CN210950757U - 电磁刹车监控保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电磁刹车监控保护装置，该装置包括控制模块、输入采集模块、输出采集模块及显示模块，由于控制模块分别与电磁刹车的手柄信号电路、电磁刹车的风压开关电路、输入采集模块、输出采集模块、显示模块及电磁刹车的电磁阀控制电路连接，使得控制模块能及时接收电磁刹车的手柄信号、风压开关信号、电控单元输入电压信号、电控单元输出电压信号及电控单元输出电流信号并据此判断手柄的状态信息、电控单元的电源状态以及电控单元的工作状态等，进一步结合各个部件模块的状态进行整个电磁刹车系统状态的判定，发现故障时能通过显示模块进行报警提示并通过电磁刹车的电磁阀对电磁刹车进行紧急制动，有效提升了电磁刹车的安全性能。

Description

电磁刹车监控保护装置

技术领域

本实用新型属于智能监控技术领域，特别是涉及一种电磁刹车监控保护装置。

背景技术

电磁刹车作为直流钻井辅助刹车，对设备安全保护起着十分重要的作用，它利用电磁感应原理，将直流电通入电磁刹车的定子线圈，产生恒定磁场。司钻人员可用司钻开关调节励磁电流的大小，从而灵活的控制刹车的制动转矩、控制下放速度。然而，电磁刹车的制动力矩与定子励磁电流有关，如果励磁电流失去，刹车制动转矩将为零，起下钻过程中绝对不允许该情况发生。当电磁刹车励磁电源故障、刹车失灵，司钻人员又未能及时发觉而导致事故并非罕见，轻则导致设备损坏，重则导致井毁人亡。因此一套安全可靠的励磁电源是至关重要的。

目前石油行业电磁刹车主要依靠控制励磁电流大小来调节刹车转矩，从而控制下放速度，但目前各油田电磁刹车，普遍存在一些问题，并留有不安全因素。

产品设计、功能不全，缺少必要的报警措施，是普遍电磁刹车都存在的问题，例如交流失电、电源缺相、SCR触发脉冲丢失或者可控器件损坏等无相应报警、保护措施，给钻井作用人员带来不安全隐患，如游车下放过程中电磁刹车突然失电，如没有任何保护措施，将可能导致游车砸转盘事故。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种电磁刹车保护装置，用于解决上述技术问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种电磁刹车监控保护装置，包括控制模块、输入采集模块、输出采集模块及显示模块；

所述控制模块与电磁刹车的手柄信号电路连接；

所述控制模块与所述电磁刹车的风压开关电路连接；

所述输入采集模块采集所述电磁刹车的电控单元输入电压信号，所述输入采集模块与所述控制模块连接；

所述输出采集模块采集所述电磁刹车的电控单元输出电压信号和电控单元输出电流信号，所述输出采集模块与所述控制模块连接；

所述控制模块与所述显示模块连接，所述显示模块显示所述电磁刹车的状态信号；

所述控制模块与所述电磁刹车的电磁阀控制电路连接。

可选地，所述电磁刹车监控保护装置还包括电源模块，所述电源模块为所述控制模块提供电源。

可选地，所述控制模块包括PLC模块。

可选地，所述输入采集模块包括用于采集所述电磁刹车的电控单元输入电压信号的输入电压互感器。

可选地，所述输出采集模块包括用于采集所述电磁刹车的电控单元输出电压信号的输出电压互感器和用于采集所述电磁刹车的电控单元输出电流信号的输出电流互感器。

可选地，所述显示模块包括用于显示所述电磁刹车的状态信息的显示屏和用于报警提示所述电磁刹车的故障的警报器。

可选地，所述电磁刹车监控保护装置还包括复位解刹模块，所述复位解刹模块与所述控制模块连接，所述复位解刹模块用于解除所述电磁刹车的紧急制动。

可选地，所述电磁刹车监控保护装置还包括功能选择模块，所述功能选择模块与所述控制模块连接，所述功能选择模块用于所述电磁刹车监控保护装置对所述电磁刹车保护功能的停用选择。

可选地，所述电磁刹车监控保护装置还包括存储模块，所述存储模块与所述控制模块连接，所述存储模块用于所述电磁刹车的状态信息存储。

可选地，所述存储模块包括非易失性存储器。

如上所述，本实用新型的电磁刹车监控保护装置，具有以下有益效果：

由于控制模块分别与电磁刹车的手柄信号电路、电磁刹车的风压开关电路、输入采集模块、输出采集模块、显示模块及电磁刹车的电磁阀控制电路连接，使得控制模块能及时接收电磁刹车的手柄信号、风压开关信号、电控单元输入电压信号、电控单元输出电压信号及电控单元输出电流信号并据此判断手柄的状态信息、电控单元的电源状态以及电控单元的工作状态等，进一步结合各个部件模块的状态进行整个电磁刹车系统状态的判定，发现故障时能通过显示模块进行报警提示并通过电磁刹车的电磁阀对电磁刹车进行紧急制动，有效提升了电磁刹车的安全性能。

附图说明

图1为本实用新型实施例一中电磁刹车监控保护装置的结构示意图。

具体实施方式

如前述在背景技术中所提及的，现有电磁刹车系统的产品设计、功能不全，缺少必要的报警措施，例如交流失电、电源缺相、SCR触发脉冲丢失或者可控器件损坏等无相应报警、保护措施，给钻井作业人员带来不安全隐患，如游车下放过程中电磁刹车突然失电，如没有任何保护措施，将可能导致游车砸转盘事故。

基于此，本实用新型提供一种电磁刹车监控保护装置，通过采集接收电磁刹车的手柄信号、风压开关信号、电控单元输入电压信号、电控单元输出电压信号及电控单元输出电流信号并据此判断整个电磁刹车系统的状态信息，发现故障时能进行报警提示并通过电磁刹车的电磁阀对电磁刹车进行紧急制动。

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅图1。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

实施例一

如图1所示，本实施例提供一种电磁刹车监控保护装置，其包括控制模块、输入采集模块、输出采集模块及显示模块；

控制模块与电磁刹车的手柄信号电路连接；

控制模块与所述电磁刹车的风压开关电路连接；

输入采集模块采集电磁刹车的电控单元输入电压信号，输入采集模块与控制模块连接；

输出采集模块采集电磁刹车的电控单元输出电压信号和电控单元输出电流信号，输出采集模块与控制模块连接；

控制模块与显示模块连接，显示模块显示电磁刹车的状态信号；

控制模块与电磁刹车的电磁阀控制电路连接。

其中，由于控制模块分别与电磁刹车的手柄信号电路、电磁刹车的风压开关电路、输入采集模块、输出采集模块、显示模块及电磁刹车的电磁阀控制电路连接，使得控制模块能及时接收电磁刹车的手柄信号、风压开关信号、电控单元输入电压信号、电控单元输出电压信号及电控单元输出电流信号并据此判断手柄的状态信息、电控单元的电源状态以及电控单元的工作状态等，进一步结合各个部件模块的状态进行整个电磁刹车系统状态的判定，发现故障时能通过显示模块进行报警提示并通过电磁刹车的电磁阀对电磁刹车进行紧急制动，有效提升了电磁刹车的安全性能。

详细地，如图1所示，该电磁刹车监控保护装置还包括电源模块，电源模块为控制模块提供电源。可选地，电源模块包括不间断电源模块(UPS)。

详细地，输入采集模块包括用于采集电磁刹车的电控单元输入电压信号的输入电压互感器。

详细地，输出采集模块包括用于采集电磁刹车的电控单元输出电压信号的输出电压互感器和用于采集电磁刹车的电控单元输出电流信号的输出电流互感器。

详细地，显示模块包括用于显示电磁刹车的状态信息的显示屏和用于报警提示电磁刹车的故障的警报器。

可选地，如图1所示，该电磁刹车监控保护装置还包括复位解刹模块，复位解刹模块与控制模块连接，复位解刹模块用于解除电磁刹车的紧急制动。

可选地，如图1所示，该电磁刹车监控保护装置还包括功能选择模块，功能选择模块与控制模块连接，功能选择模块用于该电磁刹车监控保护装置对电磁刹车保护功能的停用选择。

可选地，如图1所示，该电磁刹车监控保护装置还包括存储模块，存储模块与控制模块连接，存储模块用于电磁刹车的状态信息存储，便于后续解决故障问题的追踪调用。

可选地，存储模块包括非易失性存储器，如闪存(Flash Memory)和电子抹除式可复写只读存储器(EEPROM)等。

更详细地，如图1所示，控制模块同时采集接受电磁刹车的手柄信号、风压开关信号、电控单元输入电压信号、电控单元输出电压信号及电控单元输出电流信号，电源启动后控制模块进入循环检测模式，根据检测结果判断电磁刹车的状态并输出状态信号和电磁阀控制信号，当检测到主电源丢失、(三相电)缺相、风压信号丢失、电控单元掉电欠压、电控单元工作异常等信号时，在显示模块的显示屏上显示对应报警故障，当手柄离开零位及司钻开始操作电磁刹车马上发出控制命令给电磁阀以控制盘刹系统，从而保护设备及人员安全。

其中，控制模块与手柄信号电路相连接，实时采集手柄信号；手柄信号包括手柄零位信号和手柄给电信号，手柄零位信号用于电磁刹车制动状态的判定，手柄给电信号用于电磁刹车电控单元工作状态的判定。控制模块还与风压开关电路相连接，实时采集电磁刹车风冷系统的风压开关信号，风压开关信号用于风冷系统工作状态的判定。

下面主要针对电控单元掉电欠压及电控单元工作异常等情况介绍一下，在本实施例中：

首先，根据电磁刹车的手柄零位信号判断电磁刹车是否处于制动状态中，电磁刹车的手柄设计有零位触点，如果电磁刹车的手柄不在零位就认为电磁刹车处于工作制动中；

其次，比较电控单元输入电压信号与额定输入电压信号的大小，判断电磁刹车的电控单元是否存在掉电或者欠压现象，若存在则输出报警指示并保持直至问题解决手动强制故障复位；

最后，电磁刹车处于制动状态时，通过判断电控单元输出电流信号(直流电流)和电控单元输出电压信号(直流电压)的关系，以及手柄给电信号和对应晶闸管输出电压的关系等，判断电控单元是否正常，若异常则输出报警指示并保持直至问题解决手动强制故障复位。

在本实施例中，司钻操作电刹手柄不在零位就认为电磁刹车在工作制动，在工作制动中出现电控单元欠压掉电就通过电磁阀控制盘刹紧急制动。在工作制动中没有直流电压(电控单元输出电压信号)和直流电流(电控单元输出电流信号)输出就判定电控故障盘刹紧急制动。在司钻确认故障处理完成或不使用电磁刹车的情况下才可复位解除盘刹紧急制动。在紧急刹盘刹的同时有报警提示，因现有的电磁刹车控制已经有电磁刹车工作指示和报警指示，因此在该设计中不需要单独加电磁刹车工作指示。其报警指示可以利用现有的报警回路。

电刹手柄工作制动→电控单元欠压或者掉电→盘刹紧急制动并报警

电刹手柄工作制动(模拟电控)→无直流电压或直流电流→盘刹紧急制动并报警

电刹手柄零位状态(模拟电控)→有一定直流电压或直流电流→报警

其中，控制模块包括PLC模块(可编程逻辑控制器模块)，如欧姆龙公司的PLC产品CPM1A-10CDR-A-V1，控制模块的选型可参考具体输入输出参数的个数及逻辑控制需求进行灵活选择，且控制模块对上述参数进行处理计算的逻辑算法也可参考现有技术，在此不再赘述。

此外，当检测到主电源丢失、(三相电)缺相、风压信号丢失等异常情况时，控制模块相应地发出报警提示并通过电磁阀控制盘刹紧急制动，显示屏通过文字进行报警提示，警报器通过声音和光进行报警提示。

更详细地，在盘刹紧急制动并报警后，司钻作业人员确认解除故障或不使用电磁刹车制动时，拉盘刹工作制动手柄，同时复位解除盘刹紧急制动；当只有报警提示时，司钻作业人员需要确认解除故障或不使用电磁刹车制动。

实施例二

实施例一中针对的是电控单元采用模拟电控的电磁刹车，本实施例中针对数字电控结构的电磁刹车进行展开。同实施例一，本实施例提供一种电磁刹车监控保护装置，其包括控制模块、输入采集模块、输出采集模块及显示模块，控制模块分别与输入采集模块、输出采集模块及显示模块连接；

控制模块还分别与电磁刹车的手柄信号电路、风压开关电路及电磁阀控制电路连接；

输入采集模块采集电磁刹车的电控单元输入电压信号；输出采集模块采集电磁刹车的电控单元输出电压信号和电控单元输出电流信号；显示模块显示电磁刹车的状态信号；

控制模块接收电磁刹车的手柄信号、风压开关信号、电控单元输入电压信号、电控单元输出电压信号及电控单元输出电流信号并输出电磁刹车的状态信号和电磁刹车的电磁阀控制信号。

其中，由于控制模块分别与输入采集模块、输出采集模块、显示模块、电磁刹车的手柄信号电路、电磁刹车的风压开关电路及电磁刹车的电磁阀控制电路连接，使得控制模块能及时接收电磁刹车的手柄信号(包括手柄零位信号和手柄给电信号)、风压开关信号、电控单元输入电压信号、电控单元输出电压信号及电控单元输出电流信号并据此判断电磁刹车的状态信息，发现故障时能通过显示模块进行报警提示并通过电磁刹车的电磁阀对电磁刹车进行紧急制动。

详细地，基于数字电控的结构特点，本实施例中的输入采集模块(输入电压互感器)、输出采集模块(输出电压互感器和输出电流互感器)可以简化掉或者说功能化集成到数字电控单元中，通过数字电控单元的计算处理，很容易就能得到数字电控单元的输入电压信号、输出电压信号、输出电流信号的大小，简化了该监控保护装置的结构；同时，控制模块也可以简化掉或者说功能化集成到数字电控单元的电控主板上，如西门子的直流调速器6RA70，能进一步简化该保护装置的结构。

其中，数字电控单元的电控主板(或者控制模块)对电磁刹车的制动工作状态及电控单元的掉电欠压的处理同实施例一，在本实施例中，数字电控采集电磁刹车的手柄信号进电控主板，在电控主板的逻辑命令里和运行信号、故障信号、给定量、电流、电压等量值做逻辑处理，确定数字电控单元工作是否正常。

对应的，在本实施例中：

电刹手柄工作制动(数字电控)→无运行信号和电流、有故障→盘刹紧急制动并报警

电刹手柄零位状态(数字电控)→有一定直流电压电流→报警

其中，数字电控单元的电控主板或控制模块的逻辑处理技术可参考现有技术，在此不在赘述。

综上所述，在本实用新型的电磁刹车监控保护装置中，由于控制模块分别与电磁刹车的手柄信号电路、电磁刹车的风压开关电路、输入采集模块、输出采集模块、显示模块及电磁刹车的电磁阀控制电路连接，使得控制模块能及时接收电磁刹车的手柄信号、风压开关信号、电控单元输入电压信号、电控单元输出电压信号及电控单元输出电流信号并据此判断手柄的状态信息、电控单元的电源状态以及电控单元的工作状态等，进一步结合各个部件模块的状态进行整个电磁刹车系统状态的判定，发现故障时能通过显示模块进行报警提示并通过电磁刹车的电磁阀对电磁刹车进行紧急制动，有效提升了电磁刹车的安全性能。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种电磁刹车监控保护装置，其特征在于，包括控制模块、输入采集模块、输出采集模块及显示模块；

所述控制模块与电磁刹车的手柄信号电路连接；

所述控制模块与所述电磁刹车的风压开关电路连接；

所述输入采集模块采集所述电磁刹车的电控单元输入电压信号，所述输入采集模块与所述控制模块连接；

所述输出采集模块采集所述电磁刹车的电控单元输出电压信号和电控单元输出电流信号，所述输出采集模块与所述控制模块连接；

所述控制模块与所述显示模块连接，所述显示模块显示所述电磁刹车的状态信号；

所述控制模块与所述电磁刹车的电磁阀控制电路连接。

2.根据权利要求1所述的电磁刹车监控保护装置，其特征在于，所述电磁刹车监控保护装置还包括电源模块，所述电源模块为所述控制模块提供电源。

3.根据权利要求1或2所述的电磁刹车监控保护装置，其特征在于，所述控制模块包括PLC模块。

4.根据权利要求3所述的电磁刹车监控保护装置，其特征在于，所述输入采集模块包括用于采集所述电磁刹车的电控单元输入电压信号的输入电压互感器。

5.根据权利要求4所述的电磁刹车监控保护装置，其特征在于，所述输出采集模块包括用于采集所述电磁刹车的电控单元输出电压信号的输出电压互感器和用于采集所述电磁刹车的电控单元输出电流信号的输出电流互感器。

6.根据权利要求1所述的电磁刹车监控保护装置，其特征在于，所述显示模块包括用于显示所述电磁刹车的状态信息的显示屏和用于报警提示所述电磁刹车的故障的警报器。

7.根据权利要求1所述的电磁刹车监控保护装置，其特征在于，所述电磁刹车监控保护装置还包括复位解刹模块，所述复位解刹模块与所述控制模块连接，所述复位解刹模块用于解除所述电磁刹车的紧急制动。

8.根据权利要求1所述的电磁刹车监控保护装置，其特征在于，所述电磁刹车监控保护装置还包括功能选择模块，所述功能选择模块与所述控制模块连接，所述功能选择模块用于所述电磁刹车监控保护装置对所述电磁刹车保护功能的停用选择。

9.根据权利要求1所述的电磁刹车监控保护装置，其特征在于，所述电磁刹车监控保护装置还包括存储模块，所述存储模块与所述控制模块连接，所述存储模块用于所述电磁刹车的状态信息存储。

10.根据权利要求9所述的电磁刹车监控保护装置，其特征在于，所述存储模块包括非易失性存储器。

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