机通道116，并在其中安装升降机导轨113以及升降机结构，风机电控升降机的支撑支架100通过固定在塔顶上的固定梁101来固定工作钢丝绳102、两根辅助导向钢丝绳103和安全锁钢丝绳104，升降机导轨113上固定有h型的篮筐106，篮框106后端方框是主承载框，h型底部是承载区，承载区一侧安装了一个扇形门，可打开上下人员和装载物料，下端通过螺栓安装有提升机300、配电箱108、速降控制装置402；主承载框中间安装有安全锁200，上端中间安装有导向控制轮201，导向控制轮201将工作钢丝绳102限制在篮框106的中点位置。

篮框106的 h 型上下两端安装有上升降机导向轮110和下升降机导向轮111，并与安装在升降机通道116内的 导向槽112相配合，使升降机沿着导向槽112上升或下降。升降机内安装有随升降机升降的操控按扭盒，随升降机升降人员可操作按钮控制升降机上长和下降；同时还配有摇控升降装置，操控人员可在地面或在塔顶摇控升降机操作其上升或下降，并通过篮筐内设有的带有瞬时重量、速度、上升高度等数据显示的显示屏401，让承载人员及时了解升降机运行情况，升降机下端安装有弹簧缓冲器109。

安全锁设于工作钢丝绳102上，工作钢丝绳102固定在风塔顶端的专用横梁上，下端和提升机相联，钢丝绳控制套202通过螺栓安装在双侧联接板213上，联接板213又通过螺栓和钢丝绳导向控制轮201、以及三角形控制导板203联接在一起，联接板213可绕钢丝绳导向控制轮203中心转动；三角形控制导板203通过方形控制轴214两端的螺纹和绳索基板211、主控制片205、双联扭簧209联接在一起；随动控制片206通过轴和绳索基板211、双联扭簧209联接在一起；钢丝绳锁夹一207和钢丝绳锁夹二208安装在主控制片205和随动控制片206的控制槽内；绳锁基板211和联接基座212通过四个螺栓固定在一起；钢丝绳控制套202安装在绳锁基板211的滑槽内；安全锁钢丝绳104上端固定在风塔顶端的专用横梁上，通过钢丝绳导向毂210、进入到打开的钢丝绳锁夹一207、钢丝绳锁夹二208、联接基座212的中间通道向下自然垂下。

当风机电控升降机工作时，在重力的作用下工作钢丝绳102被拉紧，使导向控制轮201向上向右转动，通过三角形控制导板203与方形控制轴214配合，带动主控制片205转动，主控制片205通过本身的控制槽带动钢丝绳锁夹一207和钢丝绳锁夹二208向两侧分开，同时推动随动控制片206同步转动，双联扭簧209也被安装在主控制片205和随动控制片206上的轴扭紧，使其处于待发状态。此时钢丝绳锁夹一207和钢丝绳锁夹二208打开的距离大于钢丝绳直径，钢丝绳可在通道内自由滑动。

当工作钢丝绳102出现意外断裂或钢丝绳滑脱时，导向控制轮201上的压力消失，待发状态的双联扭簧209释放能量，在双联扭簧209的推动下，钢丝绳锁夹一207和钢丝绳锁夹二208迅速向上方转动，使得两绳夹的距离迅速减小，将安全锁钢丝绳104迅速夹紧，在钢丝绳导向毂210的作用下，绳夹与钢丝绳之间的摩擦力越来越大，使得钢丝绳被越拉越紧。又由于绳锁通过联接基座212与升降机相连，从而迅速将升降机锁住。

在上述运动的同时，在主控制片205和方形控制轴214的作用下，迫使三角形控制导板203左下转动，使其处于待工作状态。

提升机300的第一齿轮303通过轴承安装在电机连接盘304上，电机连接盘304用螺栓固定在基座301上，第一齿轮303与第二齿轮305啮合；第二齿轮305与第三齿轮306同轴设置，第二齿轮305通过键与其中间的轴固定连接，第三齿轮306与轴一体设置，连接第二齿轮305和第三齿轮306的轴通过轴承安装在基座301和上盖之间；第三齿轮306与第四齿轮307啮合，第四齿轮307与第五齿轮308同轴设置，第四齿轮307通过键连接在轴上，第五齿轮308与轴一体设置，连接第四齿轮307和第五齿轮308的轴通过轴承安装在基座301和上盖之间；第五齿轮308与主承载轮309啮合，主承载轮309通过轴承安装在基座301和底盖302之间，钢丝绳传动轮310通过螺栓连接在主承载轮309上。

钢丝绳传动采用阿尔法形的封闭式传动形式，入绳管311固定在基座301和底盖302之间并和分绳器312连接，分绳器312通过螺栓与基座301连接，出绳管313固定在基座301上，左压绳轮314和右压绳轮机构315通过拉簧316和调整杆317进行连接并固定在基座301上，钢丝绳护绳圈319位于钢丝绳传动轮310的外侧。当电机带动钢丝绳传动轮310转动时，钢丝绳由入绳管311进入到分绳器312内，出分绳器312进入到压绳机构，出右压绳轮机构315进入到左压绳轮机构314，出左压绳轮机构314进入到钢丝绳护绳圈319，出钢丝绳护绳圈319时进到右压绳轮机构315，出右压绳轮机构315再进入分绳器312，通过分绳器312分绳进入到出绳管313，从而带动吊篮沿钢丝绳上下运动。

控制系统中的重量传感器105采用的是拉力传感器，其优点在于精度高，测量范围广，寿命长，结构简单，频响特性好，能在恶劣条件下工作，易于实现小型化、整体化和品种多样化等。它的缺点是对于大应变有较大的非线性、输出信号较弱，但可采取一定的补偿措施。实际使用时，其详细参数如下：

额定载荷 500KG

精度等级 C2 

绝缘电阻(MΩ) ≥5000(100VDC) 

综合误差(%F.S) 0.03 

激励电压(V) 9～12 (DC) 

灵敏度(mV/V) 2.0±0.02 

温度补偿范围(℃) -10 ～ +40 

非线性(%F.S) 0.03 

使用温度范围(℃) -35 ～ +65 

滞后(%F.S) 0.03 

零点温度影响(%F.S/10℃) 0.03 

重复性(%F.S) 0.01 

灵敏度温度影响(%F.S/10℃) 0.03 

蠕变(%F.S/30min) 0.02 

安全过载范围(%F.S) 150 

零点输出(%F.S) ±1 

极限过载范围(%F.S) 200 

输入阻抗(Ω) 700±7 

防护等级 IP65 

输出阻抗(Ω) 700±7 电缆线 四芯屏蔽电缆 3m 

接线方法 输入(电源) + ： 红色；输入(电源) - ： 黑色；输出(信号) + ： 绿色；输出(信号) - ：白色；

其采用的芯片为C8051F350单片机。

所述显示屏401采用256*160点阵液晶模块，分辨率高，可充分显示所需要数据或图形，设于显示屏401上的操作键盘上采用STC12C5A32S2/AD/PWM系列单片机，此种单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期（1T）的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换，适用于电机控制等强干扰场合。

所述地面控制器主要负责地面操作，有上升、下降、停止功能。利用单片机技术对每个键进行操作读取，再与控制箱400进行数据通信。

所述控制箱400是整个系统的中枢部位，负责各个模块的协调及控制，所有模块的操作都由此箱子负责。除了负责其余3部分的指令通道还负责变频器的驱动，环境温度的采集等功能。其核心控制模块采用LPC2131/2132/2138微控制器，其是基于一个支持实时仿真和嵌入式跟踪的32/16 位ARM7TDMI-STM CPU的微控制器，并带有32kB、64kB、512 kB的嵌入的高速Flash 存储器。

控制箱400内的数据传输模块采用RS485模块，RS485接口组成的半双工网络，一般是两线制（以前有四线制接法，只能实现点对点的通信方式，现很少采用），多采用屏蔽双绞线传输。这种接线方式为总线式拓朴结构在同一总线上最多可以挂接32个结点。在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机。很多情况下，连接RS-485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来。RS485接口连接器采用DB-9的9芯插头座，与智能终端RS485接口采用DB-9（孔），与键盘连接的键盘接口RS485采用DB-9（针）。

同时，控制箱400内设有变频器以更好的控制升降电机。

虽然以上仅描述了本发明的具体实施方式范例，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更或修改均落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种风机电控升降机，包括支撑框架（100）、安全锁（200）、提升机（300）和控制系统，其特征在于：所述支撑框架（100）包括固定梁（101）、导向槽（112）、升降机导轨（113）和篮筐（106），固定梁（101）设于支撑框架（100）顶部，所述导向槽（112）竖直设于支撑框架（100）侧面，支撑框架（100）底部设有弹簧缓冲器（109），所述篮筐（106）顶端和底端分别设有与导向槽（112）相配合的上升降机导向轮（110）和下升降机导向轮（111），所述篮筐（106）下方设有配电箱（108）；所述固定梁（101）和篮筐（106）之间设有工作钢丝绳（102）、辅助导向钢丝绳（103）和安全锁钢丝绳（104），工作钢丝绳（102）末端与提升机（300）相连接，所述安全锁（200）设于篮筐（106）上方的安全锁钢丝绳（104）上，所述提升机（300）设于篮筐（106）下方；所述控制系统包括控制箱（400）、显示屏（401）、重量传感器（105）和地面控制器，所述控制箱（400）设于篮筐（106）下方并与显示屏（401）、重量传感器（105）和地面控制器相连接，所述显示屏（401）设于篮筐（106）内并设有操作键盘；所述重量传感器（105）设于工作钢丝绳（102）顶端。

2.根据权利要求1所述的一种风机电控升降器，其特征在于：所述安全锁（200）包括导向控制轮（201）、三角形控制导板（203）和绳索基板（211），绳索基板（211）设于安全锁钢丝绳（104）上，绳索基板（211）下部设有联接基座（212），绳索基板（211）中部设有主控制片（205）和随动控制片（206）；所述主控制片（205）和随动控制片（206）上设有与安全锁钢丝绳（104）紧密配合的钢丝绳锁夹一（207）和钢丝绳锁夹二（208），所述三角形控制导板（203）和主控制片（205）通过方形控制轴（214）相连接，方形控制轴（214）通过双联扭簧（209）与随动控制片（206）相连接；所述导向控制轮（201）与三角形控制导板（203）顶端相连接，导向控制轮（201）上连接有与工作钢丝绳（102）相配合的联接板（213），联接板（213）末端设有钢丝绳控制套（202）。

3.根据权利要求2所述的一种风机电控升降器，其特征在于：所述三角形控制导板（203）中部设有角度控制导向套（204）；所述绳索基板（211）顶部设有钢丝绳导向毂（210）。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种风机电控升降器，其特征在于：所述提升机（300）包括基座（301）、底盖（302）和顶盖，基座（301）和底盖（302）之间设有通过轴承安装的主承载轮（309），基座（301）和底盖（302）之间设有互相啮合的第一齿轮（303）、第二齿轮（305）、第三齿轮（306）、第四齿轮（307）和第五齿轮（308），主承载轮（309）上设有与工作钢丝绳（102）相配合的钢丝绳传动轮（310）；所述基座（301）上部右侧设有入绳管（311），基座（301）中部右侧设有通过螺栓固定的分绳器（312），基座（301）下部右侧设有出绳管（313）；所述基座（301）与分绳器（312）相对一侧设有左压绳轮机构（314）、右压绳轮机构（315）和钢丝绳护绳圈（318），所述左压绳轮机构（314）和右压绳轮机构（315）通过拉簧（316）和调整杆（317）相连接。

5.根据权利要求4所述的一种风机电控升降器，其特征在于：所述重量传感器（105）为拉力传感器。

6.根据权利要求5所述的一种风机电控升降器，其特征在于：所述支撑框架（100）侧面设有人工扶梯（114）。

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