CN105947596B - 一种下运式皮带输送机防飞车保护系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种下运式皮带输送机防飞车保护系统及方法，该保护系统包括用于制动平行安装在下运倾斜面上的皮带输送机运行的阻尼装置、用于带动所述阻尼装置动作的液压执行子系统和用于实时检测并控制皮带输送机运行状态的控制子系统，安装操作便捷；该保护方法包括步骤：一、皮带输送机工况信息的实时获取及获取信息的存储和同步上传；二、皮带输送机中电机转速的分析处理；三、判断所述电网供电模块是否断电；四、控制皮带输送机间歇制动减速；五、控制皮带输送机停机。本发明设计新颖，可检测并控制皮带输送机飞车现象，且能在发生断电故障下保护皮带输送机平稳停机，避免断电时，因为物料自重导致皮带输送机飞车，使用效果好。
Description
技术领域
本发明属于皮带输送机保护技术领域，具体涉及一种下运式皮带输送机防飞车保护系统及方法。
背景技术
下运式皮带输送机是煤矿生产中的一种重要的运输设备，其可靠平稳运行对保证矿井正常、安全、高效生产有着重要的意义。当下运带式输送机在运行中需要停车、遭遇突发停电故障或因负载过大导致出现“飞车”现象的时候时，此时输送机便工作在一种非常危险的工况下，极易造成安全事故，目前，解决这种问题主要有三种方式：第一种方式液压制动系统；第二种方式是电磁制动系统；第三种方式是阻尼板制动系统。以上三种方式都只能解决制动问题，还没有完全解决“飞车”现象。缺乏对于皮带输送机中运行速度的控制调节；另外，当外部电源发生故障导致断电时，由于物料自身重力以及运行惯性比较大，导致皮带输送机还在运转造成“飞车”现象，而以上三种方式都处于失效状态，无法工作。因此，现如今缺少一种结构简单、体积小、成本低、设计合理、响应快的下运式皮带输送机防飞车保护系统及方法，可检测并控制皮带输送机飞车现象，且能在发生断电故障下保护皮带输送机平稳停机，避免断电时，因为物料自重导致皮带输送机飞车。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种下运式皮带输送机防飞车保护系统，其设计新颖合理，结构简单，安装布设简便且投入成本低，通过液压执行子系统带动阻尼装置进行机械式制动，操作简单。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种下运式皮带输送机防飞车保护系统，包括用于制动平行安装在下运倾斜面上的皮带输送机运行的阻尼装置、用于带动所述阻尼装置动作的液压执行子系统和用于实时检测并控制皮带输送机运行状态的控制子系统，其特征在于：所述阻尼装置包括安装在皮带输送机两侧的安装架和固定安装在两个安装架之间的安装板，安装板平行设置在皮带输送机的顶皮带和底皮带之间，安装板的底面上安装有与底皮带平行的上阻尼装置，上阻尼装置的高度小于安装板与底皮带之间的距离，底皮带的外侧安装有与上阻尼装置相配合的下阻尼装置；
所述液压执行子系统包括液压缸、油箱和为液压缸输送液压油的液压管路，以及安装在所述液压管路上为液压缸提供动力的主动执行单元和辅助执行单元，所述主动执行单元包括液压泵，液压泵通过第一单向阀和电磁换向阀与液压缸连通，所述辅助执行单元包括液压蓄能器，液压蓄能器通过第二单向阀与液压缸连通；
所述阻尼装置还包括用于垂直安装液压缸的液压缸底座，液压缸底座通过角钢倾斜安装在下运倾斜面上，下阻尼装置的底部与液压缸的柱塞端连接；
所述控制子系统包括工控机、供电单元和与工控机实时进行通信的皮带输送机监测终端，所述皮带输送机监测终端包括PLC模块以及与PLC模块相接的存储器和用于控制操作皮带输送机运行的触摸屏，PLC模块的输入端接有用于实时检测供电单元供电状态的相电压检测模块、安装在皮带输送机上用于实时检测皮带输送机中电机转速的激光位移传感器和用于实时检测所述液压管路压力的压力检测仪，PLC模块的输出端接有用于制动皮带输送机停机的液压闸瓦制动器，供电单元包括电网供电模块和UPS备用电源；
PLC模块通过液压泵驱动器与液压泵连接，电磁换向阀与PLC模块的输出端连接且由PLC模块控制。
上述的一种下运式皮带输送机防飞车保护系统，其特征在于：所述电磁换向阀为三位四通电磁阀，所述三位四通电磁阀的进油口为三位四通电磁阀的P端口，所述三位四通电磁阀的回油口为三位四通电磁阀的T端口，所述三位四通电磁阀的第一工作口为三位四通电磁阀的A端口，所述三位四通电磁阀的第二工作口为三位四通电磁阀的B端口。
上述的一种下运式皮带输送机防飞车保护系统，其特征在于：所述液压管路包括安装在所述三位四通电磁阀的P端口上的主进油管、安装在所述三位四通电磁阀的T端口上的主回油管、安装在所述三位四通电磁阀的A端口与液压缸的下油口之间的第一输送油管和安装在所述三位四通电磁阀的B端口与液压缸的上油口之间的第二输送油管，所述主进油管上设置有与所述主进油管连通的溢流管，液压泵和第一单向阀安装在所述主进油管上，所述第一输送油管上设置有与所述第一输送油管连通的辅助进油管，所述辅助进油管与所述主进油管连通，液压蓄能器和第二单向阀安装在所述辅助进油管上，所述第二输送油管上设置有与所述第二输送油管连通的辅助回油管。
上述的一种下运式皮带输送机防飞车保护系统，其特征在于：所述主动执行单元还包括安装在所述主进油管上且分别位于液压泵前后的粗滤油器和精细滤油器，以及安装在所述溢流管上的溢流阀，溢流阀与PLC模块的输出端连接且由PLC模块控制；所述辅助执行单元还包括安装在所述辅助进油管上且位于液压蓄能器与第二单向阀之间的第一电磁开关阀，以及安装在所述辅助回油管上的第二电磁开关阀，第一电磁开关阀和第二电磁开关阀均与PLC模块的输出端连接且由PLC模块控制。
上述的一种下运式皮带输送机防飞车保护系统，其特征在于：所述液压缸底座与下运倾斜面的安装夹角为20°～45°。
同时，本发明还公开了一种方法步骤简单、设计合理、可检测并控制皮带输送机飞车现象、且能在发生断电故障下保护皮带输送机平稳停机，避免断电时，因为物料自重导致皮带输送机飞车的下运式皮带输送机防飞车保护的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤一、皮带输送机工况信息的实时获取及获取信息的存储和同步上传：激光位移传感器对皮带输送机中电机的转速进行实时检测并将检测到的转速信息输出给PLC模块，相电压检测模块对所述电网供电模块的电压信号进行实时检测并将检测到的电压信号输出给PLC模块，皮带输送机中电机的转速和所述电网供电模块的电压信号均通过PLC模块存储在存储器中并同步上传至工控机；
步骤二、皮带输送机中电机转速的分析处理：所述工控机按照预先设定的分析处理频率且按照时间先后顺序对各分析处理时刻获取的皮带输送机中电机转速进行实时分析处理，得到各分析处理时刻的皮带输送机中电机转速；
所述工控机对任一个分析处理时刻获取的皮带输送机中电机转速进行分析处理时，过程如下：
步骤201、根据公式计算此时刻皮带输送机中电机的同步转速n0，其中，Δt为一个分析处理时刻皮带输送机中电机转速的采样时间，ΔL为一个分析处理时刻激光位移传感器获取的皮带输送机运行位移，R为皮带输送机滚筒的半径；
步骤202、根据公式计算皮带输送机中电机的临界转速n'，其中，nN为所述电机的额定转速，λ为所述电机的过载倍数；
步骤203、判断皮带输送机是否飞车：所述工控机根据步骤202中计算得到的此刻皮带输送机中电机的临界转速n'判断此刻是否进出飞车保护动作：当皮带输送机中电机的同步转速n0超过皮带输送机中电机的临界转速n'时，说明此时皮带输送机飞车，执行步骤三；否则，返回步骤201，对下一个分析处理时刻获取的皮带输送机中电机转速进行分析处理；
步骤三、判断所述电网供电模块是否断电：所述工控机根据步骤一中相电压检测模块检测的电压信号得到所述电网供电模块是否断电信息：当相电压检测模块检测到电压信号正常时，执行步骤四；否则，当相电压检测模块检测所述电网供电模块断电时，执行步骤五；
步骤四、控制皮带输送机间歇制动减速，具体过程如下：
步骤401、所述三位四通电磁阀的位选及液压泵的驱动：所述PLC模块按照预先设定的控制周期对所述三位四通电磁阀进行位选，同时PLC模块通过液压泵驱动器驱动液压泵抽取油箱中的所述液压油；
所述位选结果包括所述三位四通电磁阀的滑阀处于左位、中位和右位，其中，所述三位四通电磁阀的滑阀处于左位时，所述三位四通电磁阀中的P端口与所述三位四通电磁阀中的A端口通且所述三位四通电磁阀中的T端口与所述三位四通电磁阀中的B端口通；所述三位四通电磁阀的滑阀处于中位时，所述三位四通电磁阀中的P端口与所述三位四通电磁阀中的A端口或B端口均不通；所述三位四通电磁阀的滑阀处于右位时，所述三位四通电磁阀中的P端口与所述三位四通电磁阀中的B端口通且所述三位四通电磁阀中的T端口与所述三位四通电磁阀中的A端口通；
步骤402、下阻尼装置的伸出：PLC模块控制所述三位四通电磁阀的滑阀处于左位，液压泵将抽取油箱中的所述液压油经所述主进油管和所述第一输送油管输送进液压缸的下油口，液压缸内的液压油经所述第二输送油管和所述主回油管回到油箱中，此时液压缸的柱塞伸出带动下阻尼装置伸出与上阻尼装置配合制动皮带输送机，PLC模块控制所述三位四通电磁阀的滑阀处于中位，并保持所述三位四通电磁阀的滑阀处于中位的时间为T0，其中，T0为预先设定的中位保持时间且T0＝3s～5s；
步骤403、下阻尼装置的收回：PLC模块控制所述三位四通电磁阀的滑阀处于右位，液压泵将抽取油箱中的所述液压油经所述主进油管和所述第二输送油管输送进液压缸的上油口，液压缸内的液压油经所述第一输送油管和所述主回油管回到油箱中，此时液压缸的柱塞收回带动下阻尼装置收回，并保持所述三位四通电磁阀的滑阀处于中位的时间为T0；
步骤404、返回步骤二，分析处理皮带输送机中电机转速；
步骤五、控制皮带输送机停机：工控机通过PLC模块控制供电单元切换为所述UPS备用电源供电，PLC模块发出指令控制液压闸瓦制动器、第一电磁开关阀和第二电磁开关阀工作，控制液压闸瓦制动器和所述辅助执行单元同时制动皮带输送机直至皮带输送机停机；
其中，所述UPS备用电源不为所述三位四通电磁阀供电，所述三位四通电磁阀停止工作，所述辅助执行单元中的第一电磁开关阀和第二电磁开关阀处于开位，液压蓄能器将液压蓄能器中的液压油经所述辅助进油管输送进液压缸的下油口，液压缸内的液压油经所述辅助回油管回到油箱中，此时液压缸的柱塞伸出带动下阻尼装置伸出与上阻尼装置配合制动皮带输送机并保持柱塞伸出状态。
上述的方法，其特征在于：步骤401中液压泵进行抽取油箱中的所述液压油时，所述存储器中需预先存储所述主进油管承受压力阈值，压力检测仪实时检测所述主进油管上的压力并通过PLC模块与存储器中需预先存储所述主进油管承受压力阈值进行比较，当压力检测仪实时检测所述主进油管上的压力小于压力阈值时，溢流阀处于关位；当压力检测仪实时检测所述主进油管上的压力超过压力阈值时，PLC模块控制溢流阀处于开位对所述主进油管泄压。
上述的方法，其特征在于：步骤四中所述电网供电模块为相电压检测模块、激光位移传感器、触摸屏、压力检测仪、PLC模块、液压泵、电磁换向阀和溢流阀供电。
上述的方法，其特征在于：步骤五中所述UPS备用电源为PLC模块、液压闸瓦制动器、第一电磁开关阀和第二电磁开关阀供电。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明采用的下运式皮带输送机防飞车保护系统通过设置与下运倾斜面保持一定夹角的液压缸底座，将液压缸垂直安装在液压缸底座上，通过将下阻尼装置安装在液压缸的柱塞端，减少皮带下运时对液压缸的柱塞造成的冲击，使用效果好，便于推广使用。
2、本发明采用的下运式皮带输送机防飞车保护系统通过设置三位四通电磁阀对液压油的输送路线进行改变，采用一个液压泵实现液压缸的往复运动，同时，设置辅助执行单元，为液压缸提供动力，保证在发生断电故障下保护皮带输送机平稳停机，可靠稳定，使用效果好。
3、本发明采用的下运式皮带输送机防飞车保护方法设计新颖合理，通过皮带输送机的同步转速判断皮带输送机是否发生飞车，进一步通过相电压检测模块检测外部的电网供电模块判断电网供电模块是否发生断电故障，保护皮带输送机平稳停机，避免断电时，因为物料自重导致皮带输送机飞车，实用性强。
4、本发明采用的下运式皮带输送机防飞车保护方法步骤简单，设计合理且实现方便，投入成本低。
综上所述，本发明设计新颖合理，结构简单，可检测并控制皮带输送机飞车现象，且能在发生断电故障下保护皮带输送机平稳停机，避免断电时，因为物料自重导致皮带输送机飞车，使用效果好，便于推广使用。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明下运式皮带输送机防飞车保护系统中阻尼装置与液压缸的安装结构示意图。
图2为本发明下运式皮带输送机防飞车保护系统中液压执行子系统的安装结构示意图。
图3为本发明下运式皮带输送机防飞车保护系统的电路原理框图。
图4为本发明下运式皮带输送机防飞车保护方法的流程框图。
附图标记说明:
1—下运倾斜面；2—皮带输送机；3—底皮带；
4—安装架；5—安装板；6-1—上阻尼装置；
6-2—下阻尼装置；7—液压缸；8—液压缸底座；
9—粗滤油器；10—液压泵；11—精细滤油器；
12—第一单向阀；13—第一电磁开关阀；14—第二单向阀；
15—液压蓄能器；16—溢流阀；17—电磁换向阀；
18—第二电磁开关阀；19—油箱；20—液压泵驱动器；
21—供电单元；22—工控机；23—液压闸瓦制动器；
24-1—PLC模块；24-2—相电压检测模块；
24-3—激光位移传感器；24-4—触摸屏；
24-5—压力检测仪；24-6—存储器。
具体实施方式
如图1、图2和图3所示，本发明所述的一种下运式皮带输送机防飞车保护系统，包括用于制动平行安装在下运倾斜面1上的皮带输送机2运行的阻尼装置、用于带动所述阻尼装置动作的液压执行子系统和用于实时检测并控制皮带输送机2运行状态的控制子系统；
所述阻尼装置包括安装在皮带输送机2两侧的安装架4和固定安装在两个安装架4之间的安装板5，安装板5平行设置在皮带输送机2的顶皮带和底皮带3之间，安装板5的底面上安装有与底皮带3平行的上阻尼装置6-1，上阻尼装置6-1的高度小于安装板5与底皮带3之间的距离，底皮带3的外侧安装有与上阻尼装置6-1相配合的下阻尼装置6-2；
所述液压执行子系统包括液压缸7、油箱19和为液压缸7输送液压油的液压管路，以及安装在所述液压管路上为液压缸7提供动力的主动执行单元和辅助执行单元，所述主动执行单元包括液压泵10，液压泵10通过第一单向阀12和电磁换向阀17与液压缸7连通，所述辅助执行单元包括液压蓄能器15，液压蓄能器15通过第二单向阀14与液压缸7连通；
所述阻尼装置还包括用于垂直安装液压缸7的液压缸底座8，液压缸底座8通过角钢倾斜安装在下运倾斜面1上，下阻尼装置6-2的底部与液压缸7的柱塞端连接；
所述控制子系统包括工控机22、供电单元21和与工控机22实时进行通信的皮带输送机监测终端，所述皮带输送机监测终端包括PLC模块24-1以及与PLC模块24-1相接的存储器24-6和用于控制操作皮带输送机2运行的触摸屏24-4，PLC模块24-1的输入端接有用于实时检测供电单元21供电状态的相电压检测模块24-2、安装在皮带输送机2上用于实时检测皮带输送机2中电机转速的激光位移传感器24-3和用于实时检测所述液压管路压力的压力检测仪24-5，PLC模块24-1的输出端接有用于制动皮带输送机2停机的液压闸瓦制动器23，供电单元21包括电网供电模块和UPS备用电源；
PLC模块24-1通过液压泵驱动器20与液压泵10连接，电磁换向阀17与PLC模块24-1的输出端连接且由PLC模块24-1控制。
本实施例中，所述液压缸底座8与下运倾斜面1的安装夹角为20°～45°。
需要说明的是，将液压缸7垂直安装在液压缸底座8上，通过将下阻尼装置6-2安装在液压缸7的柱塞端，由于液压缸底座8与下运倾斜面1的安装夹角为20°～45°，使得液压缸7与底皮带3运行的方向夹角小于90°，缓解底皮带3上行时对液压缸7的柱塞造成的冲击。
实际使用中，下阻尼装置6-2为平板结构且下阻尼装置6-2保持与底皮带3平行，上阻尼装置6-1与底皮带3接触的端面也为平板结构与下阻尼装置6-2进行配合制动皮带输送机2，当皮带输送机2运行正常时，上阻尼装置6-1和下阻尼装置6-2分别设置在底皮带3的上下两侧且均与底皮带3保持一定的间距不接触；当皮带输送机2发生飞车现象时，所述液压执行子系统带动下阻尼装置6-2向着底皮带3伸出，接触底皮带3并且将底皮带3上推至上阻尼装置6-1，实现皮带输送机2的制动。
需要说明的是，根据实际下阻尼装置6-2的重量，液压缸底座8上安装的液压缸7的数量为一个或多个，一个或多个液压缸7等间距布设在液压缸底座8上并同步工作带动下阻尼装置6-2上下移动。
实际使用过程中，油箱19中的液压油可循环利用，为了保证液压缸7供油质量优良，在液压泵10的前端设置粗滤油器9对油箱19中的液压油进行粗过滤，在液压泵10的后端设置精细滤油器11对液压泵10输出的液压油进行精细过滤，保证液压缸7的用油质量，延长液压缸7的使用寿命。
实际使用中，PLC模块24-1通过无线或有线的方式与工控机22进行通信。
如图2所示，本实施例中，所述电磁换向阀17为三位四通电磁阀，所述三位四通电磁阀的进油口为三位四通电磁阀的P端口，所述三位四通电磁阀的回油口为三位四通电磁阀的T端口，所述三位四通电磁阀的第一工作口为三位四通电磁阀的A端口，所述三位四通电磁阀的第二工作口为三位四通电磁阀的B端口。
本实施例中，所述液压管路包括安装在所述三位四通电磁阀的P端口上的主进油管、安装在所述三位四通电磁阀的T端口上的主回油管、安装在所述三位四通电磁阀的A端口与液压缸7的下油口之间的第一输送油管和安装在所述三位四通电磁阀的B端口与液压缸7的上油口之间的第二输送油管，所述主进油管上设置有与所述主进油管连通的溢流管，液压泵10和第一单向阀12安装在所述主进油管上，所述第一输送油管上设置有与所述第一输送油管连通的辅助进油管，所述辅助进油管与所述主进油管连通，液压蓄能器15和第二单向阀14安装在所述辅助进油管上，所述第二输送油管上设置有与所述第二输送油管连通的辅助回油管。
本实施例中，所述主动执行单元还包括安装在所述主进油管上且分别位于液压泵10前后的粗滤油器9和精细滤油器11，以及安装在所述溢流管上的溢流阀16，溢流阀16与PLC模块24-1的输出端连接且由PLC模块24-1控制；所述辅助执行单元还包括安装在所述辅助进油管上且位于液压蓄能器15与第二单向阀14之间的第一电磁开关阀13，以及安装在所述辅助回油管上的第二电磁开关阀18，第一电磁开关阀13和第二电磁开关阀18均与PLC模块24-1的输出端连接且由PLC模块24-1控制。
如图4所示的一种下运式皮带输送机防飞车保护的方法，包括以下步骤：
步骤一、皮带输送机2工况信息的实时获取及获取信息的存储和同步上传：激光位移传感器24-3对皮带输送机2中电机的转速进行实时检测并将检测到的转速信息输出给PLC模块24-1，相电压检测模块24-2对所述电网供电模块的电压信号进行实时检测并将检测到的电压信号输出给PLC模块24-1，皮带输送机2中电机的转速和所述电网供电模块的电压信号均通过PLC模块24-1存储在存储器24-6中并同步上传至工控机22；
步骤二、皮带输送机2中电机转速的分析处理：所述工控机22按照预先设定的分析处理频率且按照时间先后顺序对各分析处理时刻获取的皮带输送机2中电机转速进行实时分析处理，得到各分析处理时刻的皮带输送机2中电机转速；
所述工控机22对任一个分析处理时刻获取的皮带输送机2中电机转速进行分析处理时，过程如下：
步骤201、根据公式计算此时刻皮带输送机2中电机的同步转速n0，其中，Δt为一个分析处理时刻皮带输送机2中电机转速的采样时间，ΔL为一个分析处理时刻激光位移传感器24-3获取的皮带输送机2运行位移，R为皮带输送机2滚筒的半径；
步骤202、根据公式计算皮带输送机2中电机的临界转速n'，其中，nN为所述电机的额定转速，λ为所述电机的过载倍数；
步骤203、判断皮带输送机2是否飞车：所述工控机22根据步骤202中计算得到的此刻皮带输送机2中电机的临界转速n'判断此刻是否进出飞车保护动作：当皮带输送机2中电机的同步转速n0超过皮带输送机2中电机的临界转速n'时，说明此时皮带输送机2飞车，执行步骤三；否则，返回步骤201，对下一个分析处理时刻获取的皮带输送机2中电机转速进行分析处理；
步骤三、判断所述电网供电模块是否断电：所述工控机22根据步骤一中相电压检测模块24-2检测的电压信号得到所述电网供电模块是否断电信息：当相电压检测模块24-2检测到电压信号正常时，执行步骤四；否则，当相电压检测模块24-2检测所述电网供电模块断电时，执行步骤五；
步骤四、控制皮带输送机2间歇制动减速，具体过程如下：
步骤401、所述三位四通电磁阀的位选及液压泵10的驱动：所述PLC模块24-1按照预先设定的控制周期对所述三位四通电磁阀进行位选，同时PLC模块24-1通过液压泵驱动器20驱动液压泵10抽取油箱19中的所述液压油；
所述位选结果包括所述三位四通电磁阀的滑阀处于左位、中位和右位，其中，所述三位四通电磁阀的滑阀处于左位时，所述三位四通电磁阀中的P端口与所述三位四通电磁阀中的A端口通且所述三位四通电磁阀中的T端口与所述三位四通电磁阀中的B端口通；所述三位四通电磁阀的滑阀处于中位时，所述三位四通电磁阀中的P端口与所述三位四通电磁阀中的A端口或B端口均不通；所述三位四通电磁阀的滑阀处于右位时，所述三位四通电磁阀中的P端口与所述三位四通电磁阀中的B端口通且所述三位四通电磁阀中的T端口与所述三位四通电磁阀中的A端口通；
步骤402、下阻尼装置6-2的伸出：PLC模块24-1控制所述三位四通电磁阀的滑阀处于左位，液压泵10将抽取油箱19中的所述液压油经所述主进油管和所述第一输送油管输送进液压缸7的下油口，液压缸7内的液压油经所述第二输送油管和所述主回油管回到油箱19中，此时液压缸7的柱塞伸出带动下阻尼装置6-2伸出与上阻尼装置6-1配合制动皮带输送机2，PLC模块24-1控制所述三位四通电磁阀的滑阀处于中位，并保持所述三位四通电磁阀的滑阀处于中位的时间为T0，其中，T0为预先设定的中位保持时间且T0＝3s～5s；
步骤403、下阻尼装置6-2的收回：PLC模块24-1控制所述三位四通电磁阀的滑阀处于右位，液压泵10将抽取油箱19中的所述液压油经所述主进油管和所述第二输送油管输送进液压缸7的上油口，液压缸7内的液压油经所述第一输送油管和所述主回油管回到油箱19中，此时液压缸7的柱塞收回带动下阻尼装置6-2收回，并保持所述三位四通电磁阀的滑阀处于中位的时间为T0；
步骤404、返回步骤二，分析处理皮带输送机2中电机转速；
步骤五、控制皮带输送机2停机：工控机22通过PLC模块24-1控制供电单元21切换为所述UPS备用电源供电，PLC模块24-1发出指令控制液压闸瓦制动器23、第一电磁开关阀13和第二电磁开关阀18工作，控制液压闸瓦制动器23和所述辅助执行单元同时制动皮带输送机2直至皮带输送机2停机；
其中，所述UPS备用电源不为所述三位四通电磁阀供电，所述三位四通电磁阀停止工作，所述辅助执行单元中的第一电磁开关阀13和第二电磁开关阀18处于开位，液压蓄能器15将液压蓄能器15中的液压油经所述辅助进油管输送进液压缸7的下油口，液压缸7内的液压油经所述辅助回油管回到油箱19中，此时液压缸7的柱塞伸出带动下阻尼装置6-2伸出与上阻尼装置6-1配合制动皮带输送机2并保持柱塞伸出状态。
实际使用过程中，可根据实际具体需要，一旦确定皮带输送机2所使用的电机以及皮带输送机2使用的滚筒，就可以确定所使用电机的额定转速nN和过载倍数λ；可通过触摸屏24-4调节一个分析处理时刻皮带输送机2中电机转速的采样时间Δt，通过激光位移传感器24-3获取一个分析处理时刻皮带输送机2的运行位移ΔL，计算得到皮带输送机2中电机的同步转速n0。
本实施例中，步骤401中液压泵10进行抽取油箱19中的所述液压油时，所述存储器24-6中需预先存储所述主进油管承受压力阈值，压力检测仪24-5实时检测所述主进油管上的压力并通过PLC模块24-1与存储器24-6中需预先存储所述主进油管承受压力阈值进行比较，当压力检测仪24-5实时检测所述主进油管上的压力小于压力阈值时，溢流阀16处于关位；当压力检测仪24-5实时检测所述主进油管上的压力超过压力阈值时，PLC模块24-1控制溢流阀16处于开位对所述主进油管泄压。
本实施例中，步骤四中所述电网供电模块为相电压检测模块24-2、激光位移传感器24-3、触摸屏24-4、压力检测仪24-5、PLC模块24-1、液压泵10、电磁换向阀17和溢流阀16供电。
本实施例中，步骤五中所述UPS备用电源为PLC模块24-1、液压闸瓦制动器23、第一电磁开关阀13和第二电磁开关阀18供电。
实际操作使用过程中，当外部的所述电网供电模块供电正常时，所述电网供电模块相电压检测模块24-2、激光位移传感器24-3、触摸屏24-4、压力检测仪24-5、PLC模块24-1、液压泵10、电磁换向阀17和溢流阀16供电，此时，所述液压执行子系统中的主动执行单元保持供电状态，所述液压执行子系统中的辅助执行单元保持断电不工作状态，通过触摸屏24-4控制皮带输送机2的起停，激光位移传感器24-3实时采集皮带输送机2中电机的转速进行实时检测并将检测到的转速信息，将激光位移传感器24-3采集的位移数据转换为皮带输送机2中电机的同步转速n0，与皮带输送机2中电机的临界转速n'进行比较，判断皮带输送机2是否飞车，若皮带输送机2发生飞车现象，通过所述主动执行单元对皮带输送机2进行间歇式制动减速；否则继续进行皮带输送机2中电机的同步转速n0的采集处理比较；
当外部的所述电网供电模块断电时，工控机22通过PLC模块24-1控制供电单元21切换为所述UPS备用电源供电，此时，所述液压执行子系统中的辅助执行单元保持供电状态，PLC模块24-1控制第一电磁开关阀13和第二电磁开关阀18导通，所述辅助执行单元控制液压缸7的柱塞伸出带动下阻尼装置6-2伸出与上阻尼装置6-1配合制动皮带输送机2并保持柱塞伸出状态，所述液压执行子系统中的主动执行单元保持断电不工作状态，另外，PLC模块24-1发出指令控制液压闸瓦制动器23同时进行皮带输送机2的制动直至皮带输送机2停机，使用第一单向阀12和第二单向阀14保证所述液压执行子系统中的主动执行单元和辅助执行单元各自独立工作，稳定可靠，使用效果好。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (9)
1.一种下运式皮带输送机防飞车保护系统，包括用于制动平行安装在下运倾斜面(1)上的皮带输送机(2)运行的阻尼装置、用于带动所述阻尼装置动作的液压执行子系统和用于实时检测并控制皮带输送机(2)运行状态的控制子系统，其特征在于：所述阻尼装置包括安装在皮带输送机(2)两侧的安装架(4)和固定安装在两个安装架(4)之间的安装板(5)，安装板(5)平行设置在皮带输送机(2)的顶皮带和底皮带(3)之间，安装板(5)的底面上安装有与底皮带(3)平行的上阻尼装置(6-1)，上阻尼装置(6-1)的高度小于安装板(5)与底皮带(3)之间的距离，底皮带(3)的外侧安装有与上阻尼装置(6-1)相配合的下阻尼装置(6-2)；
所述液压执行子系统包括液压缸(7)、油箱(19)和为液压缸(7)输送液压油的液压管路，以及安装在所述液压管路上为液压缸(7)提供动力的主动执行单元和辅助执行单元，所述主动执行单元包括液压泵(10)，液压泵(10)通过第一单向阀(12)和电磁换向阀(17)与液压缸(7)连通，所述辅助执行单元包括液压蓄能器(15)，液压蓄能器(15)通过第二单向阀(14)与液压缸(7)连通；
所述阻尼装置还包括用于垂直安装液压缸(7)的液压缸底座(8)，液压缸底座(8)通过角钢倾斜安装在下运倾斜面(1)上，下阻尼装置(6-2)的底部与液压缸(7)的柱塞端连接；
所述控制子系统包括工控机(22)、供电单元(21)和与工控机(22)实时进行通信的皮带输送机监测终端，所述皮带输送机监测终端包括PLC模块(24-1)以及与PLC模块(24-1)相接的存储器(24-6)和用于控制操作皮带输送机(2)运行的触摸屏(24-4)，PLC模块(24-1)的输入端接有用于实时检测供电单元(21)供电状态的相电压检测模块(24-2)、安装在皮带输送机(2)上用于实时检测皮带输送机(2)中电机转速的激光位移传感器(24-3)和用于实时检测所述液压管路压力的压力检测仪(24-5)，PLC模块(24-1)的输出端接有用于制动皮带输送机(2)停机的液压闸瓦制动器(23)，供电单元(21)包括电网供电模块和UPS备用电源；
PLC模块(24-1)通过液压泵驱动器(20)与液压泵(10)连接，电磁换向阀(17)与PLC模块(24-1)的输出端连接且由PLC模块(24-1)控制。
2.按照权利要求1所述的一种下运式皮带输送机防飞车保护系统，其特征在于：所述电磁换向阀(17)为三位四通电磁阀，所述三位四通电磁阀的进油口为三位四通电磁阀的P端口，所述三位四通电磁阀的回油口为三位四通电磁阀的T端口，所述三位四通电磁阀的第一工作口为三位四通电磁阀的A端口，所述三位四通电磁阀的第二工作口为三位四通电磁阀的B端口。
3.按照权利要求2所述的一种下运式皮带输送机防飞车保护系统，其特征在于：所述液压管路包括安装在所述三位四通电磁阀的P端口上的主进油管、安装在所述三位四通电磁阀的T端口上的主回油管、安装在所述三位四通电磁阀的A端口与液压缸(7)的下油口之间的第一输送油管和安装在所述三位四通电磁阀的B端口与液压缸(7)的上油口之间的第二输送油管，所述主进油管上设置有与所述主进油管连通的溢流管，液压泵(10)和第一单向阀(12)安装在所述主进油管上，所述第一输送油管上设置有与所述第一输送油管连通的辅助进油管，所述辅助进油管与所述主进油管连通，液压蓄能器(15)和第二单向阀(14)安装在所述辅助进油管上，所述第二输送油管上设置有与所述第二输送油管连通的辅助回油管。
4.按照权利要求3所述的一种下运式皮带输送机防飞车保护系统，其特征在于：所述主动执行单元还包括安装在所述主进油管上且分别位于液压泵(10)前后的粗滤油器(9)和精细滤油器(11)，以及安装在所述溢流管上的溢流阀(16)，溢流阀(16)与PLC模块(24-1)的输出端连接且由PLC模块(24-1)控制；所述辅助执行单元还包括安装在所述辅助进油管上且位于液压蓄能器(15)与第二单向阀(14)之间的第一电磁开关阀(13)，以及安装在所述辅助回油管上的第二电磁开关阀(18)，第一电磁开关阀(13)和第二电磁开关阀(18)均与PLC模块(24-1)的输出端连接且由PLC模块(24-1)控制。
5.按照权利要求1所述的一种下运式皮带输送机防飞车保护系统，其特征在于：所述液压缸底座(8)与下运倾斜面(1)的安装夹角为20°～45°。
6.一种利用如权利要求4所述系统进行下运式皮带输送机防飞车保护的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤一、皮带输送机(2)工况信息的实时获取及获取信息的存储和同步上传：激光位移传感器(24-3)对皮带输送机(2)中电机的转速进行实时检测并将检测到的转速信息输出给PLC模块(24-1)，相电压检测模块(24-2)对所述电网供电模块的电压信号进行实时检测并将检测到的电压信号输出给PLC模块(24-1)，皮带输送机(2)中电机的转速和所述电网供电模块的电压信号均通过PLC模块(24-1)存储在存储器(24-6)中并同步上传至工控机(22)；
步骤二、皮带输送机(2)中电机转速的分析处理：所述工控机(22)按照预先设定的分析处理频率且按照时间先后顺序对各分析处理时刻获取的皮带输送机(2)中电机转速进行实时分析处理，得到各分析处理时刻的皮带输送机(2)中电机转速；
所述工控机(22)对任一个分析处理时刻获取的皮带输送机(2)中电机转速进行分析处理时，过程如下：
步骤201、根据公式计算此时刻皮带输送机(2)中电机的同步转速n0，其中，Δt为一个分析处理时刻皮带输送机(2)中电机转速的采样时间，ΔL为一个分析处理时刻激光位移传感器(24-3)获取的皮带输送机(2)运行位移，R为皮带输送机(2)滚筒的半径；
步骤202、根据公式计算皮带输送机(2)中电机的临界转速n'，其中，nN为所述电机的额定转速，λ为所述电机的过载倍数；
步骤203、判断皮带输送机(2)是否飞车：所述工控机(22)根据步骤202中计算得到的此刻皮带输送机(2)中电机的临界转速n'判断此刻是否进出飞车保护动作：当皮带输送机(2)中电机的同步转速n0超过皮带输送机(2)中电机的临界转速n'时，说明此时皮带输送机(2)飞车，执行步骤三；否则，返回步骤201，对下一个分析处理时刻获取的皮带输送机(2)中电机转速进行分析处理；
步骤三、判断所述电网供电模块是否断电：所述工控机(22)根据步骤一中相电压检测模块(24-2)检测的电压信号得到所述电网供电模块是否断电信息：当相电压检测模块(24-2)检测到电压信号正常时，执行步骤四；否则，当相电压检测模块(24-2)检测所述电网供电模块断电时，执行步骤五；
步骤四、控制皮带输送机(2)间歇制动减速，具体过程如下：
步骤401、所述三位四通电磁阀的位选及液压泵(10)的驱动：所述PLC模块(24-1)按照预先设定的控制周期对所述三位四通电磁阀进行位选，同时PLC模块(24-1)通过液压泵驱动器(20)驱动液压泵(10)抽取油箱(19)中的所述液压油；
所述位选结果包括所述三位四通电磁阀的滑阀处于左位、中位和右位，其中，所述三位四通电磁阀的滑阀处于左位时，所述三位四通电磁阀中的P端口与所述三位四通电磁阀中的A端口通且所述三位四通电磁阀中的T端口与所述三位四通电磁阀中的B端口通；所述三位四通电磁阀的滑阀处于中位时，所述三位四通电磁阀中的P端口与所述三位四通电磁阀中的A端口或B端口均不通；所述三位四通电磁阀的滑阀处于右位时，所述三位四通电磁阀中的P端口与所述三位四通电磁阀中的B端口通且所述三位四通电磁阀中的T端口与所述三位四通电磁阀中的A端口通；
步骤402、下阻尼装置(6-2)的伸出：PLC模块(24-1)控制所述三位四通电磁阀的滑阀处于左位，液压泵(10)将抽取油箱(19)中的所述液压油经所述主进油管和所述第一输送油管输送进液压缸(7)的下油口，液压缸(7)内的液压油经所述第二输送油管和所述主回油管回到油箱(19)中，此时液压缸(7)的柱塞伸出带动下阻尼装置(6-2)伸出与上阻尼装置(6-1)配合制动皮带输送机(2)，PLC模块(24-1)控制所述三位四通电磁阀的滑阀处于中位，并保持所述三位四通电磁阀的滑阀处于中位的时间为T0，其中，T0为预先设定的中位保持时间且T0＝3s～5s；
步骤403、下阻尼装置(6-2)的收回：PLC模块(24-1)控制所述三位四通电磁阀的滑阀处于右位，液压泵(10)将抽取油箱(19)中的所述液压油经所述主进油管和所述第二输送油管输送进液压缸(7)的上油口，液压缸(7)内的液压油经所述第一输送油管和所述主回油管回到油箱(19)中，此时液压缸(7)的柱塞收回带动下阻尼装置(6-2)收回，并保持所述三位四通电磁阀的滑阀处于中位的时间为T0；
步骤404、返回步骤二，分析处理皮带输送机(2)中电机转速；
步骤五、控制皮带输送机(2)停机：工控机(22)通过PLC模块(24-1)控制供电单元(21)切换为所述UPS备用电源供电，PLC模块(24-1)发出指令控制液压闸瓦制动器(23)、第一电磁开关阀(13)和第二电磁开关阀(18)工作，控制液压闸瓦制动器(23)和所述辅助执行单元同时制动皮带输送机(2)直至皮带输送机(2)停机；
其中，所述UPS备用电源不为所述三位四通电磁阀供电，所述三位四通电磁阀停止工作，所述辅助执行单元中的第一电磁开关阀(13)和第二电磁开关阀(18)处于开位，液压蓄能器(15)将液压蓄能器(15)中的液压油经所述辅助进油管输送进液压缸(7)的下油口，液压缸(7)内的液压油经所述辅助回油管回到油箱(19)中，此时液压缸(7)的柱塞伸出带动下阻尼装置(6-2)伸出与上阻尼装置(6-1)配合制动皮带输送机(2)并保持柱塞伸出状态。
7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于：步骤401中液压泵(10)进行抽取油箱(19)中的所述液压油时，所述存储器(24-6)中需预先存储所述主进油管承受压力阈值，压力检测仪(24-5)实时检测所述主进油管上的压力并通过PLC模块(24-1)与存储器(24-6)中需预先存储所述主进油管承受压力阈值进行比较，当压力检测仪(24-5)实时检测所述主进油管上的压力小于压力阈值时，溢流阀(16)处于关位；当压力检测仪(24-5)实时检测所述主进油管上的压力超过压力阈值时，PLC模块(24-1)控制溢流阀(16)处于开位对所述主进油管泄压。
8.按照权利要求6所述的方法，其特征在于：步骤四中所述电网供电模块为相电压检测模块(24-2)、激光位移传感器(24-3)、触摸屏(24-4)、压力检测仪(24-5)、PLC模块(24-1)、液压泵(10)、电磁换向阀(17)和溢流阀(16)供电。
9.按照权利要求6所述的方法，其特征在于：步骤五中所述UPS备用电源为PLC模块(24-1)、液压闸瓦制动器(23)、第一电磁开关阀(13)和第二电磁开关阀(18)供电。
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