重錘式失電緊急提升控制裝置的製作方法

2023-10-31 22:36:02

專利名稱：重錘式失電緊急提升控制裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及自動化控制技術，特別涉及重錘式失電緊急提升控制裝置。
背景技術：
煉鋼爐的氧槍在正常情況下採用電氣傳動控制，氧槍根據PLC發出的 信號，制動器通電鬆開並且電動機通電運轉實現升降運行。 一旦發生"失 電"或遇到緊急情況以及電控系統發生故障無法正常提槍時，為防止氧槍 長時間停留在吹煉位置而發生安全事故，現有技術釆用液壓緊急提升系統 或氣動緊急提升系統將氧槍緊急提升到安全位置，其機械設備傳動參見圖 1，驅動電動機10輸出軸連接一電動制動器20和減速機30，減速機30通 過傳動輪帶動鋼絲繩巻筒40，主令控制器50共軸設置於鋼絲繩巻筒40轉 動軸；同時，為應對緊急情況，還設置液壓緊急提升系統60或氣動緊急提 升系統以及相應的制動器70;液壓緊急提升系統必須安裝一套專用的液壓馬達傳動系統來實現，採 用氣動緊急提升系統必須安裝一套專用的氣動馬達傳動系統來實現。現有緊急提升控制系統是在原先電氣傳動系統的基礎上，增加一套氣 動(或液壓)緊急提升設備來實現緊急提升功能。 一套氣動(或液壓)緊 急提升設備包括一臺氣動(或液壓)馬達、電氣一液壓傳動機構制動器和 氣動(或液壓)控制設備以及氣動(或液壓)蓄能器。在外部電源"失電" 或遇到緊急情況以及電氣傳動系統發生故障無法正常提槍時，利用UPS電 源作為緊急提升控制系統的控制電源，操作人員通過操縱操作面板上的手 柄，控制氣動(或液壓)提升設備系統中的電磁換向闊，控制氣動(或液 壓)蓄能器中儲存的能量，使電氣一液壓傳動機構制動器鬆開，用氣動(或 液壓)力提升設備(氧槍)到安全位置，達到避免事故的目的。上述現有技術有以下主要缺陷 1)現有技術在原有電氣傳動系統的基礎上，增加整套緊急提升控制設備，沒有在不增加整套緊急提升控制設備的前提下，通過電氣和機械的巧妙 結合將緊急提升功能融入原有電氣傳動設備以及機械傳動設備中，使之 融為一體實現緊急提升功能，不能充分發揮原有電氣傳動設備以及機械 傳動設備的效能，原有設備利用率沒有提高。2) 現有技術採用二點驅動見圖一，電氣驅動和氣動(或液壓)驅動置於傳 動齒箱的兩側分別作用於兩個傳動軸，與單點驅動相比較圖2，傳動結 構複雜、維護工作量大。3) 現有技術控制系統在外部電源失電狀況下，利用UPS供給控制電源， 控制電磁換向閥控制氣動(或液壓)動力源的輸出實現事故提升功能。 但是一旦UPS設備發生故障，則此套系統就失去了提升動力源而無法 實現應有的提升功能。4) 現有技術控制系統在外部電源失電狀況下，利用UPS供給控制電源， 電源控制電氣一液壓傳動機構制動器實現事故緊急提升功能。但是一旦 UPS設備發生故障，則電氣一液壓傳動機構制動器由於處於"斷電抱緊" 而無法實現應有的提升功能。5) 現有技術採用液壓系統或氣動系統作為提升動力源，需氣動(或液壓) 緊急提升系統動力源的機電設備，才能實現緊急提升功能，設備投資費 用高並且維護工作量大，維修成本高。6) 現有技術負荷在巻筒的一側，全負荷提升，負載提升力矩大，電氣傳動 設備和緊急提升設備的選用容量大，在採用現有緊急控制系統時無法降 低原設備投資費用。發明內容本實用新型的目的設計一種重錘式失電緊急提升控制裝置，能利用原 有電氣升降傳動控制設備以及機械傳動設備，不增加整套緊急提升控制設 備，就能實現緊急提升功能的緊急提升系統。也就是通過電氣和機械的巧 妙結合，充分發揮原有電氣升降傳動控制設備以及機械傳動設備的效能， 提高原有設備的利用率。在不增加整套緊急提升控制設備的前提下，將緊 急提升功能融入原有電氣升降傳動控制設備以及機械傳動設備中，使之融 為一體；而且能克服現有技術的缺陷以及降低電氣傳動設備和緊急提升設備的選用容量，發揮比現有緊急提升功能更優越的性能。 為達到上述目的，本實用新型的技術方案是，重錘式失電緊急提升控制裝置，包括，三相電動機，其聯接一制動器及減速機，該三相電動機的輸入端通過接觸器(KM1、 KM2>以及空氣開 關(Q)與三相電源相連接；其中，接觸器(KM1)的主觸點(KM1-1)和 接觸器(KM2)的主觸點(KM2-1)連接成可逆運轉方式通過空氣開關(Q) 與電源相連接；第一鏈輪，設置於減速機輸出軸；傳動鏈輪，設置於工作 平臺，由第一傳動鏈聯結第一鏈輪旋轉；其特徵是，所述的制動器為得電 抱緊狀態、失電鬆開狀態式的結構形式；該控制裝置還包括，第二鏈輪和 傳動鏈輪共軸設置、旋轉；第二傳動鏈，其一端通過第二鏈輪聯結氧槍小 車；另一端通過第二鏈輪聯結一重錘；整流器，電氣連接於所述的制動器 的輸入端；接觸器(KM3)，電氣連接於所述的整流器的輸入端，該接觸 器(KM3)的二個主觸點分別電氣連接於所述的空氣開關(Q)輸出端的 三相主迴路的任意二相中；接觸器(KM3)的線圈和接觸器(KM1)的常 閉輔助觸點(KM1-2)以及接觸器(KM2)的常閉輔助觸點(KM2-2)串 聯連接，並連接於原有控制電路，以實現制動器得電抱緊、失電鬆開。進一步，所述的重錘下方還設緩衝器。所述的重綞為砝碼。提升裝置原有控制電路為現有技術，未做改變，在此不再贅述。 本實用新型的制動器由於為得電抱緊狀態、失電鬆開狀態的結構形式，在系統失電的情況下，利用."斷電鬆開"的自復特性，重錘能夠將氧槍槍體緊急提升到上部極限位置，無需電氣控制。在控制系統正常時，氧槍的升降運轉採用電動機電力驅動 上升運轉時制動器斷電鬆開，電動機通電驅動減速機、鏈輪、第一傳動鏈、鏈輪、第二傳動鏈，於是重錘下降，氧槍小車和氧槍槍體上升、到達停止位電動機斷電，制動器通電抱緊，氧槍槍體定位在停止位置；下降運轉時制動器斷電鬆開，電動機通電驅動減速機、鏈輪、第一傳動鏈、鏈輪、第二傳動鏈，於是氧槍小車和氧槍槍體下降，重錘上升，氧槍槍體到達吹煉位置，電動機斷電，制動器通電抱緊，氧槍定位在吹煉位置。在控制系統異常時，如控制系統發生"失電"，電控系統無法正常提 槍時，制動器斷電鬆開；電動機自動斷電無輸出力矩，重錘驅動第二傳動 鏈、鏈輪、氧槍小車和氧槍槍體上升，當重錘下降接觸底部緩衝器時，氧 槍槍體停止在上部極限位置。遇到緊急情況以及電氣傳動系統發生故障，電氣傳動系統無法正常提 槍時，手動操作緊急提升氧槍，制動器斷電鬆開，電動機斷電無輸出力矩， 重錘驅動第二傳動鏈、鏈輪、氧槍小車和氧槍槍體上升，當重錘下降接觸 底部緩衝器時，氧槍槍體停止在上部極限位置。電氣驅動和緊急提升驅動時，電動機和制動器狀態特徵是電氣驅動 運轉時，電動機處於"通電有輸出力矩"狀態、制動器處於"斷電鬆開" 狀態。電氣驅動停止時，電動機處於"斷電無輸出力矩"狀態、制動器處 於"通電抱緊"狀態。緊急提升時，電動機處於"斷電無輸出力矩"狀態、 制動器處於"斷電鬆開"狀態。本實用新型的有益效果，與現有技術相比的不同點和優勢如下1.1) 緊急提升系統使用的動力源配置不同現有技術採用液壓系統或氣動系統作為提升動力源。本實用新型技術 "重錘式失電緊急提升控制技術"採用一套重錘作為提升動力源。本實用新型技術的優勢是實現緊急提升功能，不需配備整套氣動(或 液壓)緊急提升設備，盡增加一套重錘設備與原有機械設備組合，再通過 電氣和機械的巧妙結合，在現有技術傳動系統中實現電氣傳動和緊急提升 功能，即使電氣傳動和緊急提升合二為一，省去了作為氣動(或液壓)緊 急提升系統動力源的機電設備；簡單實用、可靠性高、重錘與液壓或氣動 設備相比幾乎沒有維護工作和維護費用。1.2) 傳動的結構不同現有技術採用二點驅動，驅動電動機和氣動(或液壓)馬達置於傳動 減速機的兩側分別作用於兩個傳動軸。本實用新型技術採用單點驅動，電氣驅動電動機和重錘作用於同一個 傳動軸。本實用新型技術的優勢是結構簡單、實用；維護方便、工作量小。1.3)制動器的控制結構不同現有技術採用二個制動器，電動制動器和電氣一液壓傳動機構制動器。 本實用新型技術採用一個制動器。現有技術使用的制動器"通電鬆開、斷 電抱緊"的結構；本實用新型技術採用的制動器為"通電抱緊、斷電鬆開" 的結構。本實用新型技術的優勢是在"失電"狀態下，制動器具有"自復特性， 無需電氣控制設備，簡單、實用、可靠性高。2) 控制的不同特點2.1) 動力源的控制不同現有技術控制系統在外部電源"失電"狀態下，利用UPS供給控制電 源，控制電磁換向閥控制氣動(或液壓)動力源的輸出實現事故緊急提升 功能。但是一旦UPS設備發生故障，則此套系統就失去了提升動力源而無 法實現應有的提升功能。本實用新型技術的優勢是(不需配備UPS設備)無論何種原因產生"失 電"；由於作為提升動力源的重錘不象氣動(或液壓)動力源存在電氣控 制迴路，即無需電氣控制，都可以利用重錘自動將氧槍提升至安全位置， 方便、快捷、有效。2.2) 制動器控制方法不同現有技術控制系統在外部電源"失電"狀態下，利用UPS供給控制電 源，控制電氣一液壓傳動機構制動器實現事故緊急提升功能。但是一旦UPS 設備發生故障，則電氣—液壓傳動機構制動器由於處於"斷電抱緊"而無 法實現應有的提升功能。本實用新型技術的優勢是(不需配備UPS設備)無論何種原因產生"失電"；由於制動器具有"斷電鬆開"的自復特性，無需電氣控制；在重錘 動力源的作用下，可以自動將氧槍提升至安全位置，方便、快捷、有效。3) 投資成本的不同特點 3.1)動力源的不同現有技術採用液壓系統或氣動系統作為提升動力源。本實用新型技術 "重錘式失電緊急提升控制技術"採用一套重錘作為提升動力源。本實用新型技術的優勢是在原先電氣傳動系統中，不需配備整套氣動(或液壓)緊急提升設備，盡增加一套重錘設備與原有機械設備組合，再 通過電氣和機械的巧妙結合實現緊急提升功能，省去了作為氣動(或液壓) 緊急提升系統動力源的機電設備，省去了緊急提升設備的設備投資費用， 並且能克服現有技術的缺陷以及降低電氣傳動設備和緊急提升設備的選用 容量充分發揮現有技術設備的效用，提高設備的利用率。 3.2)提升的負荷平衡不同現有技術負荷在巻筒的一側，全負荷提升，而本實用新型技術在負荷 的另 一側使用了重錘平衡了大部分負荷。由於重錘的重量稍大於氧槍的重量，二側基本平衡，因此負載提升力 矩大大減小。可降低現有技術設備電動機的容量，從而降低了現有技術設 備的氣傳動控制設備容量，節約正常運行時配置的電氣傳動設備的投資費 用。


圖1為現有提升裝置的的結構示意圖；圖2本實用新型一實施例的結構示意圖;圖3為圖2的A向局部視圖；圖4為本實用新型的電路原理圖。
具體實施方式
參見圖2 圖3，重錘式失電緊急提升控制裝置，包括，三相電動機l， 其聯接一制動器2及減速機3，該三相電動機1的輸入端通過接觸器KM1、 KM2以及空氣開關Q與三相電源相連接；其中，接觸器KM1的主觸點 KM1-1和接觸器KM2的主觸點KM2-1連接成可逆運轉方式通過空氣開關 Q與電源相連接；第一鏈輪4，設置於減速機3輸出軸；傳動鏈輪5，設置 於工作平臺，由第一傳動鏈6聯結第一鏈輪4旋轉；所述的制動器2為得 電抱緊狀態、失電鬆開狀態式的結構形式；該控制裝置還包括，第二鏈輪7和傳動鏈輪5共軸設置、旋轉，第二 傳動鏈8，其一端通過第二鏈輪7聯結氧槍小車9;另一端通過第二鏈輪7 聯結一重錘IO，該重錘IO下方還設緩衝器11;整流器12，電氣連接於所述的制動器2的輸入端；接觸器KM3，電氣連接於所述的整流器12的輸入端，該接觸器KM3的二個主觸點KM3 (1-2、 3-4)分別電氣連接於所述 的空氣開關Q輸出端的三相主迴路的二相中；接觸器KM3的線圈和接觸 器KM1的常閉輔助觸點KM1-2以及接觸器KM2的常閉輔助觸點KM2-2 串聯連接，並連接於原有控制電路，以實現制動器2得電抱緊、失電鬆開。 氧槍的升降運轉可以在中央控制室和現場進行，在現場操作箱進行操 作點的選擇，現場操作箱只能進行現場手動模式運行氧槍，主要用於檢修。 中央操作有自動和手動二種操作模式，通常情況下採用中央自動模式進行 運轉。現場或中央手動下降運行現場或中央手動下降運行時，見圖4， PLC接收現場操作箱或HMI畫 面的手動操作下降運行指令，PLC輸出下降運行信號使接觸器KM2線圈通 電，接觸器KM2的主觸點KM2-1 (1-2、 3-4、 5-6)閉合；同時接觸器KM2 常閉輔助觸點KM2-2斷開、接觸器KM3線圈斷電、接觸器KM3的主觸點 KM3-1 (1-2、 3-4)斷開，整流器交流輸入電源切斷，制動器處於鬆開狀態； 電動機通電氧槍下降運行。當氧槍到達所需位置PLC接收現場操作箱或HMI畫面的手動停止運 行指令，PLC輸出下降信號封鎖，接觸器KM2線圈斷電，接觸器KM2的 主觸點KM2-1 (1-2、 3-4、 5-6)斷開；同時接觸器KM2常閉輔助觸點KM2-2 閉合、接觸器KM3線圈通電、接觸器KM3的主觸點KM3-1 (1-2、 3-4) 閉合，整流器交流輸入電源接通，制動器處於抱緊狀態；電動機斷電氧槍 停止運行。現場或中央手動上升運行現場或中央手動上升運行時，見圖4， PLC接收現場操作箱或HMI畫 面的手動操作上升運行指令，PLC輸出上升運行信號使接觸器KM1 .線圈通 電，接觸器KM1的主觸點KM1-1 (1-2、 3-4、 5-6)閉合；同時接觸器KM1 常輔助閉觸點KM1-2斷開、接觸器KM3線圈斷電、接觸器KM3的主觸點 KM3-1 (1-2、 3 — 4)斷開，整流器交流輸入電源切斷，制動器處於鬆開狀 態；電動機通電氧槍上升運行。當氧槍到達所需位置PLC接收現場操作箱或HMI畫面的手動停止運行指令，PLC輸出上升信號封鎖，接觸器KM1線圈斷電，接觸器KM1的 主觸點KM1-1 (1-2、 3-4、 5-6)斷開；同時接觸器KM1常閉輔助觸點KM1-2 閉合、接觸器KM3線圈通電、接觸器KM3的主觸點KM3-1 (1-2、 3-4) 閉合，整流器交流輸入電源接通，制動器處於抱緊狀態；電動機斷電氧槍 停止運行。中央自動下降運行中央自動下降運行時，參見圖4，根據過程計算機或液面測量系統的 槍位設定值運行，PLC輸出下降運行信號使接觸器KM2線圈通電，接觸 器KM2的主觸點KM2-1 (1-2、 3-4、 5-6)閉合；同時接觸器KM2常閉輔 助觸點KM2-2斷開、接觸器KM3線圈斷電、接觸器KM3的主觸點KM3-1 (1-2、 3-4)斷開，整流器交流輸入電源切斷，制動器處於鬆開狀態；電動 機通電氧槍下降運行。當編碼器返饋的氧槍行程實際值等於設定值時，PLC輸出下降信號封 鎖，接觸器KM2線圈斷電，接觸器KM2的主觸點KM2-1 (1-2、 3-4、 5-6) 斷開；同時接觸器KM2常閉輔助觸點KM2-2閉合、接觸器KM3線圈通電、 接觸器KM3的主觸點KM3-1 (1-2、 3-4)閉合，整流器交流輸入電源接通， 制動器處於抱緊狀態；電動機斷電氧槍停止運行。中央自動上升運行中央自動上升運行時，噴吹結束PLC輸出上升運行信號使接觸器KM1 線圈通電，接觸器KM1的主觸點KM1-1 (1-2、 3-4、 5-6)閉合；同時接 觸器KM1常輔助閉觸點KM1-2斷開、接觸器KM3線圈斷電、接觸器KM3 的主觸點KM3-1 (1-2、 3-4)斷開，整流器交流輸入電源切斷，制動器處 於鬆開狀態；電動機通電，氧槍上升運行。當氧槍到達上部停止位置時，PLC輸出上升信號封鎖，接觸器KM1 線圈斷電，接觸器KM1的主觸點KM1-1 (1-2、 3-4、 5-6)斷開；同時接 觸器KM1常閉輔助觸點KM1-2閉合、接觸器KM3線圈通電、接觸器KM3 的主觸點KM3-1 (1-2、 3-4)閉合，整流器交流輸入電源接通，制動器處 於抱緊狀態；電動機斷電，氧槍停止運行。緊急停止功能的實現設備(氧槍)在運行過程中，為防止突發事件，在現場操作箱上設置緊急停止按鈕JZ。氧槍在上升運行過程中。見圖4，按下現場操作箱上的緊急停止按鈕JZ，繼電器K2線圈斷電，其常開觸點K2-1斷開，接觸器KM1線圈斷電， 接觸器KM1的主觸點KM1-1 (1-2、 3-4、 5-6)斷開，電動機斷電；同時 KM1常閉輔助觸點KM1-2閉合，接觸器KM3線圈通電、接觸器KM3的 主觸點KM3-1 (1-2、 3 — 4)閉合，整流器交流輸入電源接通，制動器處於 抱緊狀態；氧槍停止運行。設備(氧槍)在下降運行過程中，按下現場操作箱上的緊急停止按鈕 JZ，繼電器K2線圈斷電，其常開觸點K2-1斷開，接觸器KM2線圈斷電， 接觸器KM2的主觸點KM2-1 (1-2、 3-4、 5-6)斷開，電動機斷電；同時 KM2常閉輔助觸點KM2-2閉合，接觸器KM3線圈通電、接觸器KM3的 主觸點KM3-1 (1-2、 3-4)閉合，整流器的交流輸入電源接通，制動器處 於抱緊狀態；氧槍停止運行。緊急提升控制功能的實現當系統發生"失電"，電控系統無法正常提槍時，緊急提升控制功能 的實現，見圖2 圖4;氧槍上升或下降運行過程中發生"失電"時，引起接觸器KM1線圈、 接觸器KM2線圈、接觸器KM3線圈同時斷電。接觸器KM3的主觸點KM3-1 (1-2、 3-4)斷開，整流器的交流輸入電源切斷，制動器處於"斷電鬆開" 狀態；接觸器KM1線圈斷電，接觸器KM1的主觸點KM1-1 (1-2、 3-4、 5-6)斷開，電動機處於"斷電無輸出力矩"狀態；接觸器KM2線圈斷電， 接觸器KM2的主觸點KM2-1 (1-2、 3-4、 5-6)斷開，電動機1處於"斷 電無輸出力矩"狀態。如此在制動器2處於"斷電鬆開"狀態，同時電動機1處於"斷電無 輸出力矩"狀態的條件下，重錘10驅動第二傳動鏈8、第二鏈輪7、氧槍 小車及其上的氧槍槍體13上升，當重錘11下降接觸底部緩衝器11時，氧 槍停止在上部極限位置。當遇到緊急情況，電控系統無法正常提槍時，緊急提升控制功能的實現氧槍上升或下降運行過程中，發生突發事件按下HMI工作檯緊急提升按鈕JT，繼電器K1線圈斷電，其常開觸點K1-1斷開，Kl-l常開觸點的 斷開引起接觸器KM1線圈、接觸器KM2線圈、接觸器KM3線圈，同時 斷電。接觸器KM3的主觸點KM3-1 (1-2、 3-4)斷開，整流器的交流輸入 電源切斷，制動器處於"斷電鬆開"狀態；接觸器KM1線圈斷電，接觸器 KM1的主觸點KM1-1 (1-2、 3-4、 5-6)斷開，電動機處於"斷電無輸出力 矩"狀態。接觸器KM2線圈斷電，接觸器KM2的主觸點KM2-1 (1-2、 3-4、 5-6)斷開，電動機處於"斷電無輸出力矩"狀態。如此在制動器2處於"斷電鬆開"狀態，同時電動機1處於"斷電無 輸出力矩"狀態的條件下，重錘IO驅動第二傳動鏈8、第二鏈輪7、氧槍 小車及其上的氧槍槍體13上升，當重錘11下降接觸底部緩衝器11時，氧 槍停止在上部極限位置。
權利要求1.重錘式失電緊急提升控制裝置，包括，三相電動機，其聯接一制動器及減速機，該三相電動機的輸入端通過接觸器(KM1、KM2)以及空氣開關(Q)與三相電源相連接；其中，接觸器(KM1)的主觸點(KM1-1)和接觸器(KM2)的主觸點(KM2-1)連接成可逆運轉方式，通過空氣開關(Q)與電源相連接；第一鏈輪，設置於減速機輸出軸；傳動鏈輪，設置於工作平臺，傳動鏈輪由第一傳動鏈聯結第一鏈輪旋轉；其特徵是，所述的制動器為得電抱緊狀態、失電鬆開狀態式的結構形式；該控制裝置還包括，第二鏈輪，第二鏈輪和傳動鏈輪共軸設置、旋轉；第二傳動鏈，其一端通過第二鏈輪聯結氧槍小車；另一端通過第二鏈輪聯結一重錘；整流器，電氣連接於所述的制動器的輸入端；接觸器(KM3)，電氣連接於所述的整流器的輸入端，該接觸器(KM3)的二個主觸點分別電氣連接於所述的空氣開關(Q)輸出端的三相主迴路的任意二相中；接觸器(KM3)的線圈和接觸器(KM1)的常閉輔助觸點(KM1-2)以及接觸器(KM2)的常閉輔助觸點(KM2-2)串聯連接，並連接於原有提升控制電路，以實現制動器得電抱緊、失電鬆開。
2. 如權利要求1所述的重錘式失電緊急提升控制裝置，其特徵是，所述 的重錘下方還設緩衝器。
3. 如權利要求1所述的重錘式失電緊急提升控制裝置，其特徵是，所述 的重錘為砝碼。
專利摘要重錘式失電緊急提升控制裝置，包括，三相電動機，其聯接一制動器及減速機，其輸入端通過接觸器(KM1、KM2)以及空氣開關(Q)與三相電源相連接；其中，接觸器(KM1)的主觸點(KM1-1)和接觸器(KM2)的主觸點(KM2-1)連接成可逆運轉方式通過空氣開關(Q)與電源相連接；第一鏈輪，設於減速機輸出軸；傳動鏈輪由第一傳動鏈聯結第一鏈輪旋轉；制動器為得電抱緊狀態、失電鬆開狀態式的結構形式；第二鏈輪和傳動鏈輪共軸旋轉；第二傳動鏈，一端通過第二鏈輪聯結氧槍小車；另一端通過第二鏈輪聯結重錘。本實用新型利用重錘作為提升動力源，無需電氣控制，可自動將氧槍提升至安全位置。
文檔編號B66D1/40GK201172608SQ20082005636
公開日2008年12月31日 申請日期2008年3月19日 優先權日2008年3月19日
發明者華 孫, 湯德明 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司