CN105317551A - 防爆柴油机报警保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防爆柴油机报警保护装置，包括电气箱和置于电气箱内部的控制单元，所述控制单元包括中央处理单元，压力传感器、温度传感器、转速传感器和按键与中央处理单元连接，当压力传感器、温度传感器、或转速传感器检测到的值超过报警阈值时，中央处理单元驱动报警单元发出报警提示；中央处理单元内设置有强制启动保护模块、低温启动保护模块和飞车保护模块。本发明使得防爆柴油机安全性大幅提高。

Description

防爆柴油机报警保护装置

技术领域

本发明属于电气领域，特别涉及一种防爆柴油机报警保护装置。

背景技术

在防爆柴油机控制系统中，因操作者长时间强制起动马达、频繁起动、频繁点动马达、发动机起动后没有及时断开起动马达等错误操作方法，很可能导致起动马达过热而损坏。目前，对柴油机起动马达的保护主要是通过继电器和延时继电器来实现的，然而，继电器控制保护的方式线路过于复杂，一定程度上增加了故障点，己无法适应日趋智能化的工程机械行业。柴油机飞车是一种常见的故障，柴油机飞车是指柴油机失去控制，转速迅速增高，超过标定运转速的110％以上。与此同时，由于转速突升，柴油机燃烧噪声、空气噪声和机械噪声均迅速增大，并柴油机惯性力的不平衡大大增加，使得柴油机振动急剧增加。此外，柴油机飞车也容易造成机件的损坏，如连杆螺栓断裂，打坏缸盖、机身、活塞等零件，曲轴平衡块和调速器飞锤甩出，飞轮破裂等，危及人身安全。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种防爆柴油机报警保护装置。

一种防爆柴油机报警保护装置，包括电气箱和置于电气箱内部的控制单元；

所述电气箱1的前端安设人机界面5、箱体支架3、按键4和把手2，后端设有传感器信号和控制信号的连接口，人机界面5与电气箱内的控制单元相连，人机界面5实时显示柴油机的水温、油压、和报警信息，按键4与电气箱内的控制单元连接，通过按键设定控制单元的报警参数，电气箱1通过支架3安装于防爆控制箱内；

所述控制单元包括中央处理单元，压力传感器、温度传感器、转速传感器和按键4与中央处理单元连接，当压力传感器、温度传感器、或转速传感器检测到的值超过报警阈值时，中央处理单元驱动报警单元发出报警提示；

中央处理单元包括分别与中央处理器相连接的输入单元，输出单元，中央处理单元内设置有强制启动保护模块、低温启动保护模块和飞车保护模块；点火锁、温度传感器、压力传感器和转速传感器都与可编程控制器的输入单元相连接，报警单元、电磁阀和人机界面分别与可编程控制器的输出单元相连接；

所述强制起动保护模块中设置有发动机起动转速R1和强制起动时间T1，当中央处理单元接收到点火锁传来的起动信号后，强制起动保护模块开始计时，当起动时间到达强制起动保护模块中设定的强制起动时间T1，且转速传感器测得的发动机转速小于起动转速R1，则强制起动保护模块通过输出单元发出保护信号断开继电器KA，强制关闭起动电机；

所述低温保护模块内设置有安全起动温度T，低温保护模块接收温度传感器检测到的温度信号，当检测到的温度低于安全起动温度T时，则低温起动保护模块发送保护指令给中央处理单元，中央处理单元不响应点火锁发出的起动信号；

所述飞车保护模块与转速传感器连接，转速传感器通过检测柴油机曲轴的信号获取转速信号，飞车保护模块接收转速信号，将转速信号转换为电压信号，当检测到的电压值超过设定电压后输出控制信号至设置于连接柴油机油箱和柴油机油泵的供油管路上的电磁阀，关闭所述电磁阀。

本发明的有益效果是：利用可编程控制器取代了传统的继电器控制方式，线路简单，故障率低，只需在可编程控制器中编制相应的程序和设置运行参数即可实现较为复杂的保护方式；对柴油机运行过程中的温度、机油压力、转速信号进行收集，通过PLC计算后进行控制输出和系统保护，该装置可以对柴油机在运行过程中出现的超温、超速、低油压起到报警和自动停机的目的；执行单元，设于连接柴油机油箱和柴油机油泵的供油管路，根据所述控制信号控制所述供油管路的通断。与现有技术相比，本发明提供的柴油机防飞车保护装置能够实时对柴油机的运行工况进行监控，执行单元直接作用于柴油机的供油管路，并不依赖于燃油系统对喷油量的控制，结构简单，工作可靠。

附图说明

图1是本发明电气箱的结构示意图；

图2是控制单元的的结构示意图；

图3是中央处理单元的结构示意图；

图4是飞车保护模块的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，使本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

请参阅图1，本发明的防爆柴油机报警保护装置包括电气箱和置于电气箱内部的控制单元。电气箱1的前端安设人机界面5、箱体支架3和把手2，后端设有传感器信号、控制输出的连接口，人机界面5与箱内的控制装置相连，实时显示柴油机的水温、油压、报警信息等，通过按键4可方便设定/修改各报警参数，电气箱1通过支架3安装于防爆控制箱内。

图2为控制单元的结构示意图，控制单元包括中央处理单元，中央处理单元可以采用PLC等，电源采用24V直流，其工作原理是运用PLC监控柴油机的性能参数，对柴油机运行过程中的温度、机油压力、转速信号进行收集，通过PLC计算后进行控制输出和系统保护，可以对柴油机在运行过程中出现的超温、超速(飞车)、低油压起到报警和自动停机的目的。

通过按键4可设置报警参数，当系统检测数值超过报警阈值时，PLC会报警提示，驱动报警单元发出声光报警。当转速传感器检测到的转速值超过正常值时，系统会报警提示，并且PLC驱动电磁阀关闭，切断柴油机的供油管路，使得柴油机断油停机。

控制单元还对柴油机进行起动保护，具体而言，起动保护系统包括点火锁，起动电机，中央处理单元，与中央处理单元相连接的温度传感器、转速传感器和人机界面，点火锁、起动马达分别与中央处理单元相连接。人机界面进一步通过安装所述柴油机的车辆上的CAN总线与中央处理单元进行数据通信。

中央处理单元以PLC为核心，如图3所示，中央处理单元包括分别与中央处理器相连接的输入单元，输出单元，中央处理单元内设置有强制启动保护模块、频繁启动保护模块、低温启动保护模块和飞车保护模块；点火锁、温度传感器和转速传感器都与可编程控制器的输入单元相连接，起动电机和人机界面分别与可编程控制器的输出单元相连接。

如图2所示，发动机起动时，驾驶者按下点火锁，起动信号通过输入单元传输到可编程控制器，可编程控制器由输出单元控制输出继电器KA吸合，KA的常开点触点KA’闭合使接触器KM吸合，KM常开触点KM’闭合，起动电机通电起动，带动柴油发动机转动。

强制起动保护模块中设置有强制起动时间T1，发动机起动转速R1，频繁起动保护模块中设置有起动失败次数n和安全起动间隔时间t1～tn’低温起动保护模块中设置有安全起动温度T，飞车保护模块中设置有超速转速R2。

1.发动机起动成功后及时断开起动电机

在强制起动保护模块中设置有发动机起动转速R1。当操作者按下点火锁时，起动信号通过可编程控制器控制起动电机起动，起动电机带动发动机转动，转速传感器对发动机的转速进行实时检测并将转速通过输入单元传输给可编程控制器。当转速传感器测得的发动机转速超过设置的发动机起动转速R1时，则可编程控制器判断发动机已经起动成功，可编程控制器通过输出单元发送信号断开继电器KA，关闭起动电机，并通过CAN总线在人机界面上显示发动机起动信息。

2.对强制起动的保护

在强制起动保护模块中还设置有强制起动时间T1。可编程控制器接收到点火锁传来的起动信号，强制起动保护模块开始计时，当起动时间到达强制起动保护模块中设定的强制起动时间T1，且转速传感器测得的发动机转速始终没有超过发动机起动转速R1，即发动机未能起动成功，则强制起动保护模块向中央处理器发送长时间强制起动保护指令，可编程控制器接收到保护指令后，通过输出单元发出保护信号断开继电器KA，强制关闭起动电机，并通过CAN总线在人机界面上显示相应的错误信息。

3.对频繁起动的保护

在频繁起动保护模块中设置有起动失败次数n和安全起动间隔时间t卜tn。当操作者按下点火锁后，发动机在设定的强制起动时间T1内未达到发动机起动转速R1，没有起动成功，则中央处理器在频繁起动保护模块中记录发动机第1次起动失败，同时频繁起动保护模块中的安全起动间隔时间t1开始计时，并且发送频繁起动保护指令给中央处理器使其在安全起动间隔时间tn内不对点火锁发出的起动信号作出响应，操作者必须等安全起动间隔时间tn走完以后才能再次尝试起动发动机。安全起动间隔时间tn走完以后，从而保证在各种状况下对操作频繁起动电机的保护。

4.对发动机低温起动的保护

在低温起动保护模块中设置有安全起动温度T。当气温过低时，发动机不进行预热而强制起动会增加气缸的磨损，减小发动机的寿命。因此，为了防止发动机低温起动，由温度传感器检测发动机进气口的温度，并将温度信号通过可编程控制器的输入单元传输给中央处理器，低温起动保护模块与设置的安全起动温度T进行比较，若发动机进气口温度低于设置的安全起动温度T，则低温起动保护模块发送保护指令给中央处理器，可编程控制器不响应点火锁发出的起动信号，并通过人机界面进行显示报警信息，同时发出信号控制发动机进行预热直至发动机进气口的温度超过安全起动温度T。

5.对飞车的保护

请参考图4，图4为本发明所提供的柴油机防飞车保护模块的工作原理示意图。飞车保护模块包括检测单元所述检测单元通过检测柴油机曲轴的信号获取转速信号，还包括控制单元，控制单元接收转速信号，将转速信号转换为电压信号，并根据电压信号，输出控制信号至执行单元，执行单元设于连接柴油机油箱和柴油机油泵的供油管路，根据控制单元输出的控制信号控制所述供油管路的通断。当检测到的电压超过设定电压时PLC发出控制信号关闭电磁阀，切断供油管路，发动机停车，实现飞车保护。本发明所提供的柴油机防飞车保护模块能够实时对柴油机的运行工况进行监控，执行单元直接作用于柴油机的供油管路，不依赖于燃油系统对喷油量的控制，就可防止柴油机飞车，结构简单，工作可靠。

在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是以上描述仅是本发明的较佳实施例而己，本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (1)

1.一种防爆柴油机报警保护装置，包括电气箱和置于电气箱内部的控制单元，其特征在于：

所述电气箱(1)的前端安设人机界面(5)、箱体支架(3)、按键(4)和把手(2)，后端设有传感器信号和控制信号的连接口，人机界面(5)与电气箱内的控制单元相连，人机界面(5)实时显示柴油机的水温、油压、和报警信息，按键(4)与电气箱内的控制单元连接，通过按键设定控制单元的报警参数，电气箱(1)通过支架(3)安装于防爆控制箱内；

所述控制单元包括中央处理单元，压力传感器、温度传感器、转速传感器和按键(4)与中央处理单元连接，当压力传感器、温度传感器、或转速传感器检测到的值超过报警阈值时，中央处理单元驱动报警单元发出报警提示；

中央处理单元包括分别与中央处理器相连接的输入单元，输出单元，中央处理单元内设置有强制启动保护模块、低温启动保护模块和飞车保护模块；点火锁、温度传感器、压力传感器和转速传感器都与中央处理单元的输入单元相连接，报警单元、电磁阀和人机界面分别与中央处理单元的输出单元相连接；

所述强制起动保护模块中设置有发动机起动转速R1和强制起动时间T1，当中央处理单元接收到点火锁传来的起动信号后，强制起动保护模块开始计时，当起动时间到达强制起动保护模块中设定的强制起动时间T1，且转速传感器测得的发动机转速小于起动转速R1，则强制起动保护模块通过输出单元发出保护信号断开继电器KA，强制关闭起动电机；

所述低温保护模块内设置有安全起动温度T，低温保护模块接收温度传感器检测到的温度信号，当检测到的温度低于安全起动温度T时，则低温起动保护模块发送保护指令给中央处理单元，中央处理单元不响应点火锁发出的起动信号；

所述飞车保护模块与转速传感器连接，转速传感器通过检测柴油机曲轴的信号获取转速信号，飞车保护模块接收转速信号，将转速信号转换为电压信号，当检测到的电压值超过设定电压后输出控制信号至设置于连接柴油机油箱和柴油机油泵的供油管路上的电磁阀，关闭所述电磁阀。