CN201172608Y

CN201172608Y - 重锤式失电紧急提升控制装置

Info

Publication number: CN201172608Y
Application number: CNU2008200563641U
Authority: CN
Inventors: 汤德明; 孙华
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd; Baosteel Group Corp
Priority date: 2008-03-19
Filing date: 2008-03-19
Publication date: 2008-12-31
Anticipated expiration: 2018-03-19

Abstract

重锤式失电紧急提升控制装置，包括，三相电动机，其联接一制动器及减速机，其输入端通过接触器(KM1、KM2)以及空气开关(Q)与三相电源相连接；其中，接触器(KM1)的主触点(KM1－1)和接触器(KM2)的主触点(KM2－1)连接成可逆运转方式通过空气开关(Q)与电源相连接；第一链轮，设于减速机输出轴；传动链轮由第一传动链联结第一链轮旋转；制动器为得电抱紧状态、失电松开状态式的结构形式；第二链轮和传动链轮共轴旋转；第二传动链，一端通过第二链轮联结氧枪小车；另一端通过第二链轮联结重锤。本实用新型利用重锤作为提升动力源，无需电气控制，可自动将氧枪提升至安全位置。

Description

重锤式失电紧急提升控制装置

技术领域

本实用新型涉及自动化控制技术，特别涉及重锤式失电紧急提升控制装置。

背景技术

炼钢炉的氧枪在正常情况下采用电气传动控制，氧枪根据PLC发出的信号，制动器通电松开并且电动机通电运转实现升降运行。一旦发生“失电”或遇到紧急情况以及电控系统发生故障无法正常提枪时，为防止氧枪长时间停留在吹炼位置而发生安全事故，现有技术采用液压紧急提升系统或气动紧急提升系统将氧枪紧急提升到安全位置，其机械设备传动参见图1，驱动电动机10输出轴连接一电动制动器20和减速机30，减速机30通过传动轮带动钢丝绳卷筒40，主令控制器50共轴设置于钢丝绳卷筒40转动轴；同时，为应对紧急情况，还设置液压紧急提升系统60或气动紧急提升系统以及相应的制动器70；

液压紧急提升系统必须安装一套专用的液压马达传动系统来实现，采用气动紧急提升系统必须安装一套专用的气动马达传动系统来实现。

现有紧急提升控制系统是在原先电气传动系统的基础上，增加一套气动(或液压)紧急提升设备来实现紧急提升功能。一套气动(或液压)紧急提升设备包括一台气动(或液压)马达、电气-液压传动机构制动器和气动(或液压)控制设备以及气动(或液压)蓄能器。在外部电源“失电”或遇到紧急情况以及电气传动系统发生故障无法正常提枪时，利用UPS电源作为紧急提升控制系统的控制电源，操作人员通过操纵操作面板上的手柄，控制气动(或液压)提升设备系统中的电磁换向阀，控制气动(或液压)蓄能器中储存的能量，使电气-液压传动机构制动器松开，用气动(或液压)力提升设备(氧枪)到安全位置，达到避免事故的目的。

上述现有技术有以下主要缺陷：

1)现有技术在原有电气传动系统的基础上，增加整套紧急提升控制设备，没有在不增加整套紧急提升控制设备的前提下，通过电气和机械的巧妙结合将紧急提升功能融入原有电气传动设备以及机械传动设备中，使之融为一体实现紧急提升功能，不能充分发挥原有电气传动设备以及机械传动设备的效能，原有设备利用率没有提高。

2)现有技术采用二点驱动见图一，电气驱动和气动(或液压)驱动置于传动齿箱的两侧分别作用于两个传动轴，与单点驱动相比较图2，传动结构复杂、维护工作量大。

3)现有技术控制系统在外部电源失电状况下，利用UPS供给控制电源，控制电磁换向阀控制气动(或液压)动力源的输出实现事故提升功能。但是一旦UPS设备发生故障，则此套系统就失去了提升动力源而无法实现应有的提升功能。

4)现有技术控制系统在外部电源失电状况下，利用UPS供给控制电源，电源控制电气-液压传动机构制动器实现事故紧急提升功能。但是一旦UPS设备发生故障，则电气-液压传动机构制动器由于处于“断电抱紧”而无法实现应有的提升功能。

5)现有技术采用液压系统或气动系统作为提升动力源，需气动(或液压)紧急提升系统动力源的机电设备，才能实现紧急提升功能，设备投资费用高并且维护工作量大，维修成本高。

6)现有技术负荷在卷筒的一侧，全负荷提升，负载提升力矩大，电气传动设备和紧急提升设备的选用容量大，在采用现有紧急控制系统时无法降低原设备投资费用。

发明内容

本实用新型的目的设计一种重锤式失电紧急提升控制装置，能利用原有电气升降传动控制设备以及机械传动设备，不增加整套紧急提升控制设备，就能实现紧急提升功能的紧急提升系统。也就是通过电气和机械的巧妙结合，充分发挥原有电气升降传动控制设备以及机械传动设备的效能，提高原有设备的利用率。在不增加整套紧急提升控制设备的前提下，将紧急提升功能融入原有电气升降传动控制设备以及机械传动设备中，使之融为一体；而且能克服现有技术的缺陷以及降低电气传动设备和紧急提升设备的选用容量，发挥比现有紧急提升功能更优越的性能。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是，

重锤式失电紧急提升控制装置，包括，三相电动机，其联接一制动器及减速机，该三相电动机的输入端通过接触器(KM1、KM2)以及空气开关(Q)与三相电源相连接；其中，接触器(KM1)的主触点(KM1-1)和接触器(KM2)的主触点(KM2-1)连接成可逆运转方式通过空气开关(Q)与电源相连接；第一链轮，设置于减速机输出轴；传动链轮，设置于工作平台，由第一传动链联结第一链轮旋转；其特征是，所述的制动器为得电抱紧状态、失电松开状态式的结构形式；该控制装置还包括，第二链轮和传动链轮共轴设置、旋转；第二传动链，其一端通过第二链轮联结氧枪小车；另一端通过第二链轮联结一重锤；整流器，电气连接于所述的制动器的输入端；接触器(KM3)，电气连接于所述的整流器的输入端，该接触器(KM3)的二个主触点分别电气连接于所述的空气开关(Q)输出端的三相主回路的任意二相中；接触器(KM3)的线圈和接触器(KM1)的常闭辅助触点(KM1-2)以及接触器(KM2)的常闭辅助触点(KM2-2)串联连接，并连接于原有控制电路，以实现制动器得电抱紧、失电松开。

进一步，所述的重锤下方还设缓冲器。

所述的重锤为砝码。

提升装置原有控制电路为现有技术，未做改变，在此不再赘述。

本实用新型的制动器由于为得电抱紧状态、失电松开状态的结构形式，在系统失电的情况下，利用“断电松开”的自复特性，重锤能够将氧枪枪体紧急提升到上部极限位置，无需电气控制。

在控制系统正常时，氧枪的升降运转采用电动机电力驱动：

上升运转时制动器断电松开，电动机通电驱动减速机、链轮、第一传动链、链轮、第二传动链，于是重锤下降，氧枪小车和氧枪枪体上升、到达停止位电动机断电，制动器通电抱紧，氧枪枪体定位在停止位置；

下降运转时制动器断电松开，电动机通电驱动减速机、链轮、第一传动链、链轮、第二传动链，于是氧枪小车和氧枪枪体下降，重锤上升，氧枪枪体到达吹炼位置，电动机断电，制动器通电抱紧，氧枪定位在吹炼位置。

在控制系统异常时，如控制系统发生“失电”，电控系统无法正常提枪时，制动器断电松开；电动机自动断电无输出力矩，重锤驱动第二传动链、链轮、氧枪小车和氧枪枪体上升，当重锤下降接触底部缓冲器时，氧枪枪体停止在上部极限位置。

遇到紧急情况以及电气传动系统发生故障，电气传动系统无法正常提枪时，手动操作紧急提升氧枪，制动器断电松开，电动机断电无输出力矩，重锤驱动第二传动链、链轮、氧枪小车和氧枪枪体上升，当重锤下降接触底部缓冲器时，氧枪枪体停止在上部极限位置。

电气驱动和紧急提升驱动时，电动机和制动器状态特征是：电气驱动运转时，电动机处于“通电有输出力矩”状态、制动器处于“断电松开”状态。电气驱动停止时，电动机处于“断电无输出力矩”状态、制动器处于“通电抱紧”状态。紧急提升时，电动机处于“断电无输出力矩”状态、制动器处于“断电松开”状态。

本实用新型的有益效果，

与现有技术相比的不同点和优势如下：

1.1)紧急提升系统使用的动力源配置不同：

现有技术采用液压系统或气动系统作为提升动力源。本实用新型技术“重锤式失电紧急提升控制技术”采用一套重锤作为提升动力源。

本实用新型技术的优势是实现紧急提升功能，不需配备整套气动(或液压)紧急提升设备，尽增加一套重锤设备与原有机械设备组合，再通过电气和机械的巧妙结合，在现有技术传动系统中实现电气传动和紧急提升功能，即使电气传动和紧急提升合二为一，省去了作为气动(或液压)紧急提升系统动力源的机电设备；简单实用、可靠性高、重锤与液压或气动设备相比几乎没有维护工作和维护费用。

1.2)传动的结构不同：

现有技术采用二点驱动，驱动电动机和气动(或液压)马达置于传动减速机的两侧分别作用于两个传动轴。

本实用新型技术采用单点驱动，电气驱动电动机和重锤作用于同一个传动轴。

本实用新型技术的优势是结构简单、实用；维护方便、工作量小。

1.3)制动器的控制结构不同：

现有技术采用二个制动器，电动制动器和电气-液压传动机构制动器。本实用新型技术采用一个制动器。现有技术使用的制动器“通电松开、断电抱紧”的结构；本实用新型技术采用的制动器为“通电抱紧、断电松开”的结构。

本实用新型技术的优势是在“失电”状态下，制动器具有“自复特性，无需电气控制设备，简单、实用、可靠性高。

2)控制的不同特点：

2.1)动力源的控制不同：

现有技术控制系统在外部电源“失电”状态下，利用UPS供给控制电源，控制电磁换向阀控制气动(或液压)动力源的输出实现事故紧急提升功能。但是一旦UPS设备发生故障，则此套系统就失去了提升动力源而无法实现应有的提升功能。

本实用新型技术的优势是(不需配备UPS设备)无论何种原因产生“失电”；由于作为提升动力源的重锤不象气动(或液压)动力源存在电气控制回路，即无需电气控制，都可以利用重锤自动将氧枪提升至安全位置，方便、快捷、有效。

2.2)制动器控制方法不同：

现有技术控制系统在外部电源“失电”状态下，利用UPS供给控制电源，控制电气-液压传动机构制动器实现事故紧急提升功能。但是一旦UPS设备发生故障，则电气-液压传动机构制动器由于处于“断电抱紧”而无法实现应有的提升功能。

本实用新型技术的优势是(不需配备UPS设备)无论何种原因产生“失电”；由于制动器具有“断电松开”的自复特性，无需电气控制；在重锤动力源的作用下，可以自动将氧枪提升至安全位置，方便、快捷、有效。

3)投资成本的不同特点：

3.1)动力源的不同

本实用新型技术的优势是在原先电气传动系统中，不需配备整套气动(或液压)紧急提升设备，尽增加一套重锤设备与原有机械设备组合，再通过电气和机械的巧妙结合实现紧急提升功能，省去了作为气动(或液压)紧急提升系统动力源的机电设备，省去了紧急提升设备的设备投资费用，并且能克服现有技术的缺陷以及降低电气传动设备和紧急提升设备的选用容量充分发挥现有技术设备的效用，提高设备的利用率。

3.2)提升的负荷平衡不同

现有技术负荷在卷筒的一侧，全负荷提升，而本实用新型技术在负荷的另一侧使用了重锤平衡了大部分负荷。

由于重锤的重量稍大于氧枪的重量，二侧基本平衡，因此负载提升力矩大大减小。可降低现有技术设备电动机的容量，从而降低了现有技术设备的气传动控制设备容量，节约正常运行时配置的电气传动设备的投资费用。

附图说明

图1为现有提升装置的的结构示意图；

图2本实用新型一实施例的结构示意图；

图3为图2的A向局部视图；

图4为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

参见图2～图3，重锤式失电紧急提升控制装置，包括，三相电动机1，其联接一制动器2及减速机3，该三相电动机1的输入端通过接触器KM1、KM2以及空气开关Q与三相电源相连接；其中，接触器KM1的主触点KM1-1和接触器KM2的主触点KM2-1连接成可逆运转方式通过空气开关Q与电源相连接；第一链轮4，设置于减速机3输出轴；传动链轮5，设置于工作平台，由第一传动链6联结第一链轮4旋转；所述的制动器2为得电抱紧状态、失电松开状态式的结构形式；

该控制装置还包括，第二链轮7和传动链轮5共轴设置、旋转，第二传动链8，其一端通过第二链轮7联结氧枪小车9；另一端通过第二链轮7联结一重锤10，该重锤10下方还设缓冲器11；整流器12，电气连接于所述的制动器2的输入端；接触器KM3，电气连接于所述的整流器12的输入端，该接触器KM3的二个主触点KM3(1-2、3-4)分别电气连接于所述的空气开关Q输出端的三相主回路的二相中；接触器KM3的线圈和接触器KM1的常闭辅助触点KM1-2以及接触器KM2的常闭辅助触点KM2-2串联连接，并连接于原有控制电路，以实现制动器2得电抱紧、失电松开。

氧枪的升降运转可以在中央控制室和现场进行，在现场操作箱进行操作点的选择，现场操作箱只能进行现场手动模式运行氧枪，主要用于检修。中央操作有自动和手动二种操作模式，通常情况下采用中央自动模式进行运转。

现场或中央手动下降运行

现场或中央手动下降运行时，见图4，PLC接收现场操作箱或HMI画面的手动操作下降运行指令，PLC输出下降运行信号使接触器KM2线圈通电，接触器KM2的主触点KM2-1(1-2、3-4、5-6)闭合；同时接触器KM2常闭辅助触点KM2-2断开、接触器KM3线圈断电、接触器KM3的主触点KM3-1(1-2、3-4)断开，整流器交流输入电源切断，制动器处于松开状态；电动机通电氧枪下降运行。

当氧枪到达所需位置PLC接收现场操作箱或HMI画面的手动停止运行指令，PLC输出下降信号封锁，接触器KM2线圈断电，接触器KM2的主触点KM2-1(1-2、3-4、5-6)断开；同时接触器KM2常闭辅助触点KM2-2闭合、接触器KM3线圈通电、接触器KM3的主触点KM3-1(1-2、3-4)闭合，整流器交流输入电源接通，制动器处于抱紧状态；电动机断电氧枪停止运行。

现场或中央手动上升运行

现场或中央手动上升运行时，见图4，PLC接收现场操作箱或HMI画面的手动操作上升运行指令，PLC输出上升运行信号使接触器KM1线圈通电，接触器KM1的主触点KM1-1(1-2、3-4、5-6)闭合；同时接触器KM1常辅助闭触点KM1-2断开、接触器KM3线圈断电、接触器KM3的主触点KM3-1(1-2、3-4)断开，整流器交流输入电源切断，制动器处于松开状态；电动机通电氧枪上升运行。

当氧枪到达所需位置PLC接收现场操作箱或HMI画面的手动停止运行指令，PLC输出上升信号封锁，接触器KM1线圈断电，接触器KM1的主触点KM1-1(1-2、3-4、5-6)断开；同时接触器KM1常闭辅助触点KM1-2闭合、接触器KM3线圈通电、接触器KM3的主触点KM3-1(1-2、3-4)闭合，整流器交流输入电源接通，制动器处于抱紧状态；电动机断电氧枪停止运行。

中央自动下降运行

中央自动下降运行时，参见图4，根据过程计算机或液面测量系统的枪位设定值运行，PLC输出下降运行信号使接触器KM2线圈通电，接触器KM2的主触点KM2-1(1-2、3-4、5-6)闭合；同时接触器KM2常闭辅助触点KM2-2断开、接触器KM3线圈断电、接触器KM3的主触点KM3-1(1-2、3-4)断开，整流器交流输入电源切断，制动器处于松开状态；电动机通电氧枪下降运行。

当编码器返馈的氧枪行程实际值等于设定值时，PLC输出下降信号封锁，接触器KM2线圈断电，接触器KM2的主触点KM2-1(1-2、3-4、5-6)断开；同时接触器KM2常闭辅助触点KM2-2闭合、接触器KM3线圈通电、接触器KM3的主触点KM3-1(1-2、3-4)闭合，整流器交流输入电源接通，制动器处于抱紧状态；电动机断电氧枪停止运行。

中央自动上升运行

中央自动上升运行时，喷吹结束PLC输出上升运行信号使接触器KM1线圈通电，接触器KM1的主触点KM1-1(1-2、3-4、5-6)闭合；同时接触器KM1常辅助闭触点KM1-2断开、接触器KM3线圈断电、接触器KM3的主触点KM3-1(1-2、3-4)断开，整流器交流输入电源切断，制动器处于松开状态；电动机通电，氧枪上升运行。

当氧枪到达上部停止位置时，PLC输出上升信号封锁，接触器KM1线圈断电，接触器KM1的主触点KM1-1(1-2、3-4、5-6)断开；同时接触器KM1常闭辅助触点KM1-2闭合、接触器KM3线圈通电、接触器KM3的主触点KM3-1(1-2、3-4)闭合，整流器交流输入电源接通，制动器处于抱紧状态；电动机断电，氧枪停止运行。

紧急停止功能的实现

设备(氧枪)在运行过程中，为防止突发事件，在现场操作箱上设置紧急停止按钮JZ。

氧枪在上升运行过程中。见图4，按下现场操作箱上的紧急停止按钮JZ，继电器K2线圈断电，其常开触点K2-1断开，接触器KM1线圈断电，接触器KM1的主触点KM1-1(1-2、3-4、5-6)断开，电动机断电；同时KM1常闭辅助触点KM1-2闭合，接触器KM3线圈通电、接触器KM3的主触点KM3-1(1-2、3-4)闭合，整流器交流输入电源接通，制动器处于抱紧状态；氧枪停止运行。

设备(氧枪)在下降运行过程中，按下现场操作箱上的紧急停止按钮JZ，继电器K2线圈断电，其常开触点K2-1断开，接触器KM2线圈断电，接触器KM2的主触点KM2-1(1-2、3-4、5-6)断开，电动机断电；同时KM2常闭辅助触点KM2-2闭合，接触器KM3线圈通电、接触器KM3的主触点KM3-1(1-2、3-4)闭合，整流器的交流输入电源接通，制动器处于抱紧状态；氧枪停止运行。

紧急提升控制功能的实现

当系统发生“失电”，电控系统无法正常提枪时，紧急提升控制功能的实现，见图2～图4；

氧枪上升或下降运行过程中发生“失电”时，引起接触器KM1线圈、接触器KM2线圈、接触器KM3线圈同时断电。接触器KM3的主触点KM3-1(1-2、3-4)断开，整流器的交流输入电源切断，制动器处于“断电松开”状态；接触器KM1线圈断电，接触器KM1的主触点KM1-1(1-2、3-4、5-6)断开，电动机处于“断电无输出力矩”状态；接触器KM2线圈断电，接触器KM2的主触点KM2-1(1-2、3-4、5-6)断开，电动机1处于“断电无输出力矩”状态。

如此在制动器2处于“断电松开”状态，同时电动机1处于“断电无输出力矩”状态的条件下，重锤10驱动第二传动链8、第二链轮7、氧枪小车及其上的氧枪枪体13上升，当重锤11下降接触底部缓冲器11时，氧枪停止在上部极限位置。

当遇到紧急情况，电控系统无法正常提枪时，紧急提升控制功能的实现：

氧枪上升或下降运行过程中，发生突发事件按下HMI工作台紧急提升按钮JT，继电器K1线圈断电，其常开触点K1-1断开，K1-1常开触点的断开引起接触器KM1线圈、接触器KM2线圈、接触器KM3线圈，同时断电。接触器KM3的主触点KM3-1(1-2、3-4)断开，整流器的交流输入电源切断，制动器处于“断电松开”状态；接触器KM1线圈断电，接触器KM1的主触点KM1-1(1-2、3-4、5-6)断开，电动机处于“断电无输出力矩”状态。接触器KM2线圈断电，接触器KM2的主触点KM2-1(1-2、3-4、5-6)断开，电动机处于“断电无输出力矩”状态。

Claims

1.重锤式失电紧急提升控制装置，包括，

三相电动机，其联接一制动器及减速机，该三相电动机的输入端通过接触器(KM1、KM2)以及空气开关(Q)与三相电源相连接；

其中，接触器(KM1)的主触点(KM1-1)和接触器(KM2)的主触点(KM2-1)连接成可逆运转方式，通过空气开关(Q)与电源相连接；

第一链轮，设置于减速机输出轴；

传动链轮，设置于工作平台，传动链轮由第一传动链联结第一链轮旋转；其特征是，所述的制动器为得电抱紧状态、失电松开状态式的结构形式；

该控制装置还包括，

第二链轮，第二链轮和传动链轮共轴设置、旋转；

第二传动链，其一端通过第二链轮联结氧枪小车；另一端通过第二链轮联结一重锤；

整流器，电气连接于所述的制动器的输入端；

接触器(KM3)，电气连接于所述的整流器的输入端，该接触器(KM3)的二个主触点分别电气连接于所述的空气开关(Q)输出端的三相主回路的任意二相中；

接触器(KM3)的线圈和接触器(KM1)的常闭辅助触点(KM1-2)以及接触器(KM2)的常闭辅助触点(KM2-2)串联连接，并连接于原有提升控制电路，以实现制动器得电抱紧、失电松开。

2.如权利要求1所述的重锤式失电紧急提升控制装置，其特征是，所述的重锤下方还设缓冲器。

3.如权利要求1所述的重锤式失电紧急提升控制装置，其特征是，所述的重锤为砝码。