斗轮机及其防过载控制方法、装置
技术领域
本发明涉及散装物料堆取技术,具体涉及一种斗轮机及其防过载控制方法、装置。
背景技术
斗轮堆取料机(又称斗轮机)是现代化工业中大宗散装物料连续装卸的常用设备,具有极高的作业效率,已广泛应用于港口、码头、冶金、水泥钢铁厂、焦化厂、储煤厂、发电厂等场合的散料(比如矿山、煤、焦炭、砂石)堆取作业。
通常,斗轮堆取料机包括大车机构、斗轮、回转平台、前臂架及回转平台,回转平台可转动地设置在大车机构上,前臂架的一端铰接在回转平台上,另一端与斗轮连接;为使前臂架实现俯仰,回转平台和前臂架之间还设置有俯仰油缸,俯仰油缸的一端与前臂架铰接,俯仰油缸的另一端与回转平台铰接,通过俯仰油缸的伸缩使前臂架上下摆动,进而带动斗轮运动。
在实际生产中,由于堆场内物料类型多样、密度不均匀等问题,在取料时,经常出现斗轮装载量过大的问题,由此引起斗轮机停机故障、生产中断,严重时甚至有斗轮机倾覆的危险。目前,常用的斗轮机构防止过载的方法有:
1)斗轮驱动采用液压马达驱动,当斗轮负载过大时,液压系统溢流,斗轮堵转,防止斗轮过载。
2)斗轮启动机构高速轴采用液力耦合装置。当负载过大时,液力耦合器产生滑差或喷液、斗轮卸载,保护斗轮过载。
3)前臂架支撑系统(钢丝绳或者油缸)设置测力、过载保护系统,当斗轮过载时,臂架载荷增大,控制系统发出停机指令。
但是,对于第一种防过载方式而言,液压系统能耗较大,制造和使用成本高;对于第二种防过载方式而言,液力耦合器防过载性能差,喷液后需要加油;对于第三种防过载方式而言,灵敏度差,控制延时长,安全隐患较大。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的是提出一种更安全、更可靠、成本更低廉的斗轮机的防过载控制方法、装置。在此基础上,本发明还提出一种具有该防过载控制装置的斗轮机。
一方面,本发明提出了一种斗轮机的防过载控制方法,所述斗轮机设置有斗轮、供电设备、变频电机、变频器及控制器,所述供电设备输出的电流经变频器供给变频电机,所述变频器用于调节电流频率并获取变频电机输出的转矩,所述变频电机用于驱动所述斗轮转动,包括以下步骤:
利用所述变频器获取变频电机输出的转矩;
所述控制器接收变频器检测到的转矩,当所述转矩大于第一预定转矩时,所述控制器控制变频器调节电流频率,进而降低变频电机输出的转矩。
进一步地,所述防过载控制方法还包括以下步骤:
当所述转矩小于第一预定转矩时,所述控制器指令变频器控制变频电机的转速恒定在预定转速;和/或,
当所述转矩大于第一预定转矩时,所述变频器控制变频电机降低输出转矩,并控制变频电机输出的转矩恒定在第二预定转矩。
另一方面,本发明还提出了一种斗轮机的防过载控制装置,所述斗轮机设置有斗轮和供电设备,所述斗轮机的防过载控制装置包括变频电机、变频器及控制器,所述供电设备输出的电流经变频器供给变频电机,所述变频器用于调节电流频率并获取变频电机输出的转矩,所述变频电机用于驱动所述斗轮转动;所述控制器接收变频器检测到的转矩,当所述转矩大于第一预定转矩时,所述控制器指令变频器改变电流频率,进而降低变频电机输出的转矩。
进一步地,所述变频电机的输出轴上设置有增量编码器,所述变频器上设置有速度检测模块,所述增量编码器与所述速度检测模块电连接,所述增量编码器和变频器配合用于检测并控制变频电机的转速。
进一步地,当所述转矩小于第一预定转矩时,所述控制器指令变频器控制变频电机的转速恒定在预定转速。
进一步地,当所述转矩大于第一预定转矩时,所述变频器控制变频电机降低输出转矩,并控制变频电机输出的转矩恒定在第二预定转矩。
进一步地,所述变频电机通过传动部件与斗轮连接,所述传动部件设置有极限力矩联轴器。
进一步地,所述极限力矩联轴器传递的转矩大于第三预定转矩时,极限力矩联轴器断开,且第三预定转矩大于第一预定转矩。
进一步地,所述控制器为PLC控制器。
正常作业时,变频电机的转矩与载荷是相匹配的,上述的防过载控制方法、防过载控制装置通过实时检测变频电机输出的转矩,当变频电机输出的转矩大于第一预定转矩时,则说明斗轮机已经或即将过载,此时控制器向变频器发出指令,变频器根据控制器的指令控制变频电机降低输出转矩,从而防止变频电机过载工作。
又一方面,本发明还提出了一种斗轮机,设置有斗轮、供电设备及上述任一项的防过载控制装置。
与现有技术相比,该斗轮机通过设置上述的防过载控制装置可以有效防止过载,进而确保斗轮机安全、平稳运行。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为本发明具体实施例提供的防过载控制装置的电气原理图;
图2为本发明具体实施例的斗轮机的局部结构示意图;
图3为本发明具体实施例的防过载控制方法的流程图。
附图标记说明:
1—供电设备2—变频器3—变频电机4—增量编码器
5—制动器6—极限力矩联轴器7—减速机8—斗轮
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明具体实施例提出的斗轮机设置有大车机构、斗轮5、回转平台、供电设备1、前臂架及回转平台,回转平台可转动地设置在大车机构上,前臂架的一端铰接在回转平台上,另一端与斗轮5连接;为使前臂架实现俯仰,回转平台和前臂架之间还设置有俯仰油缸,俯仰油缸的一端与前臂架铰接,俯仰油缸的另一端与回转平台铰接,通过俯仰油缸的伸缩使前臂架上下摆动,进而带动斗轮5做俯仰运动;为防止斗轮机在堆取料过程中发生过载,该斗轮机还设置有防过载控制装置,如图1所示,防过载控制装置包括变频电机3、变频器2及PLC控制器(图中未示出),供电设备1输出的电流经变频器2供给变频电机3,变频器2用于调节电流频率并获取变频电机3输出的转矩,变频电机3用于驱动斗轮5转动;PLC控制器接收变频器2检测到的转矩,当转矩大于第一预定转矩时,PLC控制器指令变频器2改变电流频率,进而降低变频电机3输出的转矩;为获取变频电机3的参数,可在变频电机3的输出轴上设置增量编码器4,在变频器2上设置速度检测模块,增量编码器4与速度检测模块电连接,增量编码器4和变频器2配合用于检测并控制变频电机3的转速。
正常作业时,变频电机3的转矩与载荷是正相关的,当载荷增大时,变频电机3输出的转矩增大,当载荷减小时,变频电机3输出的转矩减小,但是,如果载荷足够大的话,很容易引起电机过载;为防止过载,上述的防过载控制装置通过实时检测变频电机3输出的转矩,当变频电机3输出的转矩大于第一预定转矩时,则说明斗轮机已经或即将过载,此时PLC控制器向变频器2发出指令,变频器2根据PLC控制器的指令控制变频电机3降低输出转矩,从而防止变频电机3过载工作。
为保证斗轮5在正常作业时(不过载的情况下)匀速运转,当转矩小于第一预定转矩时,变频器2可以控制变频电机3的转速恒定在预定转速,从而保证斗轮机工作平稳、顺畅。
为保证斗轮机平稳应对过载,当转矩大于第一预定转矩时,变频器2可以控制变频电机3降低输出转矩,并控制变频电机3输出的转矩恒定在第二预定转矩;以斗轮5取料为例,当斗轮5铲到巨石,无法前进时,变频电机3仍然保持有输出转矩,这样可以防止斗轮5在外力作用下发生逆转,并且可以保证一旦巨石被搬离,在变频电机3驱使下,斗轮5可以即刻恢复转动。
在进一步地实施例中,变频电机3通过传动部件与斗轮5连接,如图2所示,传动部件包括极限力矩联轴器6和减速机7,极限力矩联轴器6一端与变频电机3的输出轴连接,另一端与减速机7的输入轴连接,减速机7的输出轴与斗轮5连接,变频电机3输出的转矩经极限力矩联轴器6传递至减速机7,经减速机7调整角速度后传递至斗轮5,进而带动斗轮5转动;当极限力矩联轴器6传递的转矩达到第三预定转矩时,极限力矩联轴器6断开,从而切断变频电机3与斗轮5之间的动力传递;这里第三预定转矩可以比第一预定转矩稍小,也可以与第一预定转矩相等,还可以比第一预定转矩稍大;当防过载控制装置损坏或没有起到应有作用,极限力矩联轴器6可以对变频电机3起到二次保护作用。
与现有技术相比,该斗轮机通过设置上述的防过载控制装置可以有效防止过载,进而确保斗轮机安全、平稳运行。
另外,本发明具体实施例还提出了一种斗轮机的防过载控制方法,如图3所示,在具体应用时,主要有以下几个步骤:
S1:启动,启动斗轮机正常工作必须的设备及防过载控制装置;
S2:速度控制,PLC控制器向变频器2发送指令,变频器2根据指令控制变频电机3在预定转速下运转;
S3:实时监控转矩,变频器2根据变频电机3的磁力矩实时获取变频电机3输出的转矩具体可以参考现有技术;
S4:PLC控制器将变频器2获取的转矩与第一预定转矩进行实时对比;
当变频电机3输出的转矩大于或等于第一预定转矩时,进入步骤S5;
当变频电机3输出的转矩小于第一预定转矩时,进入步骤S2;
S5:转矩控制,PLC控制器向变频器2发出指令,变频器2根据指令控制变频电机3稳定在第二预定转矩下工作(当然,第二预定转矩小于第一预定转矩);
S6:实时监控转速,即实时监控变频电机3的转动速度;
S7:PLC控制器将变频电机3的转动速度与预定转速进行对比;
如果变频电机3的转动速度恢复到预定转速,则进入到步骤S2;
如果变频电机3的转动速度低于预定转速,则进入步骤S5。
利用该防过载控制方法控制斗轮机进行作业,当变频电机3出现或即将出现过载时,控制器可以及时降低变频电机3的输出转矩,进而避免过载对斗轮机产生危害,确保斗轮机安全、平稳地进行作业。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。