鑿井絞車鋼絲繩過負荷斷繩保護系統的製作方法
2023-06-01 11:23:06
本發明涉及工程施工安全自動保護領域，尤其涉及一種鑿井絞車鋼絲繩過負荷斷繩保護系統。
背景技術：
立井施工大量使用鑿井絞車，每個立井施工一般都是十幾臺，相應懸吊鋼絲繩也是十幾根，但目前對立井懸吊鋼絲繩缺乏有效的保護，可以說是沒有保護，僅對鑿井絞車的電機有短路和過負荷保護，眾所周知，電機在啟動時的電流為工作電流的4-7倍。如若帶負荷啟動，其電流將會更大，而過負荷保護均為反時限的延時保護，超載多為在鑿井絞車啟動過程中產生，而電機過負荷保護是電機長時間過流和長時間的過載後方可起作用，在較短的時間內無法實施保護，鑿井絞車懸吊鋼絲繩往往是在短時間內就被拉斷，特別在立井施工的淺部，因此立井施工中鑿井絞車懸吊鋼絲繩時有因過負荷而拉斷鋼絲繩，造成人員傷亡和財產損失。這就亟需本領域技術人員解決相應的安全保護技術問題。
技術實現要素：
本發明旨在至少解決現有技術中存在的安全保護技術問題，特別創新地提出了一種鑿井絞車鋼絲繩過負荷斷繩保護系統。
為了實現本發明的上述目的，本發明提供了一種鑿井絞車鋼絲繩過負荷斷繩保護系統，包括：天輪7、張力傳感器、鋼絲繩、鑿井絞車5、制動控制系統3；
負載8與鋼絲繩尾端連接，所述鋼絲繩穿過張力傳感器，所述鋼絲繩繞過天輪，纏繞於鑿井絞車滾筒上，鋼絲繩首端也固定在鑿井絞車滾筒上，所述鑿井絞車控制系統與鑿井絞車制動系統、鑿井絞車電機和鋼絲繩張力傳感器相連。
上述技術方案的有益效果為：本保護系統有機地將鋼絲繩斷繩保護裝置與鑿井絞車提升系統的電控系統與制動系統結合起來，進而簡化了結構，降低了成本，防止因超載鋼絲繩被拉斷，實現對鋼絲繩的保護。
所述的鑿井絞車鋼絲繩過負荷斷繩保護系統，優選的，還包括：系統電控系統1和鑿井絞車制動系統2；
系統電控系統通過人工操作和鋼絲繩張力傳感器對鑿井絞車制動系統進行人工和自動控制。
上述技術方案的有益效果為：通過電控系統控制鑿井絞車制動系統的啟停操作。
所述的鑿井絞車鋼絲繩過負荷斷繩保護系統，優選的，所述系統電控系統1包括：
三相電源的一根火線和零線連接變壓器，將電壓降至36V，降壓後作控制電源，所述三相電源還分別穿過三個單相電流互感器，三個穿芯電流互感器L1、L2、L3作為斷相、短路、過流保護參數檢測，通過TA內部轉換電路，把電流信號轉換成電壓信號，然後輸入到電動機綜合保護器ZB內部，由ZB內部的多個電壓比較器對輸入信號進行比較，根據設計各基準值來判斷輸入的實際信號屬於斷相、短路還是過流或是正常，從而實現對電路的斷相、短路、過流保護和正常輸出。如三相電流正常，未檢測到斷相、短路、過流信號，電動機綜合保護器保護輸出端3號與4號之間的觸點閉合，電路正常啟動。相反，如電路檢測到斷相、短路、過流信號，其電動機綜合保護器保護輸出端3號與4號之間的觸點斷開，即控制電路被斷開，電動機無法啟動，從而達到保護的目的。三相電源還連接阻容吸收器，鑿井絞車電磁鐵YA、鑿井絞車電機M1和鑿井絞車電液制動泵電機M2分別並聯於三相電源。
上述技術方案的有益效果為：實現鋼絲繩超載報警和斷電保護，防止因超載鋼絲繩被拉斷，實現了對鋼絲繩的保護，且保護系統安全可靠，技術可行，經濟合理。
所述的鑿井絞車鋼絲繩過負荷斷繩保護系統，優選的，所述鑿井絞車制動系統2包括：
綜合保護器輸出端還連接第一電磁接觸器常閉觸點另一端和第二電磁接觸器常閉觸點另一端，所述第一電磁接觸器常閉觸點另一端和第二電磁接觸器常閉觸點另一端還分別連接橋式電路，橋式電路輸出端分別連接向前、向後和停止按鈕控制開關，三相電源通過刀閘連接380660/220V變壓器電源端，380660/220V變壓器負荷端連接張力傳感器電源端，張力傳感器保護輸出連接保護斷電中間繼電器迴路，所述保護斷電中間繼電器分別並聯超載報警器、超載指示燈和電源指示燈。
上述技術方案的有益效果為：通過綜合保護器控制第一電磁接觸器和第二電磁接觸器，從而保證電路工作穩定。
所述的鑿井絞車鋼絲繩過負荷斷繩保護系統，優選的，所述張力傳感器包括：
第一繩滑輪座10、第二繩滑輪座20和第三繩滑輪座30依次平行排列，所述第一繩滑輪座10、第二繩滑輪座20和第三繩滑輪座30通過厚鋼板連接，所述第一繩滑輪座10開設有第一繩滑輪軸孔11，所述第二繩滑輪座20開設有第二繩滑輪軸孔21，所述第三繩滑輪座30開設有第三繩滑輪孔31，所述第二繩滑輪座20略短於第一繩滑輪座10和第三繩滑輪座30，繩滑輪軸外部套設繩滑輪，所述繩滑輪在繩滑輪軸上能夠自由轉動，繩滑輪軸分別插入第一繩滑輪軸孔11、第二繩滑輪軸孔21和第三繩滑輪軸孔31，鋼絲繩搭設在繩滑輪上，通過張力傳感器將繩滑輪壓力轉成鋼絲繩的張力並由數字式智能儀表顯示出來。
上述技術方案的有益效果為：張力傳感器裝設簡單；安裝位置靈活，可安裝在翻矸臺、天輪平臺和井口封口盤；可垂直、傾斜或水平安裝。
所述的鑿井絞車鋼絲繩過負荷斷繩保護系統，優選的，還包括張力傳感器固定裝置4；
張力傳感器固定裝置4可根據具體情況進行設計和安裝，通過螺栓與張力傳感器的內螺紋50相連，所述內螺紋設於張力傳感器內。
上述技術方案的有益效果為：通過張力傳感器固定裝置保證張力傳感器能夠穩固，不能產生鬆動，保證傳輸信號準確。
所述的鑿井絞車鋼絲繩過負荷斷繩保護系統，優選的，所述第一繩滑輪座10分別對稱設置第一繩滑輪輪軸左支點12和第一繩滑輪輪軸右支點12』，輪軸分別穿過第一繩滑輪輪軸左支點12和第一繩滑輪輪軸右支點12』的輪軸孔，從而固定繩滑輪；
所述第二繩滑輪座20分別對稱設置第二繩滑輪輪軸左支點22和第二繩滑輪輪軸右支點22』，輪軸分別穿過第二繩滑輪輪軸左支點22和第二繩滑輪輪軸右支點22』的輪軸孔，從而固定繩滑輪；
所述第三繩滑輪座30分別對稱設置第三繩滑輪輪軸左支點32和第三繩滑輪輪軸右支點32』，輪軸分別穿過第三繩滑輪輪軸左支點32和第三繩滑輪輪軸右支點32』的輪軸孔，從而固定繩滑輪。
上述技術方案的有益效果為：通過第一繩滑輪座、第二繩滑輪座、第三繩滑輪座保證繩滑輪穩定。
所述的鑿井絞車鋼絲繩過負荷斷繩保護系統，優選的，所述輪軸包括：
輪軸一端徑向粗於輪軸本體，輪軸另一端徑向細於輪軸本體，輪軸本體長度與第一繩滑輪座10的厚度相同，輪軸一端軸向沿輪軸本體開設注油小孔16，通過此孔將潤滑油注於繩滑輪內孔與輪軸之間。
上述技術方案的有益效果為：輪軸一端徑向粗於輪軸本體能夠讓繩索保持在凹槽中，不易脫落。
所述的鑿井絞車鋼絲繩過負荷斷繩保護系統，優選的，所述繩輪包括：
繩滑輪本體軸向外側中部設置半圓形弧形繩槽17，便於鋼絲繩搭設，繩滑輪本體軸向外側兩端面為光滑平面18，所述光滑平面18與繩滑輪本體輪軸孔垂直，繩滑輪本體輪軸孔孔口切削為倒角13，所述倒角13便於輪軸插入。
所述的鑿井絞車鋼絲繩過負荷斷繩保護系統，優選的，還包括：在傳感器繩滑座中心沿壓力傳感器放置的位置開設傳感器引出線孔40，將壓力傳感器引出線通過傳感器引出線孔40引出張力傳感器外，並通過引出線將壓力數據傳輸給數字式智能儀表。
綜上所述，由於採用了上述技術方案，本發明的有益效果是：
1、本保護系統有機地將鋼絲繩斷繩保護裝置與鑿井絞車提升系統的電控系統與制動系統結合起來，進而簡化了結構，降低了成本，防止因超載鋼絲繩被拉斷，實現對鋼絲繩的保護。
2、張力傳感器裝設簡單；安裝位置靈活，可安裝在翻矸臺、天輪平臺和井口封口盤；可垂直、傾斜或水平安裝。
3、自成一體，無需其它關聯設備相輔；檢修、更換方便。
4、信號發送距離較近，不會發生信號衰減現象，數值顯示較為準確。
5、整個保護系統設置在地面，全部採用非防爆型，大大降低了保護系統成本。
本保護系統經現場運用，可實現鋼絲繩超載報警和斷電保護，防止因超載鋼絲繩被拉斷，實現了對鋼絲繩的保護，且保護系統安全可靠，技術可行，經濟合理。
該保護系統防護裝置安全可靠、技術先進、經濟合理，適用於立井施工鑿井絞車(0.05m/s和0.1m/s)和慢速絞車≤0.2m/s鋼絲繩超負荷保護和其鋼絲繩張力提升力的監測，從而實現其鋼絲繩的斷繩保護和設備的安全運轉。
本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
附圖說明
本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：
圖1是本發明總體連接示意圖；
圖2是本發明電路示意圖；
圖3是本發明張力傳感器側視圖；
圖4是本發明張力傳感器正視圖；
圖5是本發明張力傳感器剖視圖；
圖6是本發明張力傳感器輪軸示意圖；
圖7是本發明張力傳感器輪軸螺母示意圖；
圖8是本發明張力傳感器繩輪示意圖；
圖9是本發明張力傳感器繩輪剖視示意圖。
具體實施方式
下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
在本發明的描述中，需要理解的是，術語「縱向」、「橫向」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
在本發明的描述中，除非另有規定和限定，需要說明的是，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是機械連接或電連接，也可以是兩個元件內部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語的具體含義。
如圖1所示，本發明提供了一種鑿井絞車鋼絲繩過負荷斷繩保護系統，包括：天輪7、張力傳感器、鋼絲繩、鑿井絞車5、制動控制系統3；
負載8與鋼絲繩尾端連接，所述鋼絲繩穿過張力傳感器，所述鋼絲繩繞過天輪，纏繞於鑿井絞車滾筒上，鋼絲繩首端也固定在鑿井絞車滾筒上，所述鑿井絞車控制系統與鑿井絞車制動系統、鑿井絞車電機和鋼絲繩張力傳感器相連。
上述技術方案的有益效果為：本保護系統有機地將鋼絲繩斷繩保護裝置與鑿井絞車提升系統的電控系統與制動系統結合起來，進而簡化了結構，降低了成本，防止因超載鋼絲繩被拉斷，實現對鋼絲繩的保護。
如圖2所示，所述的鑿井絞車鋼絲繩過負荷斷繩保護系統，優選的，還包括：系統電控系統1和鑿井絞車制動系統2；
系統電控系統通過人工操作和鋼絲繩張力傳感器對鑿井絞車制動系統進行人工和自動控制。
上述技術方案的有益效果為：通過電控系統控制鑿井絞車制動系統的啟停操作。
所述的鑿井絞車鋼絲繩過負荷斷繩保護系統，優選的，所述系統電控系統1包括：
三相電源的一根火線和零線連接變壓器，將電壓降至36V，降壓後作控制電源，所述三相電源還分別穿過三個單相電流互感器，三個穿芯電流互感器L1、L2、L3作為斷相、短路、過流保護參數檢測，通過TA內部轉換電路，把電流信號轉換成電壓信號，然後輸入到電動機綜合保護器ZB內部，由ZB內部的多個電壓比較器對輸入信號進行比較，根據設計各基準值來判斷輸入的實際信號屬於斷相、短路還是過流或是正常，從而實現對電路的斷相、短路、過流保護和正常輸出。如三相電流正常，未檢測到斷相、短路、過流信號，電動機綜合保護器保護輸出端3號與4號之間的觸點閉合，電路正常啟動。相反，如電路檢測到斷相、短路、過流信號，其電動機綜合保護器保護輸出端3號與4號之間的觸點斷開，即控制電路被斷開，電動機無法啟動，從而達到保護的目的。三相電源還連接阻容吸收器，鑿井絞車電磁鐵YA、鑿井絞車電機M1和鑿井絞車電液制動泵電機M2分別並聯於三相電源。
上述技術方案的有益效果為：實現鋼絲繩超載報警和斷電保護，防止因超載鋼絲繩被拉斷，實現了對鋼絲繩的保護，且保護系統安全可靠，技術可行，經濟合理。
所述的鑿井絞車鋼絲繩過負荷斷繩保護系統，優選的，所述鑿井絞車制動系統2包括：
綜合保護器輸出端還連接第一電磁接觸器常閉觸點另一端和第二電磁接觸器常閉觸點另一端，所述第一電磁接觸器常閉觸點另一端和第二電磁接觸器常閉觸點另一端還分別連接橋式電路，橋式電路輸出端分別連接向前、向後和停止按鈕控制開關，三相電源通過刀閘連接380660/220V變壓器電源端，380660/220V變壓器負荷端連接張力傳感器電源端，張力傳感器保護輸出連接保護斷電中間繼電器迴路，所述保護斷電中間繼電器分別並聯超載報警器、超載指示燈和電源指示燈。
上述技術方案的有益效果為：通過綜合保護器控制第一電磁接觸器和第二電磁接觸器，從而保證電路工作穩定。
如圖3所示，所述的鑿井絞車鋼絲繩過負荷斷繩保護系統，優選的，所述張力傳感器包括：
第一繩滑輪座10、第二繩滑輪座20和第三繩滑輪座30依次平行排列，所述第一繩滑輪座10、第二繩滑輪座20和第三繩滑輪座30通過厚鋼板連接，所述第一繩滑輪座10開設有第一繩滑輪軸孔11，所述第二繩滑輪座20開設有第二繩滑輪軸孔21，所述第三繩滑輪座30開設有第三繩滑輪孔31，所述第二繩滑輪座20略短於第一繩滑輪座10和第三繩滑輪座30，繩滑輪軸外部套設繩滑輪，所述繩滑輪在繩滑輪軸上能夠自由轉動，繩滑輪軸分別插入第一繩滑輪軸孔11、第二繩滑輪軸孔21和第三繩滑輪軸孔31，鋼絲繩搭設在繩滑輪上，通過張力傳感器將繩滑輪壓力轉成鋼絲繩的張力並由數字式智能儀表顯示出來。
上述技術方案的有益效果為：張力傳感器裝設簡單；安裝位置靈活，可安裝在翻矸臺、天輪平臺和井口封口盤；可垂直、傾斜或水平安裝。
如圖5所示，所述的鑿井絞車鋼絲繩過負荷斷繩保護系統，優選的，還包括張力傳感器固定裝置4；
張力傳感器固定裝置4可根據具體情況進行設計和安裝，通過螺栓與張力傳感器的內螺紋50相連，所述內螺紋設於張力傳感器內。
上述技術方案的有益效果為：通過張力傳感器固定裝置保證張力傳感器能夠穩固，不能產生鬆動，保證傳輸信號準確。
如圖4所示，所述的鑿井絞車鋼絲繩過負荷斷繩保護系統，優選的，所述第一繩滑輪座10分別對稱設置第一繩滑輪輪軸左支點12和第一繩滑輪輪軸右支點12』，輪軸分別穿過第一繩滑輪輪軸左支點12和第一繩滑輪輪軸右支點12』的輪軸孔，從而固定繩滑輪；
所述第二繩滑輪座20分別對稱設置第二繩滑輪輪軸左支點22和第二繩滑輪輪軸右支點22』，輪軸分別穿過第二繩滑輪輪軸左支點22和第二繩滑輪輪軸右支點22』的輪軸孔，從而固定繩滑輪；
所述第三繩滑輪座30分別對稱設置第三繩滑輪輪軸左支點32和第三繩滑輪輪軸右支點32』，輪軸分別穿過第三繩滑輪輪軸左支點32和第三繩滑輪輪軸右支點32』的輪軸孔，從而固定繩滑輪。
上述技術方案的有益效果為：通過第一繩滑輪座、第二繩滑輪座、第三繩滑輪座保證繩滑輪穩定。
如圖7所示，所述的鑿井絞車鋼絲繩過負荷斷繩保護系統，優選的，所述輪軸包括：
輪軸一端徑向粗於輪軸本體，輪軸另一端徑向細於輪軸本體，輪軸本體長度與第一繩滑輪座10的厚度相同，輪軸一端軸向沿輪軸本體開設注油小孔16，通過此孔將潤滑油注於繩滑輪內孔與輪軸之間。通過螺栓將張力傳感器固定，螺栓由螺帽14、螺栓本體15組成，螺帽14、螺栓本體15依次排列而成，螺栓本體15穿過張力傳感器起到固定作用，螺栓本體頭部為螺帽14，尾部略細於螺栓本體，為了保證螺栓快速穿入張力傳感器。
上述技術方案的有益效果為：輪軸一端徑向粗於輪軸本體能夠讓繩索保持在凹槽中，不易脫落。
如圖8、9所示，所述的鑿井絞車鋼絲繩過負荷斷繩保護系統，優選的，所述繩輪包括：
繩滑輪本體軸向外側中部設置半圓形弧形繩槽17，便於鋼絲繩搭設，繩滑輪本體軸向外側兩端面為光滑平面18，所述光滑平面18與繩滑輪本體輪軸孔垂直，繩滑輪本體輪軸孔孔口切削為倒角13，所述倒角13便於輪軸插入。
如圖5所示，所述的鑿井絞車鋼絲繩過負荷斷繩保護系統，優選的，還包括：在傳感器繩滑座中心沿壓力傳感器放置的位置開設傳感器引出線孔40，將壓力傳感器引出線通過傳感器引出線孔40引出張力傳感器外，並通過引出線將壓力數據傳輸給數字式智能儀表。
如圖2所示，本系統主要由1電控系統、2鑿井絞車制動系統、3鋼絲繩斷繩保護裝置、4張力傳感器固定裝置，以及鑿井絞車提升系統相關設備的鑿井絞車、提升鋼絲繩、天輪和負載組成。其中鋼絲繩斷繩保護裝置由3-1鋼絲繩張力壓力傳感器和3-2TY50D數字式智能儀表組成，鋼絲繩張力傳感器主要是將鋼絲繩張力轉換成與鋼絲繩張力大小成比例的電信號，TY50D數字式智能儀表是轉換、處理放大張力傳感器輸出的電信號，並顯示鋼絲繩張力的數字大小，以及鋼絲繩張力過負荷時進行報警和斷電輸出。制動系統利用鑿井絞車的制動系統，主要包括電磁製動和電液制動兩部分。張力傳感器固定裝置是固定傳感器的，它可以設置成垂直、傾斜或水平型式固定張力傳感器。電控系統主要控制鑿井絞車啟動、停止和運行，提供鋼絲繩斷繩保護裝置電源和制動系統的控制，以及超負荷時報警和斷電保護。
當鑿井絞車加載時，鋼絲繩就產生張力提升力，鋼絲繩張力傳感器就輸出電信號，通過TY50D數字式智能儀表的轉換、處理放大顯示鋼絲繩張力的數字大小。當鋼絲繩張力超過設定的報警值時，系統發出超載報警聲光信號，提示鋼絲繩超載，此時人工操作停止鑿井絞車運轉，進行斷電制動保護，避免繼續超載。若系統發出超載報警聲光信號後，沒有採取人工操作停止鑿井絞車運轉，鋼絲繩繼續超載達到設定鋼絲繩張力的斷電值時，系統自動實現停止鑿井絞車運轉，進行斷電制動保護，鋼絲繩張力不再繼續加大，防止因繼續超載鋼絲繩被拉斷，實現對鋼絲繩的斷繩保護。
經過多次試驗得出結論，報警值按鋼絲繩最大靜負荷的1.21倍設定，斷電值按鋼絲繩最大靜負荷1.33倍確定。
在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
儘管已經示出和描述了本發明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解：在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的範圍由權利要求及其等同物限定。