CN104875751A - 一种综合保护系统及内置该系统的无极绳连续牵引车 - Google Patents

Abstract

本发明提出的综合保护系统，用于包括绞车、张紧装置、梭车、尾轮、轮组、弯道装置和钢丝绳的无极绳连续牵引车，包括：PLC、变频器、语音灯光报警装置、过卷开关装置、速度保护单元、挡车器自动控制单元、自动停车单元和显示单元。本发明还提出了一种内置该系统的无极绳连续牵引车。本发明的综合保护系统及内置该系统的无极绳连续牵引车可实现平稳启动，完成正、反向运行和开、停预警，实现闭锁停车、过卷保护停车和报警多种功能，使牵引车的使用更安全稳定。

Description

一种综合保护系统及内置该系统的无极绳连续牵引车

技术领域

本发明涉及矿用设备技术领域，特别是涉及一种综合保护系统及内置该系统的无极绳连续牵引车。

背景技术

综采工作面设备辅助运输以往一般使用的是小绞车与电瓶车联合运输，需要投入大量的人力、物力，且作业人员安全系数低，事故率高，运输效率低，运行费用高；经过合理设计，在回风巷安装一台无极绳连续牵引车，解决了长距离运输巷道变坡多、拐弯大等问题。是替代传统小绞车接力、对拉运输方式,实现运输整体液压支架和矿井各种设备的一种理想装备。

现有技术的无极绳连续牵引车，主要有以下几大部分构成：

(1)绞车：主要由电机、底座、减速器、滚筒部分、联轴器、电液制动闸、手动制动闸等设备组成；或根据需要配备变频电机或开关磁阻电机，配备减速机,实现无级调速,集成化控制。驱动滚筒、绳径比均达50倍以上,符合MT/998-2006标准要求。绞车是整个系统的动力源,有多种形式,采用机械传动,有双速和无级调速之分，有抛物线单滚筒和绳槽式双滚筒两种型式。

1) 电机：为无极绳绞车提供动力。电动机选用隔爆型三相异步电动机，功率为55～185KW、根据用户需要可配置双速电机或变频电机。

2)底座：由结构件焊接成整体，通过地脚螺栓与基础固定。

3)减速箱：采用硬齿面齿轮。减速箱具有机械变速功能、可实现快慢两种速度、快慢速比在2倍左右。

4)滚筒部分：滚筒部分由小齿轮轴、大齿轮、主轴、卷绳筒及绳衬等组成。

5)联轴器：联轴器用于联结电机和变速箱。

6)制动装置：有电力液压推杆和手动带式二套制动装置。

(2)张紧装置：无极绳运输系统为保证钢丝绳有一定的初张力必须配置张紧装置。该装置可吸收钢丝绳系统由于弹性变形而伸长的部分；同时，可为绞车提供尾张力，保证钢丝绳在卷绳筒绳衬上有较稳定的正压力，促使绞车正常牵引，而不致钢丝绳在卷绳筒上打滑。由于系统用于双向运输，所以系统中设有两组张紧装置。张紧装置有液压张紧和机械张紧等形式，机械张紧装置分三轮和五轮两种型式,根据坡度大小、巷道长短选用。可以选用单绳张紧和双绳张紧。

(3)梭车：用来连接矿车、平板车、材料车等车列的，并具有固定和储存钢丝绳的功能。前后两端是碰头，碰头连接车列。可在梭车前面或后面串列2～4节矿车或2节平板车，运输矸石、支护材料和配件等辅助材料。梭车主要有下列部分组成：车架、储绳筒、锲块、车轮组件等。梭车带防跑车制动装置，当出现断绳等危急情况时制动装置能卡住道轨枕木而使梭车及矿车等负载制动住。梭车上装有储绳轮，可以根据巷道长度随时调整输送距离。

1）车架：梭车车架主要有架体、碰头组成，车架两端是碰头，车轮组件安装在架体上，组成行走机构，起行走和承重作用。

2）储绳筒：梭车安装有一个储绳筒，可储存钢丝绳，以备巷道延深开采或缩短运距之用。收绳时先拔出固定插鞘，再用手把摇转储绳筒，钢丝绳逐渐缠绕于储绳筒上，最后插入固定插销。

3）锲块：梭车前后各有一个锲块，钢丝绳两端穿过锲块，拧紧锲块上的压紧螺栓压紧钢丝绳，收放钢丝绳时只需松开一个锲块，然后把钢丝绳卷入或卷出储绳筒，锲块起固定钢丝绳作用。

(4)尾轮：尾轮固定在运距的终端，支承整个系统的反力，并可随工作面的推进，可方便地移动，以实现运距的变化。在运输支架时，须浇灌水泥基础固定尾轮，其它情况可用锚杆或其它方法固定。尾轮有单尾轮、双尾轮、大尾轮之分。根据实际要求系统布置情况而定。

(5)轮组：为适应起伏变化坡道，本系统设计有轮组，既可防止钢丝绳抬高时车辆掉道，又可避免钢丝绳摩擦巷道底板。包括主压绳轮组、副压绳轮组、托绳轮组及过岔轮组。还有组轮合托轮组和组和压轮组。轮组的固定方法象矿用轨枕一样通过螺栓固定在轨道下沿上。轮组安装数量需根据巷道具体起伏变化程度设置。轮组配置型式，根据系统布置方式确定。

(6)弯道装置(有转弯时需用)：如巷道需要转弯时，需配置专用设计的弯道护轨系统或转向轮组等转弯装置。使用数量可根据巷道转弯时，轨道转弯曲率半径计算确定。

(7)钢丝绳、开关等其他配套电器与材料。

上述现有技术中的无极绳连续牵引车，启动及停车只能通过三联按钮控制绞车电机开或关来进行控制，开停无极绳连续牵引车通过普通声光打点信号器联系。这种操作控制系统启动电流大，运行不稳定，无预警装置，容易发生掉道、断绳。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种设置有保护控制装置，可实现平稳启动，完成正、反向运行和开、停预警，实现闭锁停车、过卷保护停车和报警的综合保护系统及内置该系统的无极绳连续牵引车。

根据本发明实施例的综合保护系统，用于包括绞车、张紧装置、梭车、尾轮、轮组、弯道装置和钢丝绳的无极绳连续牵引车，包括：PLC、变频器、语音灯光报警装置、过卷开关装置、速度保护单元、挡车器自动控制单元、自动停车单元和显示单元。

根据本发明实施例的无极绳连续牵引车，内置综合保护系统，所述综合保护系统包括：PLC、变频器、语音灯光报警装置、过卷开关装置、速度保护单元、挡车器自动控制单元、自动停车单元和显示单元。

另外，根据本发明上述实施例的总额和保护系统还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述语音灯光报警装置包括矿用隔爆兼本质安全型语音灯光报警单元（Ⅱ型）和矿用隔爆兼本质安全型语音灯光报警单元（Ⅲ型），所述矿用隔爆兼本质安全型语音灯光报警单元（Ⅱ型）用于在绞车启动、停止、过卷、急停、超速、欠速或到达卸料点时发出语音提示并广播，所述矿用隔爆兼本质安全型语音灯光报警单元（Ⅲ型）用于牵引车经过时发出“正在行车，不准行人”的警示。

根据本发明的一个实施例，所述过卷开关装置包括车头过卷开关和车尾过卷开关。

根据本发明的一个实施例，所述速度保护单元包括速度传感器，所述速度传感器通过脉冲信号与PLC连接，所述PLC分别与自动停车单元和显示单元连接，所述自动停车单元用于接收PLC的控制对绞车电动机进行停止控制，所述显示单元用于显示速度传感器检测的实时速度。

根据本发明的一个实施例，所述综合保护系统还包括急停控制箱，所述急停控制箱内设置有急停开关和急停语音灯光报警装置。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明实施例的综合保护系统的示意图。

图2是根据本发明实施例的综合保护系统的结构图。

图3是根据本发明实施例的综合保护系统的流程图。

图4是根据本发明实施例一的综合保护系统的触摸屏界面设计图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图来详细描述根据本发明实施例的综合保护系统及内置该系统的无极绳连续牵引车。

如图1和图2所示，根据本发明实施例的综合保护系统，包括：PLC、变频器、语音灯光报警装置、过卷开关装置、速度保护单元、挡车器自动控制单元、自动停车单元和显示单元。

具体地说，PLC控制变频器与显示单元（值得注意的是，本实施例中，显示单元为触摸屏，一方面可用于显示，另一方面可用于参数的输入）：PLC与变频器组合实现绞车运行控制。PLC与触摸屏组合实现绞车实时监控与运行速度、距离的显示，同时，通过触摸屏向PLC发出控制信号。

变频器参数设置：Pr.79=1  Pr.1=50Hz   Pr.2=0Hz   Pr.7=2s   Pr.8=4s   Pr.13=5Hz   Pr.15=10Hz   Pr.16=0.5s   Pr.20=50Hz   Pr.79=3。

变频器的参数改变对应于绞车速度。

下面通过实施例一来解释本发明以PLC为核心对无极绳连续牵引车进行综合保护，主要包括绞车正反转、速度保护、挡车控制、过卷保护、急停控制和语音灯光报警。

其中，在本实施例中，触摸屏界面设计如图4；

触摸屏界面设计参数包括：

正转——X001     反转——X002    点动——X003    停止——X004

急停——X005     速度——D2      距离——D202    

超速设定——D203                 欠速设定——D204

（超欠速）保持时间——D205       卸料点设定——D206

实施例一：

绞车正反转：按下触摸屏上的正转按钮，触摸屏向PLC的X001输入端子发送信号，X001得电，Y001触点得电动作，向变频器的STF端子发送信号，变频器控制绞车电动机正转，绞车正向运行。反之，按下触摸屏上的反转按钮，触摸屏向PLC的X002输入端子发送信号，X002得电，Y002触点得电动作，向变频器的STF端子发送信号，变频器控制绞车电动机反转，绞车反向运行。

速度保护：由安装于压绳装置导绳轮上的速度传感器将转速转换为脉冲信号，通过编码器转换为PLC能识别的数据，PLC通过高速计数器对编码器信号进行计数，由SPD指令得出脉冲信号的频率，借助以下公式计算出绞车的运行距离与速度，然后在显示单元上显示绞车运行的距离、速度。

当前位置：即牵引车与机头的距离，根据下面的公式计算获得

S-当前位置；

脉冲总数—从速度传感器获取的脉冲总数（方波下降沿）

运行速度：即牵引车前进的速度，单位为米/秒，根据下面公式计算获得

 V-运行速度；

每秒脉冲数—单位时间内从速度传感器获取的脉冲数

 D-从动轮转动一圈，钢丝绳（牵引车）走过的距离[5]

速度保护：超速动作值应设定为绞车额定速度的115％；欠速动作值应设定为绞车额定速度85％；绞车额定速度定为1.2m/s，故预设超速动作值为1.38m/s，欠速动作值为1.02m/s。若当前速度高于超速动作值或低于欠速动作值，并保持5秒，则实施速度保护停止功能，绞车电动机运行停止；且超欠速语音灯光报警输出触点动作，进行报警。

过卷开关装置：当绞车到达设定位置，过卷开关内开关闭合，中间继电器K1线圈触点得电,常开触点闭合,PLC的Y001断开,电动机停止运行。车尾过卷开关与该原理相似。

其它各种停止功能类似(即具有停止功能的设备给出一个信号给PLC，PLC处理该信号，PLC 给可逆开关信号,绞车停止运行) 。

急停控制：牵引车沿线每隔100米布置一只信号急停控制箱（内设语音灯光报警装置），通过急停按钮的状态来完成。

语音灯光报警：分为两种，当绞车经过岔道口、弯道、坡度较大的上下坡位置，在这些位置布置的传感器给PLC一个输入信号，PLC的语音提示输出触点动作，传感器附近相应的语音灯光报警装置发出“正在行车，不准行人”的警报；在绞车启动、停止、过卷、急停、超速、欠速或到达卸料点时, 主机都将发出语音提示, 并且通过信号急停控制箱在巷道内广播。语音灯光报警装置循环报警，保持7秒。

 在本实施例中，PLC的输入输出种类如下表：

表1 PLC的输入输出种类

输入点	输出点
		正转按扭X001	变频器STF Y001
反转按扭X002	变频器STR Y002
		急停按钮X005	变频器JOG Y003
停止按钮X004	启动声光告警Y004
		点动按钮X003	停止声光告警Y005
保护用机头过卷开关X017	机头过卷报警Y006
		复位用机头过卷开关X020	机尾过卷报警Y007
机尾过卷开关X021	急停告警Y010
		挡车传感器1 X015	超速报警Y011
挡车传感器2 X016	欠速报警Y012
		速度传感器X006	到达卸料点告警Y013
入岔道口传感器X007	岔道告警Y014
		出岔道口传感器X010	弯道告警Y015
入弯道传感器X011	上下坡告警Y016
		出弯道传感器X012	自动控制电动挡车器Y017
上坡点传感器X013
		下坡点传感器X014

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征 “上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种综合保护系统，用于包括绞车、张紧装置、梭车、尾轮、轮组、弯道装置和钢丝绳的无极绳连续牵引车，其特征在于，包括：PLC、变频器、语音灯光报警装置、过卷开关装置、速度保护单元、挡车器自动控制单元、自动停车单元和显示单元。

2.根据权利要求1所述的一种综合保护系统，其特征在于，所述语音灯光报警装置包括矿用隔爆兼本质安全型语音灯光报警单元（Ⅱ型）和矿用隔爆兼本质安全型语音灯光报警单元（Ⅲ型），所述矿用隔爆兼本质安全型语音灯光报警单元（Ⅱ型）用于在绞车启动、停止、过卷、急停、超速、欠速或到达卸料点时发出语音提示并广播，所述矿用隔爆兼本质安全型语音灯光报警单元（Ⅲ型）用于牵引车经过时发出“正在行车，不准行人”的警示。

3.根据权利要求1所述的一种综合保护系统，其特征在于，所述过卷开关装置包括车头过卷开关和车尾过卷开关。

4.根据权利要求1所述的一种综合保护系统，其特征在于，所述速度保护单元包括速度传感器，所述速度传感器通过脉冲信号与PLC连接，所述PLC分别与自动停车单元和显示单元连接，所述自动停车单元用于接收PLC的控制对绞车电动机进行停止控制，所述显示单元用于显示速度传感器检测的实时速度。

5.根据权利要求1所述的一种综合保护系统，其特征在于，所述综合保护系统还包括急停控制箱，所述急停控制箱内设置有急停开关和急停语音灯光报警装置。

6.一种无极绳连续牵引车，内置综合保护系统，其特征在于，所述综合保护系统包括：PLC、变频器、语音灯光报警装置、过卷开关装置、速度保护单元、挡车器自动控制单元、自动停车单元和显示单元。

7.根据权利要求6所述的一种无极绳连续牵引车，其特征在于，所述语音灯光报警装置包括矿用隔爆兼本质安全型语音灯光报警单元（Ⅱ型）和矿用隔爆兼本质安全型语音灯光报警单元（Ⅲ型），所述矿用隔爆兼本质安全型语音灯光报警单元（Ⅱ型）用于在绞车启动、停止、过卷、急停、超速、欠速或到达卸料点时发出语音提示并广播，所述矿用隔爆兼本质安全型语音灯光报警单元（Ⅲ型）用于牵引车经过时发出“正在行车，不准行人”的警示。

8.根据权利要求6所述的一种无极绳连续牵引车，其特征在于，所述过卷开关装置包括车头过卷开关和车尾过卷开关。

9.根据权利要求6所述的一种无极绳连续牵引车，其特征在于，所述速度保护单元包括速度传感器，所述速度传感器通过脉冲信号与PLC连接，所述PLC分别与自动停车单元和显示单元连接，所述自动停车单元用于接收PLC的控制对绞车电动机进行停止控制，所述显示单元用于显示速度传感器检测的实时速度。

10.根据权利要求6所述的一种无极绳连续牵引车，其特征在于，所述综合保护系统还包括急停控制箱，所述急停控制箱内设置有急停开关和急停语音灯光报警装置。