[发明专利]矿井提升机安全制动及冗余控制系统

说明书

 

技术领域

本发明属于矿用设备，具体涉及一种矿井提升机安全制动及冗余控制系统。

背景技术

矿井提升机是矿山生产的重要提升设备，担负着升降工作人员、上提矿产或设备、下放材料和器械等重要任务，是矿山机械中“四大件”之一，有着“矿井咽喉”之美称。

矿井提升机的制动系统是提升系统安全工作的最后一道保障，制动性能的好坏直接关系到矿山生产的效率、工人的人身安全和公共财产安全。

 盘式制动系统具有安全性能好、制动力矩可调、灵敏度高、结构紧凑、质量轻、惯量小、安装和维护方便等优点，被矿山机械广泛采用。

在提升机盘式制动过程中，影响制动效果的因素有很多，比如摩擦副的材料、影响闸盘与闸瓦之间动摩擦因数的因素、碟形弹簧的性能以及液压站残压的大小，等等。制动过程中，效果良好的一种方法称为恒减速制动方法，该方法的原理就是在制动的过程中，制动器控制提升容器按照一个恒定的减速度进行减速，这样操作可以最大限度地保证钢丝绳不被拉断，也可以避免钢丝绳与卷筒间出现相对滑动现象。

目前，恒减速电液制动系统实施方法多采用比例溢流阀，电液伺服阀或伺服比例阀控制制动油缸压力，来实现对制动力矩的控制，这些方法都有各自的优缺点，如：

    采用电液比例溢流阀控制系统压力的液压回路，与常用的开关阀压力控制回路相比较，系统的结构更加简约，还能实现压力的连续调节，即无级调压。但是采用溢流阀控制加载力时会出现一些问题。当溢流阀来控制系统加载力时，由于它受最小稳定流量的限制，不能保证小流量或零流量时的控制性能，而且采用溢流阀控制加载力时，它的控制容腔体积要比减压阀控制容腔体积大，加载系统相应的响应速度就会降低，抗压力冲击能力差，这样系统的动态性能就会变差。

采用电液伺服阀或伺服比例阀（也有用电液比例换向阀）通过压力传感器闭环控制制动压力，一旦压力传感器故障，或反馈通道断开，压力控制会完全失效。另外，用电液伺服阀或伺服比例阀控制压力，在控制策略上也不如压力阀方便。电液伺服阀还有抗污染能力差、成本高、维护工作量大、可靠性低等缺点。如果设备维护稍有疏忽，在安全制动过程中就可能发生重大安全事故。例如申请号为 CN201010534232.7，发明创造名称为“一种矿井提升机恒减速安全制动系统及制动方法”的发明专利，采用的就是用电液比例换向阀控制制动油压。

现有技术中，液压制动器液压动力源，无论采用定量泵还是变量泵，电机都处于长期运转状态，会产生大的空转能量消耗，引起系统发热，也有待于改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述不足，提供一种矿井提升机安全制动及冗余控制系统，该系统平稳性和安全性高，控制精度高，响应速度快，且双向调节，速度冗余，能够实现使制动减速度不随负荷、工况变化而变化，以恒定的减速度进行制动。

本发明的技术方案：一种矿井提升机安全制动及冗余控制系统，它包括电机、液压泵、溢流阀、单向阀、蓄能器、二通换向阀、压力传感器、提升机制动油缸、提升机滚筒、提升机减速器、提升机电机、滚筒转速传感器、油箱、压力闭环控制器、速度闭环控制器、压力信号比较器和速度信号比较器，所述矿井提升机安全制动及冗余控制系统增设了三通比例减压阀、电机转速传感器、速度冗余检测器、压力前馈控制器、加法器、开关、变频器、蓄能器压力传感器；其中，所述的变频器通过导线与电机连接，电机与液压泵连接, 液压泵的出口Pp通过管路与单向阀连接，溢流阀设置在液压泵与单向阀之间，单向阀通过管路分别与蓄能器、蓄能器压力传感器、三通比例减压阀的进油口P连接, 三通比例减压阀的回油口T通过管路与油箱连接，三通比例减压阀的压力出油口A通过管路分别与提升机制动油缸的进油口、压力传感器、二通换向阀的进油口连接，二通换向阀的回油口通过管路与油箱连通，提升机制动油缸与提升机滚筒连接，提升机滚筒分别与提升机减速器、滚筒转速传感器连接，提升机减速器与提升机电机连接, 提升机电机与电机转速传感器连接；滚筒转速传感器、电机转速传感器与速度冗余检测器连接，速度冗余检测器与速度信号比较器连接，速度信号比较器与速度闭环控制器连接，速度闭环控制器分别与压力信号比较器、压力前馈控制器连接，压力信号比较器分别与压力传感器、压力闭环控制器连接，压力前馈控制器、压力闭环控制器与加法器连接，加法器与三通比例减压阀连接，开关设置在压力闭环控制器与加法器之间，压力传感器与开关连接。

采用三通比例减压阀控制提升机制动油缸的压力，所述三通比例减压阀是先导型减压阀或直动型减压阀中的任意一种。