防爆柴油機報警保護裝置製造方法
2023-05-31 00:22:11 2
防爆柴油機報警保護裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種防爆柴油機報警保護裝置，包括電氣箱和置於電氣箱內部的控制單元，所述控制單元包括中央處理單元，壓力傳感器、溫度傳感器、轉速傳感器和按鍵與中央處理單元連接，當壓力傳感器、溫度傳感器、或轉速傳感器檢測到的值超過報警閾值時，中央處理單元驅動報警單元發出報警提示；中央處理單元內設置有強制啟動保護模塊、低溫啟動保護模塊和飛車保護模塊。本實用新型使得防爆柴油機安全性大幅提高。
【專利說明】防爆柴油機報警保護裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於電氣領域，特別涉及一種防爆柴油機報警保護裝置。
【背景技術】
[0002]在防爆柴油機控制系統中，因操作者長時間強制起動馬達、頻繁起動、頻繁點動馬達、發動機起動後沒有及時斷開起動馬達等錯誤操作方法，很可能導致起動馬達過熱而損壞。目前，對柴油機起動馬達的保護主要是通過繼電器和延時繼電器來實現的，然而，繼電器控制保護的方式線路過於複雜，一定程度上增加了故障點，己無法適應日趨智能化的工程機械行業。柴油機飛車是一種常見的故障，柴油機飛車是指柴油機失去控制，轉速迅速增高，超過標定運轉速的110%以上。與此同時，由於轉速突升，柴油機燃燒噪聲、空氣噪聲和機械噪聲均迅速增大，並柴油機慣性力的不平衡大大增加，使得柴油機振動急劇增加。此夕卜，柴油機飛車也容易造成機件的損壞，如連杆螺栓斷裂，打壞缸蓋、機身、活塞等零件，曲軸平衡塊和調速器飛錘甩出，飛輪破裂等，危及人身安全。
【發明內容】
[0003]針對現有技術的缺陷，本實用新型提供了 一種防爆柴油機報警保護裝置。
[0004]一種防爆柴油機報警保護裝置，包括電氣箱和置於電氣箱內部的控制單元；
[0005]所述電氣箱I的前端安設人機界面5、箱體支架3、按鍵4和把手2，後端設有傳感器信號和控制信號的連接口，人機界面5與電氣箱內的控制單元相連，人機界面5實時顯示柴油機的水溫、油壓、和報警信息，按鍵4與電氣箱內的控制單元連接，通過按鍵設定控制單元的報警參數，電氣箱I通過支架3安裝於防爆控制箱內；
[0006]所述控制單元包括中央處理單元，壓力傳感器、溫度傳感器、轉速傳感器和按鍵4與中央處理單元連接，當壓力傳感器、溫度傳感器、或轉速傳感器檢測到的值超過報警閾值時，中央處理單元驅動報警單元發出報警提示；
[0007]中央處理單元包括分別與中央處理器相連接的輸入單元，輸出單元，中央處理單元內設置有強制啟動保護模塊、低溫啟動保護模塊和飛車保護模塊；點火鎖、溫度傳感器、壓力傳感器和轉速傳感器都與可編程控制器的輸入單元相連接，報警單元、電磁閥和人機界面分別與可編程控制器的輸出單元相連接；
[0008]所述強制起動保護|旲塊中設直有發動機起動轉速Rl和強制起動時間Tl,當中央處理單元接收到點火鎖傳來的起動信號後,強制起動保護模塊開始計時，當起動時間到達強制起動保護模塊中設定的強制起動時間Tl，且轉速傳感器測得的發動機轉速小於起動轉速R1，則強制起動保護模塊通過輸出單元發出保護信號斷開繼電器KA，強制關閉起動電機；
[0009]所述低溫保護模塊內設置有安全起動溫度T，低溫保護模塊接收溫度傳感器檢測到的溫度信號，當檢測到的溫度低於安全起動溫度T時，則低溫起動保護模塊發送保護指令給中央處理單元，中央處理單元不響應點火鎖發出的起動信號；[0010]所述飛車保護模塊與轉速傳感器連接，轉速傳感器通過檢測柴油機曲軸的信號獲取轉速信號，飛車保護模塊接收轉速信號，將轉速信號轉換為電壓信號，當檢測到的電壓值超過設定電壓後輸出控制信號至設置於連接柴油機油箱和柴油機油泵的供油管路上的電磁閥，關閉所述電磁閥。
[0011]本實用新型的有益效果是:利用可編程控制器取代了傳統的繼電器控制方式，線路簡單，故障率低，只需在可編程控制器中編制相應的程序和設置運行參數即可實現較為複雜的保護方式；對柴油機運行過程中的溫度、機油壓力、轉速信號進行收集，通過PLC計算後進行控制輸出和系統保護，該裝置可以對柴油機在運行過程中出現的超溫、超速、低油壓起到報警和自動停機的目的；執行單元，設於連接柴油機油箱和柴油機油泵的供油管路，根據所述控制信號控制所述供油管路的通斷。與現有技術相比，本實用新型提供的柴油機防飛車保護裝置能夠實時對柴油機的運行工況進行監控，執行單元直接作用於柴油機的供油管路，並不依賴於燃油系統對噴油量的控制，結構簡單，工作可靠。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型電氣箱的結構示意圖；
[0013]圖2是控制單元的的結構示意圖；
[0014]圖3是中央處理單元的結構示意圖；
[0015]圖4是飛車保護模塊的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0016]為使本實用新型的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】做詳細的說明，使本實用新型的上述及其它目的、特徵和優勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標記指示相同的部分。並未刻意按比例繪製附圖，重點在於示出本實用新型的主旨。
[0017]請參閱圖1，本實用新型的防爆柴油機報警保護裝置包括電氣箱和置於電氣箱內部的控制單元。電氣箱I的前端安設人機界面5、箱體支架3和把手2，後端設有傳感器信號、控制輸出的連接口，人機界面5與箱內的控制裝置相連，實時顯示柴油機的水溫、油壓、報警信息等，通過按鍵4可方便設定/修改各報警參數，電氣箱I通過支架3安裝於防爆控制箱內。
[0018]圖2為控制單元的結構示意圖，控制單元包括中央處理單元，中央處理單元可以採用PLC等，電源採用24V直流，其工作原理是運用PLC監控柴油機的性能參數，對柴油機運行過程中的溫度、機油壓力、轉速信號進行收集，通過PLC計算後進行控制輸出和系統保護，可以對柴油機在運行過程中出現的超溫、超速(飛車)、低油壓起到報警和自動停機的目的。
[0019]通過按鍵4可設置報警參數，當系統檢測數值超過報警閾值時，PLC會報警提示，驅動報警單元發出聲光報警。當轉速傳感器檢測到的轉速值超過正常值時，系統會報警提示，並且PLC驅動電磁閥關閉，切斷柴油機的供油管路，使得柴油機斷油停機。
[0020]控制單元還對柴油機進行起動保護,具體而言,起動保護系統包括點火鎖,起動電機，中央處理單元，與中央處理單元相連接的溫度傳感器、轉速傳感器和人機界面，點火鎖、起動馬達分別與中央處理單元相連接。人機界面進一步通過安裝所述柴油機的車輛上的CAN總線與中央處理單元進行數據通信。
[0021]中央處理單元以PLC為核心，如圖3所示，中央處理單元包括分別與中央處理器相連接的輸入單元，輸出單元，中央處理單元內設置有強制啟動保護模塊、頻繁啟動保護模塊、低溫啟動保護模塊和飛車保護模塊；點火鎖、溫度傳感器和轉速傳感器都與可編程控制器的輸入單元相連接，起動電機和人機界面分別與可編程控制器的輸出單元相連接。
[0022]如圖2所示，發動機起動時，駕駛者按下點火鎖，起動信號通過輸入單元傳輸到可編程控制器，可編程控制器由輸出單元控制輸出繼電器KA吸合，KA的常開點觸點KA』閉合使接觸器KM吸合，KM常開觸點KM』閉合，起動電機通電起動，帶動柴油發動機轉動。
[0023]強制起動保護模塊中設置有強制起動時間Tl，發動機起動轉速R1，頻繁起動保護模塊中設置有起動失敗次數η和安全起動間隔時間tn』低溫起動保護模塊中設置有安全起動溫度T，飛車保護模塊中設置有超速轉速R2。
[0024]1.發動機起動成功後及時斷開起動電機
[0025]在強制起動保護模塊中設置有發動機起動轉速R1。當操作者按下點火鎖時，起動信號通過可編程控制器控制起動電機起動，起動電機帶動發動機轉動，轉速傳感器對發動機的轉速進行實時檢測並將轉速通過輸入單元傳輸給可編程控制器。當轉速傳感器測得的發動機轉速超過設置的發動機起動轉速Rl時，則可編程控制器判斷發動機已經起動成功，可編程控制器通過輸出單元發送信號斷開繼電器KA，關閉起動電機，並通過CAN總線在人機界面上顯示發動機起動信息。
[0026]2.對強制起動的保護
[0027]在強制起動保護模塊中還設置有強制起動時間Tl。可編程控制器接收到點火鎖傳來的起動信號，強制起動保護模塊開始計時，當起動時間到達強制起動保護模塊中設定的強制起動時間Tl，且轉速傳感器測得的發動機轉速始終沒有超過發動機起動轉速R1，即發動機未能起動成功，則強制起動保護模塊向中央處理器發送長時間強制起動保護指令，可編程控制器接收到保護指令後，通過輸出單元發出保護信號斷開繼電器KA，強制關閉起動電機，並通過CAN總線在人機界面上顯示相應的錯誤信息。
[0028]3.對頻繁起動的保護
[0029]在頻繁起動保護模塊中設置有起動失敗次數η和安全起動間隔時間tl-tn。當操作者按下點火鎖後，發動機在設定的強制起動時間Tl內未達到發動機起動轉速R1，沒有起動成功，則中央處理器在頻繁起動保護模塊中記錄發動機第I次起動失敗，同時頻繁起動保護模塊中的安全起動間隔時間tl開始計時，並且發送頻繁起動保護指令給中央處理器使其在安全起動間隔時間tn內不對點火鎖發出的起動信號作出響應，操作者必須等安全起動間隔時間tn走完以後才能再次嘗試起動發動機。安全起動間隔時間tn走完以後，從而保證在各種狀況下對操作頻繁起動電機的保護。
[0030]4.對發動機低溫起動的保護
[0031]在低溫起動保護模塊中設置有安全起動溫度T。當氣溫過低時，發動機不進行預熱而強制起動會增加氣缸的磨損，減小發動機的壽命。因此，為了防止發動機低溫起動，由溫度傳感器檢測發動機進氣口的溫度，並將溫度信號通過可編程控制器的輸入單元傳輸給中央處理器，低溫起動保護模塊與設置的安全起動溫度T進行比較，若發動機進氣口溫度低於設置的安全起動溫度T，則低溫起動保護模塊發送保護指令給中央處理器，可編程控制器不響應點火鎖發出的起動信號，並通過人機界面進行顯示報警信息，同時發出信號控制發動機進行預熱直至發動機進氣口的溫度超過安全起動溫度T。
[0032]5.對飛車的保護
[0033]請參考圖4，圖4為本實用新型所提供的柴油機防飛車保護模塊的工作原理示意圖。飛車保護模塊包括檢測單元所述檢測單元通過檢測柴油機曲軸的信號獲取轉速信號，還包括控制單元，控制單元接收轉速信號，將轉速信號轉換為電壓信號，並根據電壓信號，輸出控制信號至執行單元，執行單元設於連接柴油機油箱和柴油機油泵的供油管路，根據控制單元輸出的控制信號控制所述供油管路的通斷。當檢測到的電壓超過設定電壓時PLC發出控制信號關閉電磁閥，切斷供油管路，發動機停車，實現飛車保護。本實用新型所提供的柴油機防飛車保護模塊能夠實時對柴油機的運行工況進行監控，執行單元直接作用於柴油機的供油管路，不依賴於燃油系統對噴油量的控制，就可防止柴油機飛車，結構簡單，工作可靠。
[0034]在以上的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本實用新型。但是以上描述僅是本實用新型的較佳實施例而已，本實用新型能夠以很多不同於在此描述的其它方式來實施，因此本實用新型不受上面公開的具體實施的限制。同時任何熟悉本領域技術人員在不脫離本實用新型技術方案範圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術內容對本實用新型技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。凡是未脫離本實用新型技術方案的內容，依據本實用新型的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬於本實用新型技術方案保護的範圍內。
【權利要求】
1.一種防爆柴油機報警保護裝置，包括電氣箱和置於電氣箱內部的控制單元，其特徵在於: 所述電氣箱(I)的前端安設人機界面(5)、箱體支架(3)、按鍵(4)和把手(2)，後端設有傳感器信號和控制信號的連接口，人機界面(5 )與電氣箱內的控制單元相連，人機界面(5 )實時顯示柴油機的水溫、油壓、和報警信息，按鍵(4)與電氣箱內的控制單元連接，通過按鍵設定控制單元的報警參數，電氣箱(I)通過支架(3)安裝於防爆控制箱內； 所述控制單元包括中央處理單元，壓力傳感器、溫度傳感器、轉速傳感器和按鍵(4)與中央處理單元連接，當壓力傳感器、溫度傳感器、或轉速傳感器檢測到的值超過報警閾值時，中央處理單元驅動報警單元發出報警提示； 中央處理單元包括分別與中央處理器相連接的輸入單元，輸出單元，中央處理單元內設置有強制啟動保護模塊、低溫啟動保護模塊和飛車保護模塊；點火鎖、溫度傳感器、壓力傳感器和轉速傳感器都與中央處理單元的輸入單元相連接，報警單元、電磁閥和人機界面分別與中央處理單元的輸出單元相連接； 所述強制起動保護模塊中設置有發動機起動轉速Rl和強制起動時間Tl，當中央處理單元接收到點火鎖傳來的起動信號後，強制起動保護模塊開始計時，當起動時間到達強制起動保護模塊中設定的強制起動時間Tl，且轉速傳感器測得的發動機轉速小於起動轉速R1，則強制起動保護模塊通過輸出單元發出保護信號斷開繼電器KA，強制關閉起動電機；所述低溫啟動保護模塊內設置有安全起動溫度T，低溫啟動保護模塊接收溫度傳感器檢測到的溫度信號，當檢測到的溫度低於安全起動溫度T時，則低溫起動保護模塊發送保護指令給中央處理單元，中央處理單元不響應點火鎖發出的起動信號； 所述飛車保護模塊與轉速傳感器連接，轉速傳感器通過檢測柴油機曲軸的信號獲取轉速信號，飛車保護模塊接收轉速信號，將轉速信號轉換為電壓信號，當檢測到的電壓值超過設定電壓後輸出控制信號至設置於連接柴油機油箱和柴油機油泵的供油管路上的電磁閥，關閉所述電磁閥。
【文檔編號】F02N11/08GK203742872SQ201420126262
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年3月20日 優先權日:2014年3月20日
【發明者】沈鑑偉 申請人:無錫國煤重工機械有限公司