CN109339019A - 一种全平衡钢丝绳卷扬提升式垂直升船机的安全制动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种全平衡钢丝绳卷扬提升式垂直升船机的安全制动方法，属于水利水电工程通航建筑物领域。为确保在正常运行停机和事故紧急停机时全平衡钢丝绳卷扬提升式垂直升船机能够安全、有效地停机。本发明包括升船机正常运行制动方法和事故紧急制动方法，利用一套泵站控制所有工作制动器和安全制动器，严格控制了多组制动器上闸时间，避免了主提升机在启动或制动过程中产生不均匀载荷；在事故工况下，采用安全制动器先分级上闸，待系统有效停稳后工作制动器全压上闸，确保升船机在紧急事故状态下能够安全停机，减少了因紧急制动对传动系统的冲击和主提升系统的内应力，有利于延长设备使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种全平衡钢丝绳卷扬提升式垂直升船机的安全制动方法，属于水利水电工程通航建筑物领域。
背景技术
全平衡钢丝绳卷扬提升式垂直升船机的一个基本特点是承船厢总重量与平衡重总重量相等，升船机在运行过程中只需克服误载水重、系统摩擦阻力、惯性力等载荷，故主提升机提升力相对较小，运行能耗较低，是目前大型升船机上较多采用的型式。思林水电站500t级升船机采用全平衡钢丝绳卷扬提升式垂直升船机，提升高度为76.7m，承船厢加载水总重3300t，转矩平衡重940吨，安全平衡重1400吨，静力平衡重960吨。主提升系统为设置4对工作制动器、40对转矩卷筒上安全制动器、56对安全卷筒上安全制动器组成的安全制动系统，安全制动系统的准确性和安全可靠性直接影响的升船机运行的安全可靠性。
申请号为201611130980.2的专利（一种卷扬式全平衡垂直升船机主提升制动系统）以水口水电站升船机为例，介绍了主提升制动系统的布置安装形式和工作原理。在运行过程中，工作制动器采用分级调压事故制动控制实施，承担了升船机的正常运行停机制动和事故紧急制动任务。在紧急停机时会对主提升设备产生很大冲击振动，设备间存在很大内应力无法有效及时地释放，会很大程度上影响设备的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种有效的升船机安全制动方法，该方法能确保在正常运行停机和事故紧急停机时全平衡钢丝绳卷扬提升式垂直升船机能够安全、有效地停机。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种全平衡钢丝绳卷扬提升式垂直升船机的安全制动方法，其特征在于，包括升船机正常运行制动方法和事故紧急制动方法，步骤如下：
（1）当升船机正常停机时：电机减速，在主提升机的运行速度接近零时工作制动器上闸，电机断电，延时数秒后转矩转筒上的N1对安全制动器上闸制动，安全转筒上的N2对安全制动器仍处于常开状态；
（2）当升船机下班停机时：电机减速，在主提升机的运行速度接近零时工作制动器上闸，电机断电，延时数秒后转矩转筒上的N1对安全制动器上闸制动，安全卷筒上的N2对安全制动器进行上闸制动；
（3）当升船机事故紧急停机时：电机断电，同时转矩卷筒上N1对安全制动器分级上闸，延时数秒后安全卷筒上的N2对安全制动器上闸，待系统有效停稳后工作制动器全压上闸。
进一步而言，制动系统中设置有伺服阀组，安全转筒上的安全制动器和转矩转筒上的安全制动器均采用分级上闸，压力分为四段即分四次卸压至零，工作制动器采用无级上闸。
进一步而言，采用一套集成液压泵站控制所有安全制动器和工作制动器，对称布置液压管路，控制安全转筒上的安全制动器和转矩转筒上的安全制动器动作最大时间偏差在0.5s内，工作制动器最大时间偏差在0.3s内。
进一步而言，安全制动器的制动能力满足以下条件：
F1×N1×n1×R1+ F2×N2×n2×R1≥G水×R2×λ
F1-转矩卷筒上的安全制动器制动力，单位：N；
F2-安全转筒上的安全制动器制动力，单位：N；
N1-转矩卷筒上安全制动器对数，单位：对；
N2-安全转筒上安全制动器对数，单位：对；
n1-转矩卷筒个数，单位：个；
n2-安全卷筒个数，单位：个；
R1-制动有效半径，单位：m；
R2-卷筒绳槽名义半径，单位：m；
G水-承船厢载水总重，单位N；
λ-安全系数，一般取1.5。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明利用一套泵站控制所有工作制动器和安全制动器，严格控制了多组制动器上闸时间，避免了主提升机在启动或制动过程中产生不均匀载荷；在事故工况下，采用安全制动器先分级上闸，待系统有效停稳后工作制动器全压上闸，确保升船机在紧急事故状态下能够安全停机，减少了因紧急制动对传动系统的冲击和主提升系统的内应力，有利于延长设备使用寿命。
附图说明
图1是本发明实施例的主提升系统制动系统的布置图。
图2是本发明实施例的安全卷筒上安全制动器布置图。
图3是本发明实施例的转矩卷筒上安全制动器布置图。
图4是本发明实施例的安全制动器制动力矩与液压力曲线图。
图5是本发明实施例的工作制动器制动力矩与液压力曲线图。
图中：安全卷筒1，一号安全制动器2，转矩卷筒3，减速器4，二号安全制动器5，电机6，同步轴系统7，滑轮组8，液压管路9,液压泵站10。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例。
如图1所示，本实施例中，全平衡钢丝绳卷扬提升式垂直升船机包括8台安全卷筒1、8台转矩卷筒3和4台减速器4；8台转矩卷筒3通过减速器4和同步轴系统7串联起来，在4台电机6同步的同时保证刚性同步；8台安全卷筒1为独立结构，无外在动力驱动；主提升系统中还包含4组滑轮组8，用于承受承船厢部分重量。
如图2所示，本实施例中，安全卷筒1上设置7对一号安全制动器2，制动半径为R1=2.345m。
如图3所示，本实施例中，转矩卷筒3上设置5对二号安全制动器5，制动半径为R1=2.345m。
主提升制动系统由一台液压泵站10控制56对一号安全制动器2、40对二号安全制动器5和4对工作制动器。
本实施例中的全平衡钢丝绳卷扬提升式垂直升船机安全制动方法步骤如下：
（1）正常停机时：电机6减速，主提升机的运行速度接近零时4对工作制动器上闸，电机6断电，延时数秒后转矩转筒3上的40对二号安全制动器5投入工作，安全转筒1上的56对一号安全制动器2仍处于常开状态。
（2）下班停机时：电机6减速，主提升机的运行速度接近零时4对工作制动器上闸，电机6断电，延时数秒后转矩转筒3上的40对二号安全制动器5上闸制动，安全转筒1上的56对一号安全制动器2上闸制动。
（3）事故紧急停机时：电机6断电，同时转矩卷筒3上40对二号安全制动器5分级上闸，延时2秒后安全卷筒1上的56对一号安全制动器2分级上闸，待系统有效停稳后4对工作制动器全压上闸。
如图4所示，在本实施例中，液压系统10中设置伺服阀组，一号安全制动器2和二号安全制动器5采用分级上闸，压力分为四段即分四次卸压至零。第一个步骤,为了使制动头尽量靠近制动盘,油路压力将略减小。此过程可排出制动器内的部分油量，且可改善维持压力阶段的精准度及响应速度。这个步骤可在承船厢运动阶段执行。第二个步骤,降低压力以实现额定制动力矩的 50%。第三个步骤, 降低压力以实现额定制动力矩的 80%。 第四个步骤, 降低压力以实现额定制动力矩的 100%。
如图5所示，在本实施例中，工作制动器采用全压上闸。
在本实施例中，制动系统采用一套集成液压泵站10，严格对称布置液压管路9，控制56对一号安全制动器2和40对二号安全制动器5动作最大时间偏差在0.5s内，4对工作制动器最大时间偏差在0.3s内。
安全制动器的制动能力满足以下条件：
F1×N1×n1×R1+ F2×N2×n2×R1≥G水×R2×λ
F1-转矩卷筒上的安全制动器制动力，单位：N；
F2-安全转筒上的安全制动器制动力，单位：N；
N1-转矩卷筒上安全制动器对数，单位：对；
N2-安全转筒上安全制动器对数，单位：对；
n1-转矩卷筒个数，单位：个；
n2-安全卷筒个数，单位：个；
R1-制动有效半径，单位：m；
R2-卷筒绳槽名义半径，单位：m；
G水-承船厢载水总重，单位N；
λ-安全系数，取1.5。
在本实施例中，一号安全制动器2和二号安全制动器5的制动力F1=F2=320KN，G水=23000KN，安全卷筒1和转矩卷筒3的绳槽名义半径R2=2m，制动系统总制动力大于总制动载荷：
制动系统总制动力：F1×N1×n1×R1+ F2×N2×n2×R1
=320×5×8×2.345+320×7×8×2.345
=72038.4
总制动载荷为：G水×R2×λ=23000×2×1.5=69000
满足F1×N1×n1×R1+ F2×N2×n2×R1≥G水×R2×λ
虽然本发明以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种全平衡钢丝绳卷扬提升式垂直升船机的安全制动方法，其特征在于，包括升船机正常运行制动方法和事故紧急制动方法，步骤如下：
（1） 当升船机正常停机时：电机减速，在主提升机的运行速度接近零时工作制动器上闸，电机断电，延时数秒后转矩转筒上的N1对安全制动器上闸制动，安全转筒上的N2对安全制动器仍处于常开状态；当升船机进入下班停机时，安全卷筒上的N2对安全制动器进行上闸制动；
（2）当升船机事故紧急停机时：电机断电，同时转矩卷筒上N1对安全制动器分级上闸，延时数秒后安全卷筒上的N2对安全制动器上闸，待系统有效停稳后工作制动器全压上闸。
2.根据权利要求1所述的全平衡钢丝绳卷扬提升式垂直升船机的安全制动方法，其特征在于，制动系统中设置有伺服阀组，安全转筒上的安全制动器和转矩转筒上的安全制动器均采用分级上闸，压力分为四段即分四次卸压至零，工作制动器采用无级上闸。
3.根据权利要求1所述的全平衡钢丝绳卷扬提升式垂直升船机的安全制动方法，其特征在于，采用一套集成液压泵站控制所有安全制动器和工作制动器，对称布置液压管路，控制安全转筒上的安全制动器和转矩转筒上的安全制动器动作最大时间偏差在0.5s内，工作制动器最大时间偏差在0.3s内。
4.根据权利要求1所述的全平衡钢丝绳卷扬提升式垂直升船机的安全制动方法，其特征在于，安全制动器的制动能力满足以下条件：
F1×N1×n1×R1+ F2×N2×n2×R1≥G水×R2×λ
F1-转矩卷筒上的安全制动器制动力，单位：N；
F2-安全转筒上的安全制动器制动力，单位：N；
N1-转矩卷筒上安全制动器对数，单位：对；
N2-安全转筒上安全制动器对数，单位：对；
n1-转矩卷筒个数，单位：个；
n2-安全卷筒个数，单位：个；
R1-制动有效半径，单位：m；
R2-卷筒绳槽名义半径，单位：m；
G水-承船厢载水总重，单位N；
λ-安全系数，取1.5。
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