CN210091356U - 一种升船机主减速器的故障报警装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种升船机主减速器的故障报警装置，传感器模块、PLC处理模块、故障显示模块和故障报警模块，PLC处理模块分别与传感器模块、故障显示模块和故障报警模块连接。本装置能够及时得知升船机主减速器的故障状况，避免因主减速器故障运行而导致的升船机安全事故。

Description

一种升船机主减速器的故障报警装置

技术领域

本实用新型涉及船机设备技术领域，具体涉及一种升船机主减速器的故障报警装置。

背景技术

三峡升船机是长江三峡水利枢纽的永久通航建筑物的一个重要组成部分，它的主要作用是通过动力驱动船舶升降，以克服航道上水位落差使船舶顺利通过三峡水利枢纽。三峡升船机的升降工作运行主要通过其船厢驱动系统来完成，船厢驱动系统主要包括驱动机构和同步轴系统两部分，其中驱动机构的机械传动单元的主要结构包括电动机、主减速器、锥齿轮箱、万向联轴节组件、安全制动系统、带齿式联轴器中间轴等设备，这些设备工作运行的稳定与否直接决定着三峡升船机驱动机构工作的稳定与否，进而关系到整个三峡升船机的工作运行状态。

三峡升船机机械传动单元的两台减速器位于小齿轮两侧，其低速级输出轴通过万向联轴节组件与小齿轮轴连接，减速器高速轴内侧输出轴端与电动机连接，并装设工作制动器；高速轴外侧轴端装设安全制动器。其对升船机驱动机构的平稳运行有着重要的作用，所以对其故障的检测与预警工作也尤为重要。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种升船机主减速器的故障报警装置，本装置能够及时得知升船机主减速器的故障状况，避免因主减速器故障运行而导致的升船机安全事故。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种升船机主减速器的故障报警装置，传感器模块、PLC处理模块、故障显示模块和故障报警模块，PLC处理模块分别与传感器模块、故障显示模块和故障报警模块连接。

按照上述技术方案，传感器模块包括多个电涡流传感器和加速度传感器，电涡流传感器安设于主减速器的主轴上，加速度传感器安设于主减速器的箱体上。

按照上述技术方案，传感器模块还包括传感器安装装置，电涡流传感器和加速度传感器分别通过传感器安装装置固定设置于主减速器上，传感器安装装置包括安装支架，电涡流传感器和加速度传感器通过螺母固设于安装支架上，安装支架固设于主减速器的箱体上，电涡流传感器和加速度传感器的传感器探头端分别对准主轴被测面和主减速器的箱体上。

按照上述技术方案，PLC处理模块包括PLC控制器、A/D转换部分、PLC故障判定部分和PLC报警电路，PLC控制器通过A/D转换部分与传感器模块连接，PLC控制器通过PLC 故障判定部分和PLC报警电路分别与故障显示模块和故障报警模块连接。

按照上述技术方案，故障显示模块包括显示器，显示器与PLC处理模块连接。

按照上述技术方案，故障报警模块包括报警指示灯、消警按钮、蜂鸣器和试灯试铃按钮， PLC处理模块分别与报警指示灯、消警按钮、蜂鸣器和试灯试铃按钮连接。

本实用新型具有以下有益效果：

本装置能够及时得知升船机主减速器的故障状况，避免因主减速器故障运行而导致的升船机安全事故。

附图说明

图1是本实用新型实施例中升船机主减速器的故障报警装置的内部结构示意图；

图2是本实用新型实施例中升船机主减速器的故障报警装置的外部结构示意图；

图3是本实用新型实施例中电涡流传感器安装装置的结构示意图；

图4是图3的A-A局部视图；

图5是本实用新型实施例中PLC处理模块的故障报警控制回路图；

图6是本实用新型实施例中升船机主减速器的故障报警装置的工作流程图；

图中，1-传感器模块，2-PLC处理模块，3-故障显示模块，4-故障报警模块，5-加速度传感器，6-电涡流传感器安装装置，7-A/D转换部分，8-PLC故障判定部分，9-PLC故障报警控制回路部分，10-显示器，11-报警指示灯，12-消警按钮，13-试灯试铃按钮，14-蜂鸣器，15- 电涡流传感器，16-安装支架，17-螺母，18-轴被测面，19-传感器探头端。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。

参照图1～图6所示，本实用新型提供的一种实施例中升船机主减速器的故障报警装置，传感器模块1、PLC处理模块2、故障显示模块3和故障报警模块4，PLC处理模块2分别与传感器模块1、故障显示模块3和故障报警模块4连接。

进一步地，传感器模块1包括多个电涡流传感器15和加速度传感器5，电涡流传感器15 安设于主减速器的主轴上，并且靠近于主减速器一端的主轴上设置，用于测量主减速器主轴的振动量，加速度传感器5安设于主减速器的箱体上，用于测量箱体的振动量。

进一步地，主轴包括主减速器的输出轴和输入轴。

进一步地，传感器模块1还包括传感器安装装置，电涡流传感器15和加速度传感器5分别通过传感器安装装置固定设置于主减速器上，传感器安装装置包括安装支架16，电涡流传感器15和加速度传感器5通过螺母17固设于安装支架16上，安装支架16固设于主减速器的箱体上，电涡流传感器15和加速度传感器5的传感器探头端19分别对准主轴被测面18和主减速器的箱体上。

进一步地，安装支架16为L形。

进一步地，PLC处理模块2包括PLC控制器、A/D转换部分7、PLC故障判定部分8和PLC报警电路，PLC控制器通过A/D转换部分7与传感器模块1连接，PLC控制器通过PLC 故障判定部分8和PLC报警电路分别与故障显示模块3和故障报警模块4连接。

进一步地，PLC处理模块2通过A/D转换将传感器采集到的模拟信号转换为数字信号，并与所设定的频率数据预设的阈值和振幅数据预设的阈值相比较，若振动传感器采集的频率数据大于预设的阈值/或振幅数据大于预设的阈值时，则判断为振动异常，并通过故障判定部分分析其异常振动信号的特点与趋势判定其故障类型与故障位置。

进一步地，故障显示模块3包括显示器10，显示器10与PLC处理模块2连接。

进一步地，在PLC的故障判定部分进行完故障类型和故障位置的判断后将判断信号输入至故障显示模块3将故障发生的类型和故障发生位置在显示器10上显示出来。

进一步地，故障报警模块4包括报警指示灯11、消警按钮12、蜂鸣器14和试灯试铃按钮13，PLC处理模块2分别与报警指示灯11、消警按钮12、蜂鸣器14和试灯试铃按钮13 连接。

进一步地，故障报警模块4主要由PLC所连接的报警指示灯11，蜂鸣器14和试灯、试铃按钮和消警按钮12组成。若发生振动异常的状况，则通过PLC预先所设计的故障报警控制回路使报警指示灯11持续闪烁，蜂鸣器14鸣响，故障报警控制回路如图4所示；当操作人员知道故障发生后，按消警按钮12把蜂鸣器14关掉，则报警指示灯11从闪烁变为常亮；在故障消除后，报警灯熄灭；同时故障报警模块4还设置试灯、试铃按钮，用于平时检测报警指示灯11和蜂鸣器14的好坏。

本实用新型的工作原理：

升船机是长江三峡水利枢纽的永久通航建筑物的一个重要组成部分，它的主要作用是通过动力驱动船舶升降，以克服航道上水位落差使船舶顺利通过三峡水利枢纽。三峡升船机的升降工作运行主要通过其船厢驱动系统来完成，船厢驱动系统主要包括驱动机构和同步轴系统两部分，其中驱动机构的机械传动单元的主要结构包括电动机、主减速器、锥齿轮箱、万向联轴节组件、安全制动系统、带齿式联轴器中间轴等设备，这些设备工作运行的稳定与否直接决定着三峡升船机驱动机构工作的稳定与否，进而关系到整个三峡升船机的工作运行状态；三峡升船机机械传动单元的两台减速器位于小齿轮两侧，其低速级输出轴通过万向联轴节组件与小齿轮轴连接，减速器高速轴内侧输出轴端与电动机连接，并装设工作制动器；高速轴外侧轴端装设安全制动器。其对升船机驱动机构的平稳运行有着重要的作用，所以对其故障的检测与预警工作也尤为重要。

本实用新型装置如图1所示，包含四个模块，分别为：传感器模块1、PLC处理模块2、故障显示模块3和故障报警模块4。结构主要包括：传感器模块1，其中主要由电涡流传感器15、加速度传感器5、传感器安装装置6组成，PLC处理模块2，主要由PLC控制器组成，包括A/D转换部分7、PLC故障判定部分8和PLC报警电路9等组件，故障显示模块3主要由显示器10组成，故障报警模块4，主要包括报警指示灯11、消警按钮12、蜂鸣器14和试灯试铃按钮13。

对于三峡主减速器的故障检测主要是通过测量其工作运行的振动信号并加以分析为主，而对其振动信号的测量应分为两个部分分别为对测量其箱体的振动和测量其轴的振动。本实用新型的传感器模块1主要由电涡流传感器15、加速度传感器5和传感器安装装置组成，安装位置如图2所示。

因轴的振动位移应相对于箱体进行测量，应使用非接触式传感器，所以本实用新型采用电涡流传感器15，并通过一个专门的电涡流传感器15安装装置6固定在轴的靠减速器的一端，负责测量主减速器轴的振动量，电涡流传感器15安装装置6如图3所示，由安装支架 16、螺母17和传感器探头组成。

加速度传感器5安装在主减速器箱体上端负责测量箱体的振动量，传感器的输出端与 PLC的输入端相连将所测振动信号模拟量输入到PLC中。

PLC处理模块2首先将振动传感器采集的模拟信号通过A/D转换模块转换成数字信号，然后对经A/D转换后的数字信号进行分析，判断主减速器是否稳定处于安全的频率和振幅范围内。当振动传感器采集的频率数据大于预设的阈值或振幅数据大于预设的阈值时，判断为振动异常。并通过故障判定部分分析其异常振动信号的特点与趋势判定其故障类型与故障位置。

所述PLC所预设的频率数据阈值和振幅数据阈值是通过已有经验所得的三峡升船机主减速器正常运行工作下的振动频率和振幅范围。

故障判定部分主要是通过分析主减速器在箱体和轴的异常振动信号的变化规律，通过已有经验来判断其所发生的故障类型和故障发生的位置，其故障判断依据如下：

1.产生多倍转频振动，则为轴不对中。

2.1*RPM、2*RPM分量随时间进展而逐渐增大，则为转子或轴存在裂纹。

3.产生非线性振动,频带范围较宽,除了基频外,还有2倍频、3倍频等高次谐波，则为主减速器内部存在摩擦。

4.时域发生高频及低频振动，频域出现非线性振动的跳跃现象，则为齿轮磨损。

5.以外环中心为中心而发生摆振，则为轴承严重磨损。

故障显示模块3主要由显示器10组成，在PLC的故障判定部分进行完故障类型和故障位置的判断后将判断信号输入至故障显示模块3将故障发生的类型和故障发生位置在显示器 10上显示出来。

若发生振动异常的状况，则PLC处理模块2通过预先设定的PLC故障报警电路通过故障报警模块4的指示灯和蜂鸣器14进行报警。预设的PLC故障报警控制回路如图4所示。

故障报警模块4主要包括报警指示灯11，蜂鸣器14，试灯、试铃按钮和消警按钮12。当发生振动异常的状况时，其报警方式为指示灯持续闪烁，蜂鸣器14鸣响。当操作人员知道故障发生后，按消警按钮12把电铃关掉，则报警指示灯11从闪烁变为常亮。在故障消除后，报警灯熄灭。同时故障报警模块4还设置试灯、试铃按钮，用于平时检测报警指示灯11和蜂鸣器14的好坏。

以上的仅为本实用新型的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等效变化，仍属本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种升船机主减速器的故障报警装置，其特征在于，传感器模块、PLC处理模块、故障显示模块和故障报警模块，PLC处理模块分别与传感器模块、故障显示模块和故障报警模块连接；

传感器模块包括多个电涡流传感器和加速度传感器，电涡流传感器安设于主减速器的主轴上，加速度传感器安设于主减速器的箱体上。

2.根据权利要求1所述的升船机主减速器的故障报警装置，其特征在于，传感器模块还包括传感器安装装置，电涡流传感器和加速度传感器分别通过传感器安装装置固定设置于主减速器上，传感器安装装置包括安装支架，电涡流传感器和加速度传感器通过螺母固设于安装支架上，安装支架固设于主减速器的箱体上，电涡流传感器和加速度传感器的传感器探头端分别对准主轴被测面和主减速器的箱体上。

3.根据权利要求1所述的升船机主减速器的故障报警装置，其特征在于，PLC处理模块包括PLC控制器、A/D转换部分、PLC故障判定部分和PLC报警电路，PLC控制器通过A/D转换部分与传感器模块连接，PLC控制器通过PLC故障判定部分和PLC报警电路分别与故障显示模块和故障报警模块连接。

4.根据权利要求1所述的升船机主减速器的故障报警装置，其特征在于，故障显示模块包括显示器，显示器与PLC处理模块连接。

5.根据权利要求1所述的升船机主减速器的故障报警装置，其特征在于，故障报警模块包括报警指示灯、消警按钮、蜂鸣器和试灯试铃按钮，PLC处理模块分别与报警指示灯、消警按钮、蜂鸣器和试灯试铃按钮连接。

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