CN1654304A

CN1654304A - 起重机起升机构制动系统

Info

Publication number: CN1654304A
Application number: CNA2005100123498A
Authority: CN
Inventors: 王首成; 顾翠云; 刘大淮; 安剑
Original assignee: TAIYUAN HEAVY MACHINERY GROUP CO Ltd
Current assignee: Taiyuan Heavy Industry Co Ltd
Priority date: 2005-02-01
Filing date: 2005-02-01
Publication date: 2005-08-17
Anticipated expiration: 2025-02-01
Also published as: CN100357171C

Abstract

本发明涉及起重机起升机构制动系统，主要包括：机械传动链中减速器的高速轴上装工作制动器，卷筒法兰盘上安装的液压式安全制动器；由工业控制计算机或可编程序控制器PLC与控制电路组成的电气控制系统；在正常情况下只要起重机主电源接通，安全制动器始终处于通电打开状态；在起重机供电系统故障及起升机构故障情况下安全制动器闭合；其特点是在起升机构发生故障，检测元件检测出的信号送入工业控制计算机或可编程序控制器PLC，经计算及逻辑判断，再输出信号控制工作制动器先闭合，并经过延时后，安全制动器再闭合；或者在紧急停电情况下利用安全制动器节流阀作用，使安全制动器滞后闭合。减小安全制动器闭合时对机械传动链造成的冲击载荷，避免了零部件损坏，确保了设备和工作人员安全。

Description

起重机起升机构制动系统

技术领域

本发明属于起重运输机械，特别涉及到起重机起升机构制动系统及控制方法。

背景技术

目前，起重机起升机构制动系统一般有两种，一种为在高速轴上装有工作制动器，或工作制动器和辅助制动器。第二种为除了在高速轴上装有工作制动器、辅助制动器外，在卷筒端部法兰盘上还装有安全制动器。正常情况下只有工作制动器和辅助制动器投入工作，当检测系统检测到电动机、联轴器和减速器组成的机械传动链上某个环节出现故障后，如超速、断轴或联轴器失效，对于第一种制动系统，因为仅在高速轴上装有制动器，在低速轴即卷筒法兰盘上没有装设安全制动器，所吊重物在重力作用下将会以很大的加速度加速下降，可能造成设备损坏和工作人员伤亡。对于第二种制动系统，由于对工作制动器和辅助制动器与安全制动器的上闸的时间没有先后顺序的要求，安全制动器会先于工作制动器和辅助制动器上闸，这样造成在低速轴上施加了一个很大的制动力矩，使低速轴在短时间内停止转动，而高速轴上的电动机、制动轮(盘)等所具有的很大的转动惯量的能量也要在短时间内消耗掉，因而给电动机、联轴器和减速器组成的机械传动链造成很大的冲击载荷，而冲击载荷常常使传动链上某个零件造成损坏，并且往往也会造成设备和工作人员伤害的重大事故。

发明内容

本发明的目的在于克服以上现有技术的不足，为大型起重机提供无论在何种情况下保证安全制动器滞后于工作制动器和辅助制动器闭合，合理延长时间，即减小安全制动器上闸时对机械传动链造成的冲击载荷，避免零件损坏，又保证制动系统可靠制动，并提高设备和工作人员安全的起重机起升机构制动系统及控制方法。

本发明的技术方案：

起重机起升机构制动系统，包括：由电动机、联轴器、减速器及卷筒组成起重机起升机构的机械传动链；机械传动链上装有检测系统故障的检测元件；机械传动链中减速器的高速轴上装工作制动器，或者同时装工作制动器与辅助制动器；卷筒法兰盘上安装的液压式安全制动器；由工业控制计算机或可编程序控制器PLC与控制电路组成的电气控制系统；在正常情况下只要起重机主电源接通，安全制动器始终处于通电打开状态；在起重机供电系统故障及起升机构故障情况下安全制动器闭合；其特点是：在起升机构发生故障，检测元件检测出的信号送入工业控制计算机或可编程序控制器PLC，经计算及逻辑判断，再输出信号控制工作制动器先闭合，并经过延时后，安全制动器再闭合；或者在紧急停电情况下利用安全制动器节流阀作用，使安全制动器滞后闭合。起重机的起升机构制动系统与起升控制系统设有联锁。

检测元件检测出故障和计算机或可编程序控制器PLC识别的情况有：

●起重机供电系统故障；

●起升机构的电动机转速超速；

●机械传动链发生断轴事故；

●起升机构的卷筒转速超速。

在电气控制系统中设有安全制动器与工作制动器供电电源的连锁开关，起重机主电源接通，而安全制动器或工作制动器未按要求正常打开时，这一故障现象被显示，并控制主起升调速装置的电源不能被接通。

本发明的起升机构制动系统及控制方法与背景技术相比较，具有突出的实质性特点和显著的进步为：

1、采用工业控制微计算机或PLC组成电气控制系统对工作制动器和辅助制动器与安全制动器的闭合的时间进行延时控制。

2、安全制动器采用液压闭合系统，使用液压系统中的流量调节阀进行调节延时时间。

3、无论在何种情况下保证安全制动器滞后于工作制动器和辅助制动器上闸，减小安全制动器闭合时对机械传动链造成的冲击载荷，避免了零件损坏，确保了设备和工作人员安全。

附图说明

图1是起重机单卷筒起升机构制动系统示意图；

图2是起重机双卷筒起升机构制动系统示意图；

图3是起重机安全制动器液压传动原理示意图；

图4是双卷筒、行星减速机起升机构制动系统故障信号的检测、判别、以及控制逻辑图。

具体实施方式

图1所示，为起重机单卷筒起升机构制动系统；由电动机1、联轴器2、减速器6及卷筒5组成起重机起升机构的机械传动链。图2所示，双卷筒起升机构制动系统，由电动机1、联轴器2、中央减速器7、带浮动轴的联轴器8、二级减速器9及卷筒5组成起重机起升机构的机械传动链。起升机构制动系统包括：起升机构的机械传动链；在机械传动链上的电动机轴端装有脉冲编码器，卷筒轴端装有脉冲编码器，以及检测检测电动机转速的超速开关等故障的检测元件11；机械传动链中减速器的高速轴上装工作制动器3，或者同时装工作制动器与辅助制动器10；卷筒法兰盘上安装的安全制动器4。由工业控制计算机或可编程序控制器PLC与控制电路组成的电气控制系统。其中可编程序控制器PLC可以独立使用，为工业控制计算机的下位控制器。在正常情况下只要起重机主电源接通，安全制动器始终处于通电打开状态；在起升机构发生故障，检测元件检测出的信号送入工业控制计算机或可编程序控制器PLC，经计算及逻辑判断，再输出信号控制工作制动器先闭合，并经过延时后，安全制动器再闭合；或者在紧急停电情况下利用安全制动器节流阀作用，使安全制动器滞后闭合。

安全制动器是一种采用液压驱动闸瓦打开的安全制动器，其液压传动原理图3所示。安全制动器有由油箱101、一台液压油泵102与手动油泵103，溢流阀104、电磁阀105及节流阀106，及单向阀107组成的液压传动系统。这种液压驱动安全制动器在市场上已有相应配套产品。

在本发明的技术方案中所使用主要功能，及所采用的控制方法如下：

●使用安全制动器的液压油泵及系统驱动安全制动器打开；

●在紧急故障时，使用手动油泵驱动安全制动器打开；通过手动方式操作手动油泵使重物下降。

工业控制计算机或可编程序控制器PLC控制工作制动器与辅助制动器先闭合，通过计算机或可编程序控制器PLC延时，且预先调整节流阀流量，使安全制动器滞后闭合。

●在起重机起升机构制动系统中检测元件检测出故障与计算机或可编程序控制器PLC识别的情况，通常有以下几种情况：

●起重机供电系统故障；

●起升机构的电动机转速超速；

●机械传动链发生断轴事故；

●起升机构的卷筒转速超速。

在起重机起升机构制动系统的控制电路中设有安全制动器与工作制动器供电电源的连锁开关，起重机主电源接通，而安全制动器或工作制动器未按要求正常打开时，这一故障现象被显示，并控制主起升调速装置的电源不能被接通。

在机械传动链中使用行星减速机，并且为双卷筒；起重机起升机构制动系统的检测故障信号及判别方法：

●单电机运行时卷筒轴转速为n₁；

●两电机同时运行卷筒轴转速增加一倍n₂＝2n₁；

●正常情况下两卷筒轴上的转速完全一致；转速产生差异，认为发生断轴故障；

●允许单电机起动加速至电机的额定转速，另一电机再起动加速；

●当系统稳定运行时，电机轴与卷筒轴之间速比是一常数，采用电机轴与卷筒轴之间速度比较计算，两卷筒轴在正常情况下，转速一致，当速度偏差超过规定值，认为发生断轴故障；

图4所示，行星减速机、双卷筒起升机构制动系统故障信号的检测、判别、及控制逻辑图。所有的脉冲编码器的检测信号都送入可编程序控制器PLC，经组合计算判断，再输出安全制动器的动作信号；

设1号电机转速为n1；

设2号电机转速为n2；

设1个电机运行时卷筒转速为N11＝N21；n1/N11＝i1；

设2个电机运行时卷筒转速为N12＝N22；n1/N12＝i2；(n1+n2)i1＝N12；

可编程序控制器PLC对行星减速机、双卷筒起升机构制动系统故障信号的检测、判别、及控制逻辑，如下：

开始：

(1)、当检测信号n1与N11都送入PLC时，判别n1/N11＝i1；若否，PLC输出速度测量故障；如是，则进行下一逻辑判断；

(2)、当检测信号n2与N22都送入PLC时，判别n1/N12＝i2；若否，PLC输出速度测量故障；如是，则进行下一逻辑判断；

(3)、当检测信号N11与N22都送入PLC时，判别N22＝N11；若否，PLC输出速度测量故障；如是，则进行下一逻辑判断；

(4)、当检测信号n1、n2与N22都送入PLC时，判别N22＝(n1+n2)i1；若否，PLC输出速度测量故障；如是，则进行下一逻辑判断；

(5)、当检测信号N11与N22都送入PLC时，判别N22＝N11；若是，PLC输出速度测量故障；如否，则返回开始；重新进行下一循还逻辑判断；

起重机的起升机构制动系统与起升控制系统应设有必要的联锁。安全制动器的制动力矩应按照满载下的最大允许速度，以及允许的最大制动距离来调整，调整到在工作制动器制动完成后再闭合。这样即可以实现紧急情况下的制动，又不必担心突然断电、误按紧停按钮、以及检测系统误动作等情况会造成设备的损坏。

本发明的起重机的起升机构制动系统可以应用在各种起重机的起升机构中。特别适应于要求安全级别很高的大型冶金起重机、水电及港口起重机等重要的起重设备。

Claims

1、一种起重机起升机构制动系统，包括：

●由电动机、联轴器、减速器及卷筒组成起重机起升机构的机械传动链；

●机械传动链上装有检测系统故障的检测元件；

●机械传动链中减速器的高速轴上装工作制动器，或者同时装工作制动器与辅助制动器；

●卷筒法兰盘上安装的液压式安全制动器；

●由工业控制计算机或可编程序控制器PLC与控制电路组成的电气控制系统；

●在正常情况下只要起重机主电源接通，安全制动器始终处于通电打开状态；在起重机供电系统故障及起升机构故障情况下安全制动器闭合；

其特征在于：

●在起升机构发生故障，检测元件检测出的信号送入工业控制计算机或可编程序控制器PLC，经计算及逻辑判断，再输出信号控制工作制动器先闭合，并经过延时后，安全制动器再闭合；

●或者在紧急停电情况下利用安全制动器节流阀作用，使安全制动器滞后闭合；

●起重机的起升机构制动系统与起升控制系统设有联锁。

2、依据权利要求1所述的一种起重机起升机构制动系统，其特征在于：检测元件检测出故障和计算机或可编程序控制器PLC识别的情况有：

●起重机供电系统故障；

●起升机构的电动机转速超速；

●机械传动链发生断轴事故；

●起升机构的卷筒转速超速。

3、依据权利要求1所述的一种起重机起升机构制动系统，其特征在于：在电气控制系统中设有安全制动器与工作制动器供电电源的连锁开关，起重机主电源接通，而安全制动器或工作制动器未按要求正常打开时，这一故障现象被显示，并控制主起升调速装置的电源不能被接通。

4、依据权利要求1所述的一种起重机起升机构制动系统，其特征在于：减速机为行星减速机，电动机轴端装有脉冲编码器，卷筒轴端也装有脉冲编码器，故障信号及判别方法是：

●单电机运行时卷筒轴转速为n₁；

●两电机同时运行卷筒轴转速增加一倍n₂＝2n₁；

●当系统稳定运行时，电机轴与卷筒轴之间速比是一常数，采用电机轴与卷筒轴之间速度比较计算，两卷筒轴在正常情况下，转速一致，当速度偏差超过规定值，认为发生断轴故障。

5、依据权利要求4所述的一种起重机起升机构制动系统，其特征在于：

●所有的脉冲编码器的检测信号都送入PLC，经组合计算判断，再输出安全制动器的动作信号；

●设1号电机转速为n1；

设2号电机转速为n2；

设1个电机运行时卷筒转速为N11＝N21；n1/N11＝i1；

开始：

(2)、当检测信号n2与N22都送入PLC时，判别n2/N22＝i1；若否，PLC输出速度测量故障；如是，则进行下一逻辑判断；

(5)、当检测信号N11与N22都送入PLC时，判别N22＝N11；若是，PLC输出速度测量故障；如否，则返回开始；重新进行下一循还逻辑判断。