一種下運式皮帶輸送機防飛車保護系統及方法
【專利摘要】本發明公開了一種下運式皮帶輸送機防飛車保護系統及方法，該保護系統包括用于制動平行安裝在下運傾斜面上的皮帶輸送機運行的阻尼裝置、用于帶動所述阻尼裝置動作的液壓執行子系統和用于實時檢測并控制皮帶輸送機運行狀態的控制子系統，安裝操作便捷；該保護方法包括步驟：一、皮帶輸送機工況信息的實時獲取及獲取信息的存儲和同步上傳；二、皮帶輸送機中電機轉速的分析處理；三、判斷所述電網供電模塊是否斷電；四、控制皮帶輸送機間歇制動減速；五、控制皮帶輸送機停機。本發明設計新穎，可檢測并控制皮帶輸送機飛車現象，且能在發生斷電故障下保護皮帶輸送機平穩停機，避免斷電時，因為物料自重導致皮帶輸送機飛車，使用效果好。
【專利說明】
一種下運式皮帶輸送機防飛車保護系統及方法
技術領域
[0001] 本發明屬于皮帶輸送機保護技術領域，具體涉及一種下運式皮帶輸送機防飛車保 護系統及方法。
【背景技術】
[0002] 下運式皮帶輸送機是煤礦生產中的一種重要的運輸設備，其可靠平穩運行對保證 礦井正常、安全、高效生產有著重要的意義。當下運帶式輸送機在運行中需要停車、遭遇突 發停電故障或因負載過大導致出現"飛車"現象的時候時，此時輸送機便工作在一種非常危 險的工況下，極易造成安全事故，目前，解決這種問題主要有三種方式:第一種方式液壓制 動系統;第二種方式是電磁制動系統;第三種方式是阻尼板制動系統。以上三種方式都只能 解決制動問題，還沒有完全解決"飛車"現象。缺乏對于皮帶輸送機中運行速度的控制調節； 另外，當外部電源發生故障導致斷電時，由于物料自身重力以及運行慣性比較大，導致皮帶 輸送機還在運轉造成"飛車"現象，而以上三種方式都處于失效狀態，無法工作。因此，現如 今缺少一種結構簡單、體積小、成本低、設計合理、響應快的下運式皮帶輸送機防飛車保護 系統及方法，可檢測并控制皮帶輸送機飛車現象，且能在發生斷電故障下保護皮帶輸送機 平穩停機，避免斷電時，因為物料自重導致皮帶輸送機飛車。

【發明內容】

[0003] 本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種下運式皮 帶輸送機防飛車保護系統，其設計新穎合理，結構簡單，安裝布設簡便且投入成本低，通過 液壓執行子系統帶動阻尼裝置進行機械式制動，操作簡單。
[0004] 為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種下運式皮帶輸送機防飛車 保護系統，其特征在于:包括用于制動平行安裝在下運傾斜面上的皮帶輸送機運行的阻尼 裝置、用于帶動所述阻尼裝置動作的液壓執行子系統和用于實時檢測并控制皮帶輸送機運 行狀態的控制子系統；
[0005] 所述阻尼裝置包括安裝在皮帶輸送機兩側的安裝架和固定安裝在兩個安裝架之 間的安裝板，安裝板平行設置在皮帶輸送機的頂皮帶和底皮帶之間，安裝板的底面上安裝 有與底皮帶平行的上阻尼裝置，上阻尼裝置的高度小于安裝板與底皮帶之間的距離，底皮 帶的外側安裝有與上阻尼裝置相配合的下阻尼裝置；
[0006] 所述液壓執行子系統包括液壓缸、油箱和為液壓缸輸送液壓油的液壓管路，以及 安裝在所述液壓管路上為液壓缸提供動力的主動執行單元和輔助執行單元，所述主動執行 單元包括液壓栗，液壓栗通過第一單向閥和電磁換向閥與液壓缸連通，所述輔助執行單元 包括液壓蓄能器，液壓蓄能器通過第二單向閥與液壓缸連通；
[0007] 所述阻尼裝置還包括用于垂直安裝液壓缸的液壓缸底座，液壓缸底座通過角鋼傾 斜安裝在下運傾斜面上，下阻尼裝置的底部與液壓缸的柱塞端連接；
[0008] 所述控制子系統包括工控機、供電單元和與工控機實時進行通信的皮帶輸送機監 測終端，所述皮帶輸送機監測終端包括PLC模塊以及與PLC模塊相接的存儲器和用于控制操 作皮帶輸送機運行的觸摸屏，PLC模塊的輸入端接有用于實時檢測供電單元供電狀態的相 電壓檢測模塊、安裝在皮帶輸送機上用于實時檢測皮帶輸送機中電機轉速的激光位移傳感 器和用于實時檢測所述液壓管路壓力的壓力檢測儀，PLC模塊的輸出端接有用于制動皮帶 輸送機停機的液壓閘瓦制動器，供電單元包括電網供電模塊和UPS備用電源；
[0009] PLC模塊通過液壓栗驅動器與液壓栗連接，電磁換向閥與PLC模塊的輸出端連接且 由PLC模塊控制。
[0010] 上述的一種下運式皮帶輸送機防飛車保護系統，其特征在于:所述電磁換向閥為 三位四通電磁閥，所述三位四通電磁閥的進油口為三位四通電磁閥的P端口，所述三位四通 電磁閥的回油口為三位四通電磁閥的T端口，所述三位四通電磁閥的第一工作口為三位四 通電磁閥的A端口，所述三位四通電磁閥的第二工作口為三位四通電磁閥的B端口。
[0011] 上述的一種下運式皮帶輸送機防飛車保護系統，其特征在于:所述液壓管路包括 安裝在所述三位四通電磁閥的P端口上的主進油管、安裝在所述三位四通電磁閥的T端口上 的主回油管、安裝在所述三位四通電磁閥的A端口與液壓缸的下油口之間的第一輸送油管 和安裝在所述三位四通電磁閥的B端口與液壓缸的上油口之間的第二輸送油管，所述主進 油管上設置有與所述主進油管連通的溢流管，液壓栗和第一單向閥安裝在所述主進油管 上，所述第一輸送油管上設置有與所述第一輸送油管連通的輔助進油管，所述輔助進油管 與所述主進油管連通，液壓蓄能器和第二單向閥安裝在所述輔助進油管上，所述第二輸送 油管上設置有與所訴第二輸送油管連通的輔助回油管。
[0012] 上述的一種下運式皮帶輸送機防飛車保護系統，其特征在于:所述主動執行單元 還包括安裝在所述主進油管上且分別位于液壓栗前后的粗濾油器和精細濾油器，以及安裝 在所述溢流管上的溢流閥，溢流閥與PLC模塊的輸出端連接且由PLC模塊控制；所述輔助執 行單元還包括安裝在所述輔助進油管上且位于液壓蓄能器與第二單向閥之間的第一電磁 開關閥，以及安裝在所述輔助回油管上的第二電磁開關閥，第一電磁開關閥和第二電磁開 關閥均與PLC模塊的輸出端連接且由PLC模塊控制。
[0013] 上述的一種下運式皮帶輸送機防飛車保護系統，其特征在于:所述液壓缸底座與 下運傾斜面的安裝夾角為20°~45°。
[0014]同時，本發明還公開了一種方法步驟簡單、設計合理、可檢測并控制皮帶輸送機飛 車現象、且能在發生斷電故障下保護皮帶輸送機平穩停機，避免斷電時，因為物料自重導致 皮帶輸送機飛車的下運式皮帶輸送機防飛車保護的方法，其特征在于該方法包括以下步 驟：
[0015] 步驟一、皮帶輸送機工況信息的實時獲取及獲取信息的存儲和同步上傳:激光位 移傳感器對皮帶輸送機中電機的轉速進行實時檢測并將檢測到的轉速信息輸出給PLC模 塊，相電壓檢測模塊對所述電網供電模塊的電壓信號進行實時檢測并將檢測到的電壓信號 輸出給PLC模塊，皮帶輸送機中電機的轉速和所述電網供電模塊的電壓信號均通過PLC模塊 存儲在存儲器中并同步上傳至工控機；
[0016] 步驟二、皮帶輸送機中電機轉速的分析處理:所述工控機按照預先設定的分析處 理頻率且按照時間先后順序對各分析處理時刻獲取的皮帶輸送機中電機轉速進行實時分 析處理，得到各分析處理時刻的皮帶輸送機中電機轉速；
[0017] 所述工控機對任一個分析處理時刻獲取的皮帶輸送機中電機轉速進行分析處理 時，過程如下：
[0018] 步驟201、根據公另
十算此時刻皮帶輸送機中電機的同步轉速n〇,其 中，△ t為一個分析處理時刻皮帶輸送機中電機轉速的米樣時間，△ L為一個分析處理時刻 激光位移傳感器獲取的皮帶輸送機運行位移，R為皮帶輸送機滾筒的半徑；
[0019] 步驟202、根據公另
汁算皮帶輸送機中電機的臨界 轉速η'，其中，m為所述電機的額定轉速，λ為所述電機的過載倍數；
[0020] 步驟203、判斷皮帶輸送機是否飛車:所述工控機根據步驟202中計算得到的此刻 皮帶輸送機中電機的臨界轉速η'判斷此刻是否進出飛車保護動作：當皮帶輸送機中電機的 同步轉速no超過皮帶輸送機中電機的臨界轉速η '時，說明此時皮帶輸送機飛車，執行步驟 三；否則，返回步驟201，對下一個分析處理時刻獲取的皮帶輸送機中電機轉速進行分析處 理；
[0021] 步驟三、判斷所述電網供電模塊是否斷電：所述工控機根據步驟一中相電壓檢測 模塊檢測的電壓信號得到所述電網供電模塊是否斷電信息：當相電壓檢測模塊檢測到電壓 信號正常時，執行步驟四；否則，當相電壓檢測模塊檢測所述電網供電模塊斷電時，執行步 驟五；
[0022] 步驟四、控制皮帶輸送機間歇制動減速，具體過程如下：
[0023] 步驟401、所述三位四通電磁閥的位選及液壓栗的驅動：所述PLC模塊按照預先設 定的控制周期對所述三位四通電磁閥進行位選，同時PLC模塊通過液壓栗驅動器驅動液壓 栗抽取油箱中的所述液壓油；
[0024] 所述位選結果包括所述三位四通電磁閥的滑閥處于左位、中位和右位，其中，所述 三位四通電磁閥的滑閥處于左位時，所述三位四通電磁閥中的Ρ端口與所述三位四通電磁 閥中的Α端口通且所述三位四通電磁閥中的Τ端口與所述三位四通電磁閥中的Β端口通;所 述三位四通電磁閥的滑閥處于中位時，所述三位四通電磁閥中的P端口與所述三位四通電 磁閥中的A端口或B端口均不通;所述三位四通電磁閥的滑閥處于右位時，所述三位四通電 磁閥中的P端口與所述三位四通電磁閥中的B端口通且所述三位四通電磁閥中的T端口與所 述三位四通電磁閥中的A端口通；
[0025] 步驟402、下阻尼裝置的伸出：PLC模塊控制所述三位四通電磁閥的滑閥處于左位， 液壓栗將抽取油箱中的所述液壓油經所述主進油管和所述第一輸送油管輸送進液壓缸的 下油口，液壓缸內的液壓油經所述第二輸送油管和所述主回油管回到油箱中，此時液壓缸 的柱塞伸出帶動下阻尼裝置伸出與上阻尼裝置配合制動皮帶輸送機，PLC模塊控制所述三 位四通電磁閥的滑閥處于中位，并保持所述三位四通電磁閥的滑閥處于中位的時間為To， 其中，To為預先設定的中位保持時間且T Q = 3s~5s;
[0026]步驟403、下阻尼裝置的收回：PLC模塊控制所述三位四通電磁閥的滑閥處于右位， 液壓栗將抽取油箱中的所述液壓油經所述主進油管和所述第二輸送油管輸送進液壓缸的 上油口，液壓缸內的液壓油經所述第一輸送油管和所述主回油管回到油箱中，此時液壓缸 的柱塞收回帶動下阻尼裝置收回，并保持所述三位四通電磁閥的滑閥處于中位的時間為 To；
[0027]步驟404、返回步驟二，分析處理皮帶輸送機中電機轉速；
[0028]步驟五、控制皮帶輸送機停機:工控機通過PLC模塊控制供電單元切換為所述UPS 備用電源供電，PLC模塊發出指令控制液壓閘瓦制動器、第一電磁開關閥和第二電磁開關閥 工作，控制液壓閘瓦制動器和所述輔助執行單元同時制動皮帶輸送機直至皮帶輸送機停 機；
[0029]其中，所述UPS備用電源不為所述三位四通電磁閥供電，所述三位四通電磁閥停止 工作，所述輔助執行單元中的第一電磁開關閥和第二電磁開關閥處于開位，液壓蓄能器將 液壓蓄能器中的液壓油經所述輔助進油管輸送進液壓缸的下油口，液壓缸內的液壓油經所 述輔助回油管回到油箱中，此時液壓缸的柱塞伸出帶動下阻尼裝置伸出與上阻尼裝置配合 制動皮帶輸送機并保持柱塞伸出狀態。
[0030] 上述的方法，其特征在于:步驟401中液壓栗進行抽取油箱中的所述液壓油時，所 述存儲器中需預先存儲所述主進油管承受壓力閾值，壓力檢測儀實時檢測所述主進油管上 的壓力并通過PLC模塊與存儲器中需預先存儲所述主進油管承受壓力閾值進行比較，當壓 力檢測儀實時檢測所述主進油管上的壓力小于壓力閾值時，溢流閥處于關位；當壓力檢測 儀實時檢測所述主進油管上的壓力超過壓力閾值時，PLC模塊控制溢流閥處于開位對所述 主進油管泄壓。
[0031] 上述的方法，其特征在于:步驟四中所述電網供電模塊為相電壓檢測模塊、激光位 移傳感器、觸摸屏、壓力檢測儀、PLC模塊、液壓栗、電磁換向閥和溢流閥供電。
[0032]上述的方法，其特征在于：步驟五中所述UPS備用電源為PLC模塊、液壓閘瓦制動 器、第一電磁開關閥和第二電磁開關閥供電。
[0033] 本發明與現有技術相比具有以下優點：
[0034] 1、本發明采用的下運式皮帶輸送機防飛車保護系統通過設置與下運傾斜面保持 一定夾角的液壓缸底座，將液壓缸垂直安裝在液壓缸底座上，通過將下阻尼裝置安裝在液 壓缸的柱塞端，減少皮帶下運時對液壓缸的柱塞造成的沖擊，使用效果好，便于推廣使用。 [0035] 2、本發明采用的下運式皮帶輸送機防飛車保護系統通過設置三位四通電磁閥對 液壓油的輸送路線進行改變，采用一個液壓栗實現液壓缸的往復運動，同時，設置輔助執行 單元，為液壓缸提供動力，保證在發生斷電故障下保護皮帶輸送機平穩停機，可靠穩定，使 用效果好。
[0036] 3、本發明采用的下運式皮帶輸送機防飛車保護方法設計新穎合理，通過皮帶輸送 機的同步轉速判斷皮帶輸送機是否發生飛車，進一步通過相電壓檢測模塊檢測外部的電網 供電模塊判斷電網供電模塊是否發生斷電故障，保護皮帶輸送機平穩停機，避免斷電時，因 為物料自重導致皮帶輸送機飛車，實用性強。
[0037] 4、本發明采用的下運式皮帶輸送機防飛車保護方法步驟簡單，設計合理且實現方 便，投入成本低。
[0038]綜上所述，本發明設計新穎合理，結構簡單，可檢測并控制皮帶輸送機飛車現象， 且能在發生斷電故障下保護皮帶輸送機平穩停機，避免斷電時，因為物料自重導致皮帶輸 送機飛車，使用效果好，便于推廣使用。
[0039]下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
【附圖說明】
[0040] 圖1為本發明下運式皮帶輸送機防飛車保護系統中阻尼裝置與液壓缸的安裝結構 示意圖。
[0041] 圖2為本發明下運式皮帶輸送機防飛車保護系統中液壓執行子系統的安裝結構示 意圖。
[0042]圖3為本發明下運式皮帶輸送機防飛車保護系統的電路原理框圖。
[0043] 圖4為本發明下運式皮帶輸送機防飛車保護方法的流程框圖。
[0044] 附圖標記說明：
[0045] 1一下運傾斜面；2-皮帶輸送機；3-底皮帶；
[0046] 4一安裝架；5一安裝板；6-1-上阻尼裝置；
[0047] 6-2-下阻尼裝置；7-液壓缸；8-液壓缸底座；
[0048] 9 一粗濾油器；10-液壓栗；11一精細濾油器；
[0049] 12-第一單向閥；13-第一電磁開關閥；14 一第二單向閥；
[0050] 15-液壓蓄能器；16-溢流閥；17-電磁換向閥；
[0051] 18-第二電磁開關閥；19一油箱；20-液壓栗驅動器；
[0052] 21-供電單元；22-工控機；23-液壓閘瓦制動器；
[0053] 24-1 - PLC模塊；24-2-相電壓檢測模塊；
[0054] 24-3-激光位移傳感器；24-4-觸摸屏；
[0055] 24-5-壓力檢測儀；24-6-存儲器。
【具體實施方式】
[0056] 如圖1、圖2和圖3所示，本發明所述的一種下運式皮帶輸送機防飛車保護系統，包 括用于制動平行安裝在下運傾斜面1上的皮帶輸送機2運行的阻尼裝置、用于帶動所述阻尼 裝置動作的液壓執行子系統和用于實時檢測并控制皮帶輸送機2運行狀態的控制子系統；
[0057] 所述阻尼裝置包括安裝在皮帶輸送機2兩側的安裝架4和固定安裝在兩個安裝架4 之間的安裝板5,安裝板5平行設置在皮帶輸送機2的頂皮帶和底皮帶3之間，安裝板5的底面 上安裝有與底皮帶3平行的上阻尼裝置6-1，上阻尼裝置6-1的高度小于安裝板5與底皮帶3 之間的距離，底皮帶3的外側安裝有與上阻尼裝置6-1相配合的下阻尼裝置6-2;
[0058] 所述液壓執行子系統包括液壓缸7、油箱19和為液壓缸7輸送液壓油的液壓管路， 以及安裝在所述液壓管路上為液壓缸7提供動力的主動執行單元和輔助執行單元，所述主 動執行單元包括液壓栗10,液壓栗10通過第一單向閥12和電磁換向閥17與液壓缸7連通，所 述輔助執行單元包括液壓蓄能器15,液壓蓄能器15通過第二單向閥14與液壓缸7連通；
[0059] 所述阻尼裝置還包括用于垂直安裝液壓缸7的液壓缸底座8,液壓缸底座8通過角 鋼傾斜安裝在下運傾斜面1上，下阻尼裝置6-2的底部與液壓缸7的柱塞端連接；
[0060] 所述控制子系統包括工控機22、供電單元21和與工控機22實時進行通信的皮帶輸 送機監測終端，所述皮帶輸送機監測終端包括PLC模塊24-1以及與PLC模塊24-1相接的存儲 器24-6和用于控制操作皮帶輸送機2運行的觸摸屏24-4，PLC模塊24-1的輸入端接有用于實 時檢測供電單元21供電狀態的相電壓檢測模塊24-2、安裝在皮帶輸送機2上用于實時檢測 皮帶輸送機2中電機轉速的激光位移傳感器24-3和用于實時檢測所述液壓管路壓力的壓力 檢測儀24-5，PLC模塊24-1的輸出端接有用于制動皮帶輸送機2停機的液壓閘瓦制動器23， 供電單元21包括電網供電模塊和UPS備用電源；
[0061 ] PLC模塊24-1通過液壓栗驅動器20與液壓栗10連接，電磁換向閥17與PLC模塊24-1 的輸出端連接且由PLC模塊24-1控制。
[0062]本實施例中，所述液壓缸底座8與下運傾斜面1的安裝夾角為20°~45°。
[0063] 需要說明的是，將液壓缸7垂直安裝在液壓缸底座8上，通過將下阻尼裝置6-2安裝 在液壓缸7的柱塞端，由于液壓缸底座8與下運傾斜面1的安裝夾角為20°~45°，使得液壓缸 7與底皮帶3運行的方向夾角小于90°，緩解底皮帶3上行時對液壓缸7的柱塞造成的沖擊。 [0064]實際使用中，下阻尼裝置6-2為平板結構且下阻尼裝置6-2保持與底皮帶3平行，上 阻尼裝置6-1與底皮帶3接觸的端面也為平板結構與下阻尼裝置6-2進行配合制動皮帶輸送 機2,當皮帶輸送機2運行正常時，上阻尼裝置6-1和下阻尼裝置6-2分別設置在底皮帶3的上 下兩側且均與底皮帶3保持一定的間距不接觸；當皮帶輸送機2發生飛車現象時，所述液壓 執行子系統帶動下阻尼裝置6-2向著底皮帶3伸出，接觸底皮帶3并且將底皮帶3上推至上阻 尼裝置6-1，實現皮帶輸送機2的制動。
[0065] 需要說明的是，根據實際下阻尼裝置6-2的重量，液壓缸底座8上安裝的液壓缸7的 數量為一個或多個，一個或多個液壓缸7等間距布設在液壓缸底座8上并同步工作帶動下阻 尼裝置6-2上下移動。
[0066] 實際使用過程中，油箱19中的液壓油可循環利用，為了保證液壓缸7供油質量優 良，在液壓栗10的前端設置粗濾油器9對油箱19中的液壓油進行粗過濾，在液壓栗10的后端 設置精細濾油器11對液壓栗10輸出的液壓油進行精細過濾，保證液壓缸7的用油質量，延長 液壓缸7的使用壽命。
[0067] 實際使用中，PLC模塊1通過無線或有線的方式與工控機22進行通信。
[0068]如圖2所示，本實施例中，所述電磁換向閥17為三位四通電磁閥，所述三位四通電 磁閥的進油口為三位四通電磁閥的P端口，所述三位四通電磁閥的回油口為三位四通電磁 閥的T端口，所述三位四通電磁閥的第一工作口為三位四通電磁閥的A端口，所述三位四通 電磁閥的第二工作口為三位四通電磁閥的B端口。
[0069]本實施例中，所述液壓管路包括安裝在所述三位四通電磁閥的P端口上的主進油 管、安裝在所述三位四通電磁閥的T端口上的主回油管、安裝在所述三位四通電磁閥的A端 口與液壓缸7的下油口之間的第一輸送油管和安裝在所述三位四通電磁閥的B端口與液壓 缸7的上油口之間的第二輸送油管，所述主進油管上設置有與所述主進油管連通的溢流管， 液壓栗10和第一單向閥12安裝在所述主進油管上，所述第一輸送油管上設置有與所述第一 輸送油管連通的輔助進油管，所述輔助進油管與所述主進油管連通，液壓蓄能器15和第二 單向閥14安裝在所述輔助進油管上，所述第二輸送油管上設置有與所訴第二輸送油管連通 的輔助回油管。
[0070]本實施例中，所述主動執行單元還包括安裝在所述主進油管上且分別位于液壓栗 10前后的粗濾油器9和精細濾油器11，以及安裝在所述溢流管上的溢流閥16,溢流閥16與 PLC模塊24-1的輸出端連接且由PLC模塊24-1控制;所述輔助執行單元還包括安裝在所述輔 助進油管上且位于液壓蓄能器15與第二單向閥14之間的第一電磁開關閥13,以及安裝在所 述輔助回油管上的第二電磁開關閥18，第一電磁開關閥13和第二電磁開關閥18均與PLC模 塊24-1的輸出端連接且由PLC模塊24-1控制。
[0071] 如圖4所示的一種下運式皮帶輸送機防飛車保護的方法，包括以下步驟：
[0072] 步驟一、皮帶輸送機2工況信息的實時獲取及獲取信息的存儲和同步上傳:激光位 移傳感器24-3對皮帶輸送機2中電機的轉速進行實時檢測并將檢測到的轉速信息輸出給 PLC模塊24-1，相電壓檢測模塊24-2對所述電網供電模塊的電壓信號進行實時檢測并將檢 測到的電壓信號輸出給PLC模塊24-1，皮帶輸送機2中電機的轉速和所述電網供電模塊的電 壓信號均通過PLC模塊24-1存儲在存儲器24-6中并同步上傳至工控機22;
[0073]步驟二、皮帶輸送機2中電機轉速的分析處理:所述工控機22按照預先設定的分析 處理頻率且按照時間先后順序對各分析處理時刻獲取的皮帶輸送機2中電機轉速進行實時 分析處理，得到各分析處理時刻的皮帶輸送機2中電機轉速；
[0074] 所述工控機22對任一個分析處理時刻獲取的皮帶輸送機2中電機轉速進行分析處 理時，過程如下：
[0075] 步驟201、根據公式
計算此時刻皮帶輸送機2中電機的同步轉速n〇,其 中，△ t為一個分析處理時刻皮帶輸送機2中電機轉速的米樣時間，△ L為一個分析處理時刻 激光位移傳感器24-3獲取的皮帶輸送機2運行位移，R為皮帶輸送機2滾筒的半徑；
[0076] 步驟202、根據公式
計算皮帶輸送機2中電機的臨界 轉速η'，其中，m為所述電機的額定轉速，λ為所述電機的過載倍數；
[0077]步驟203、判斷皮帶輸送機2是否飛車:所述工控機22根據步驟202中計算得到的此 刻皮帶輸送機2中電機的臨界轉速η '判斷此刻是否進出飛車保護動作：當皮帶輸送機2中電 機的同步轉速no超過皮帶輸送機2中電機的臨界轉速η '時，說明此時皮帶輸送機2飛車，執 行步驟三;否則，返回步驟201，對下一個分析處理時刻獲取的皮帶輸送機2中電機轉速進行 分析處理；
[0078] 步驟三、判斷所述電網供電模塊是否斷電：所述工控機22根據步驟一中相電壓檢 測模塊24-2檢測的電壓信號得到所述電網供電模塊是否斷電信息：當相電壓檢測模塊24-2 檢測到電壓信號正常時，執行步驟四；否則，當相電壓檢測模塊24-2檢測所述電網供電模塊 斷電時，執行步驟五；
[0079] 步驟四、控制皮帶輸送機2間歇制動減速，具體過程如下：
[0080] 步驟401、所述三位四通電磁閥的位選及液壓栗10的驅動：所述PLC模塊24-1按照 預先設定的控制周期對所述三位四通電磁閥進行位選，同時PLC模塊24-1通過液壓栗驅動 器20驅動液壓栗10抽取油箱19中的所述液壓油；
[0081] 所述位選結果包括所述三位四通電磁閥的滑閥處于左位、中位和右位，其中，所述 三位四通電磁閥的滑閥處于左位時，所述三位四通電磁閥中的Ρ端口與所述三位四通電磁 閥中的Α端口通且所述三位四通電磁閥中的Τ端口與所述三位四通電磁閥中的Β端口通;所 述三位四通電磁閥的滑閥處于中位時，所述三位四通電磁閥中的P端口與所述三位四通電 磁閥中的A端口或B端口均不通;所述三位四通電磁閥的滑閥處于右位時，所述三位四通電 磁閥中的P端口與所述三位四通電磁閥中的B端口通且所述三位四通電磁閥中的T端口與所 述三位四通電磁閥中的A端口通；
[0082] 步驟402、下阻尼裝置6-2的伸出：PLC模塊24-1控制所述三位四通電磁閥的滑閥處 于左位，液壓栗10將抽取油箱19中的所述液壓油經所述主進油管和所述第一輸送油管輸送 進液壓缸7的下油口，液壓缸7內的液壓油經所述第二輸送油管和所述主回油管回到油箱19 中，此時液壓缸7的柱塞伸出帶動下阻尼裝置6-2伸出與上阻尼裝置6-1配合制動皮帶輸送 機2，PLC模塊24-1控制所述三位四通電磁閥的滑閥處于中位，并保持所述三位四通電磁閥 的滑閥處于中位的時間為To，其中，To為預先設定的中位保持時間且To = 3s~5s;
[0083] 步驟403、下阻尼裝置6-2的收回：PLC模塊24-1控制所述三位四通電磁閥的滑閥處 于右位，液壓栗10將抽取油箱19中的所述液壓油經所述主進油管和所述第二輸送油管輸送 進液壓缸7的上油口，液壓缸7內的液壓油經所述第一輸送油管和所述主回油管回到油箱19 中，此時液壓缸7的柱塞收回帶動下阻尼裝置6-2收回，并保持所述三位四通電磁閥的滑閥 處于中位的時間為To;
[0084] 步驟404、返回步驟二，分析處理皮帶輸送機2中電機轉速；
[0085]步驟五、控制皮帶輸送機2停機:工控機22通過PLC模塊24-1控制供電單元21切換 為所述UPS備用電源供電，PLC模塊24-1發出指令控制液壓閘瓦制動器23、第一電磁開關閥 13和第二電磁開關閥18工作，控制液壓閘瓦制動器23和所述輔助執行單元同時制動皮帶輸 送機2直至皮帶輸送機2停機；
[0086]其中，所述UPS備用電源不為所述三位四通電磁閥供電，所述三位四通電磁閥停止 工作，所述輔助執行單元中的第一電磁開關閥13和第二電磁開關閥18處于開位，液壓蓄能 器15將液壓蓄能器15中的液壓油經所述輔助進油管輸送進液壓缸7的下油口，液壓缸7內的 液壓油經所述輔助回油管回到油箱19中，此時液壓缸7的柱塞伸出帶動下阻尼裝置6-2伸出 與上阻尼裝置6-1配合制動皮帶輸送機2并保持柱塞伸出狀態。
[0087] 實際使用過程中，可根據實際具體需要，一旦確定皮帶輸送機2所使用的電機以及 皮帶輸送機2使用的滾筒，就可以確定所使用電機的額定轉速n N和過載倍數λ;可通過觸摸 屏24-4調節一個分析處理時刻皮帶輸送機2中電機轉速的采樣時間Δ t，通過激光位移傳感 器24-3獲取一個分析處理時刻皮帶輸送機的運行位移2 AL，計算得到皮帶輸送機2中電機 的同步轉速no。
[0088] 本實施例中，步驟401中液壓栗10進行抽取油箱19中的所述液壓油時，所述存儲器 24-6中需預先存儲所述主進油管承受壓力閾值，壓力檢測儀24-5實時檢測所述主進油管上 的壓力并通過PLC模塊24-1與存儲器24-6中需預先存儲所述主進油管承受壓力閾值進行比 較，當壓力檢測儀24-5實時檢測所述主進油管上的壓力小于壓力閾值時，溢流閥16處于關 位;當壓力檢測儀24-5實時檢測所述主進油管上的壓力超過壓力閾值時，PLC模塊24-1控制 溢流閥16處于開位對所述主進油管泄壓。
[0089] 本實施例中，步驟四中所述電網供電模塊為相電壓檢測模塊24-2、激光位移傳感 器24-3、觸摸屏24-4、壓力檢測儀24-5、PLC模塊24-1、液壓栗10、電磁換向閥17和溢流閥16 供電。
[0090] 本實施例中，步驟五中所述UPS備用電源為PLC模塊24-1、液壓閘瓦制動器23、第一 電磁開關閥13和第二電磁開關閥18供電。
[0091] 實際操作使用過程中，當外部的所述電網供電模塊供電正常時，所述電網供電模 塊相電壓檢測模塊24-2、激光位移傳感器24-3、觸摸屏24-4、壓力檢測儀24-5、PLC模塊24-1、液壓栗10、電磁換向閥17和溢流閥16供電，此時，所述液壓執行子系統中的主動執行單元 保持供電狀態，所述液壓執行子系統中的輔助執行單元保持斷電不工作狀態，通過觸摸屏 24-4控制皮帶輸送機2的起停，激光位移傳感器24-3實時采集皮帶輸送機2中電機的轉速進 行實時檢測并將檢測到的轉速信息，將激光位移傳感器24-3采集的位移數據轉換為皮帶輸 送機2中電機的同步轉速no，與皮帶輸送機2中電機的臨界轉速η '進行比較，判斷皮帶輸送 機2是否飛車，若皮帶輸送機2發生飛車現象，通過所述主動執行單元對皮帶輸送機2進行間 歇式制動減速;否則繼續進行皮帶輸送機2中電機的同步轉速no的采集處理比較；
[0092]當外部的所述電網供電模塊斷電時，工控機22通過PLC模塊24-1控制供電單元21 切換為所述UPS備用電源供電，此時，所述液壓執行子系統中的輔助執行單元保持供電狀 態，PLC模塊24-1控制第一電磁開關閥13和第二電磁開關閥18導通，所述輔助執行單元控制 液壓缸7的柱塞伸出帶動下阻尼裝置6-2伸出與上阻尼裝置6-1配合制動皮帶輸送機2并保 持柱塞伸出狀態，所述液壓執行子系統中的主動執行單元保持斷電不工作狀態，另外，PLC 模塊24-1發出指令控制液壓閘瓦制動器23同時進行皮帶輸送機2的制動直至皮帶輸送機2 停機，使用第一單向閥12和第二單向閥14保證所述液壓執行子系統中的主動執行單元和輔 助執行單元各自獨立工作，穩定可靠，使用效果好。
[0093]以上所述，僅是本發明的較佳實施例，并非對本發明作任何限制，凡是根據本發明 技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬于本發明技 術方案的保護范圍內。
【主權項】
1. 一種下運式皮帶輸送機防飛車保護系統，其特征在于:包括用于制動平行安裝在下 運傾斜面(1)上的皮帶輸送機(2)運行的阻尼裝置、用于帶動所述阻尼裝置動作的液壓執行 子系統和用于實時檢測并控制皮帶輸送機(2)運行狀態的控制子系統； 所述阻尼裝置包括安裝在皮帶輸送機(2)兩側的安裝架(4)和固定安裝在兩個安裝架 (4)之間的安裝板(5)，安裝板(5)平行設置在皮帶輸送機(2)的頂皮帶和底皮帶(3)之間，安 裝板(5)的底面上安裝有與底皮帶(3)平行的上阻尼裝置(6-1)，上阻尼裝置(6-1)的高度小 于安裝板(5)與底皮帶(3)之間的距離，底皮帶(3)的外側安裝有與上阻尼裝置(6-1)相配合 的下阻尼裝置(6-2); 所述液壓執行子系統包括液壓缸（7)、油箱（19)和為液壓缸（7)輸送液壓油的液壓管 路，以及安裝在所述液壓管路上為液壓缸(7)提供動力的主動執行單元和輔助執行單元，所 述主動執行單元包括液壓栗（10)，液壓栗（10)通過第一單向閥（12)和電磁換向閥（17)與液 壓缸(7)連通，所述輔助執行單元包括液壓蓄能器（15)，液壓蓄能器（15)通過第二單向閥 (14)與液壓缸(7)連通； 所述阻尼裝置還包括用于垂直安裝液壓缸（7)的液壓缸底座（8)，液壓缸底座（8)通過 角鋼傾斜安裝在下運傾斜面(1)上，下阻尼裝置(6-2)的底部與液壓缸(7)的柱塞端連接； 所述控制子系統包括工控機(22)、供電單元(21)和與工控機(22)實時進行通信的皮帶 輸送機監測終端，所述皮帶輸送機監測終端包括PLC模塊(24-1)以及與PLC模塊(24-1)相接 的存儲器(24-6)和用于控制操作皮帶輸送機(2)運行的觸摸屏(24-4)，PLC模塊(24-1)的輸 入端接有用于實時檢測供電單元(21)供電狀態的相電壓檢測模塊(24-2)、安裝在皮帶輸送 機(2)上用于實時檢測皮帶輸送機(2)中電機轉速的激光位移傳感器(24-3)和用于實時檢 測所述液壓管路壓力的壓力檢測儀(24-5 )，PLC模塊(24-1)的輸出端接有用于制動皮帶輸 送機(2)停機的液壓閘瓦制動器(23)，供電單元(21)包括電網供電模塊和UPS備用電源； PLC模塊(24-1)通過液壓栗驅動器(20)與液壓栗（10)連接，電磁換向閥（17)與PLC模塊 (24-1)的輸出端連接且由PLC模塊(24-1)控制。2. 按照權利要求1所述的一種下運式皮帶輸送機防飛車保護系統，其特征在于:所述電 磁換向閥（17)為三位四通電磁閥，所述三位四通電磁閥的進油口為三位四通電磁閥的P端 口，所述三位四通電磁閥的回油口為三位四通電磁閥的T端口，所述三位四通電磁閥的第一 工作口為三位四通電磁閥的A端口，所述三位四通電磁閥的第二工作口為三位四通電磁閥 的B端口。3. 按照權利要求2所述的一種下運式皮帶輸送機防飛車保護系統，其特征在于:所述液 壓管路包括安裝在所述三位四通電磁閥的P端口上的主進油管、安裝在所述三位四通電磁 閥的T端口上的主回油管、安裝在所述三位四通電磁閥的A端口與液壓缸(7)的下油口之間 的第一輸送油管和安裝在所述三位四通電磁閥的B端口與液壓缸(7)的上油口之間的第二 輸送油管，所述主進油管上設置有與所述主進油管連通的溢流管，液壓栗（10)和第一單向 閥（12)安裝在所述主進油管上，所述第一輸送油管上設置有與所述第一輸送油管連通的輔 助進油管，所述輔助進油管與所述主進油管連通，液壓蓄能器（15)和第二單向閥（14)安裝 在所述輔助進油管上，所述第二輸送油管上設置有與所訴第二輸送油管連通的輔助回油 管。4. 按照權利要求3所述的一種下運式皮帶輸送機防飛車保護系統，其特征在于:所述主 動執行單元還包括安裝在所述主進油管上且分別位于液壓栗（10)前后的粗濾油器(9)和精 細濾油器(11)，以及安裝在所述溢流管上的溢流閥（16)，溢流閥（16)與PLC模塊(24-1)的輸 出端連接且由PLC模塊(24-1)控制;所述輔助執行單元還包括安裝在所述輔助進油管上且 位于液壓蓄能器（15)與第二單向閥（14)之間的第一電磁開關閥（13)，以及安裝在所述輔助 回油管上的第二電磁開關閥（18)，第一電磁開關閥（13)和第二電磁開關閥（18)均與PLC模 塊(24-1)的輸出端連接且由PLC模塊(24-1)控制。5. 按照權利要求1所述的一種下運式皮帶輸送機防飛車保護系統，其特征在于:所述液 壓缸底座(8)與下運傾斜面(1)的安裝夾角為20°~45°。6. -種利用如權利要求4所述系統進行下運式皮帶輸送機防飛車保護的方法，其特征 在于該方法包括以下步驟： 步驟一、皮帶輸送機(2)工況信息的實時獲取及獲取信息的存儲和同步上傳:激光位移 傳感器(24-3)對皮帶輸送機(2)中電機的轉速進行實時檢測并將檢測到的轉速信息輸出給 PLC模塊(24-1)，相電壓檢測模塊(24-2)對所述電網供電模塊的電壓信號進行實時檢測并 將檢測到的電壓信號輸出給PLC模塊(24-1)，皮帶輸送機(2)中電機的轉速和所述電網供電 模塊的電壓信號均通過PLC模塊(24-1)存儲在存儲器(24-6)中并同步上傳至工控機(22); 步驟二、皮帶輸送機(2)中電機轉速的分析處理:所述工控機(22)按照預先設定的分析 處理頻率且按照時間先后順序對各分析處理時刻獲取的皮帶輸送機(2)中電機轉速進行實 時分析處理，得到各分析處理時刻的皮帶輸送機(2)中電機轉速； 所述工控機(22)對任一個分析處理時刻獲取的皮帶輸送機(2)中電機轉速進行分析處 理時，過程如下： 步驟201、根據公式= dt計算此時刻皮帶輸送機（2)中電機的同步轉速no，其 中，△ t為一個分析處理時刻皮帶輸送機(2)中電機轉速的米樣時間，△ L為一個分析處理時 刻激光位移傳感器(24-3)獲取的皮帶輸送機(2)運行位移，R為皮帶輸送機(2)滾筒的半徑； 步驟202、根據公式)以+ >/^) 5計算皮帶輸送機⑵中電機的臨界轉 速η'，其中，m為所述電機的額定轉速，λ為所述電機的過載倍數； 步驟203、判斷皮帶輸送機(2)是否飛車:所述工控機(22)根據步驟202中計算得到的此 刻皮帶輸送機(2)中電機的臨界轉速η'判斷此刻是否進出飛車保護動作：當皮帶輸送機(2) 中電機的同步轉速no超過皮帶輸送機(2)中電機的臨界轉速η'時，說明此時皮帶輸送機(2) 飛車，執行步驟三；否則，返回步驟201，對下一個分析處理時刻獲取的皮帶輸送機(2)中電 機轉速進行分析處理； 步驟三、判斷所述電網供電模塊是否斷電：所述工控機(22)根據步驟一中相電壓檢測 模塊(24-2)檢測的電壓信號得到所述電網供電模塊是否斷電信息：當相電壓檢測模塊(24-2)檢測到電壓信號正常時，執行步驟四；否則，當相電壓檢測模塊(24-2)檢測所述電網供電 模塊斷電時，執行步驟五； 步驟四、控制皮帶輸送機(2)間歇制動減速，具體過程如下： 步驟401、所述三位四通電磁閥的位選及液壓栗（10)的驅動：所述PLC模塊(24-1)按照 預先設定的控制周期對所述三位四通電磁閥進行位選，同時PLC模塊(24-1)通過液壓栗驅 動器(20)驅動液壓栗(10)抽取油箱(19)中的所述液壓油； 所述位選結果包括所述三位四通電磁閥的滑閥處于左位、中位和右位，其中，所述三位 四通電磁閥的滑閥處于左位時，所述三位四通電磁閥中的P端口與所述三位四通電磁閥中 的A端口通且所述三位四通電磁閥中的T端口與所述三位四通電磁閥中的B端口通;所述三 位四通電磁閥的滑閥處于中位時，所述三位四通電磁閥中的P端口與所述三位四通電磁閥 中的A端口或B端口均不通;所述三位四通電磁閥的滑閥處于右位時，所述三位四通電磁閥 中的P端口與所述三位四通電磁閥中的B端口通且所述三位四通電磁閥中的T端口與所述三 位四通電磁閥中的A端口通； 步驟402、下阻尼裝置(6-2)的伸出：PLC模塊(24-1)控制所述三位四通電磁閥的滑閥處 于左位，液壓栗（10)將抽取油箱（19)中的所述液壓油經所述主進油管和所述第一輸送油管 輸送進液壓缸(7)的下油口，液壓缸(7)內的液壓油經所述第二輸送油管和所述主回油管回 到油箱（19)中，此時液壓缸(7)的柱塞伸出帶動下阻尼裝置(6-2)伸出與上阻尼裝置(6-1) 配合制動皮帶輸送機(2)，PLC模塊(24-1)控制所述三位四通電磁閥的滑閥處于中位，并保 持所述三位四通電磁閥的滑閥處于中位的時間為To,其中，To為預先設定的中位保持時間且 To = 3s ~5s; 步驟403、下阻尼裝置(6-2)的收回：PLC模塊(24-1)控制所述三位四通電磁閥的滑閥處 于右位，液壓栗（10)將抽取油箱（19)中的所述液壓油經所述主進油管和所述第二輸送油管 輸送進液壓缸(7)的上油口，液壓缸(7)內的液壓油經所述第一輸送油管和所述主回油管回 到油箱（19)中，此時液壓缸(7)的柱塞收回帶動下阻尼裝置(6-2)收回，并保持所述三位四 通電磁閥的滑閥處于中位的時間為To; 步驟404、返回步驟二，分析處理皮帶輸送機(2)中電機轉速； 步驟五、控制皮帶輸送機(2)停機:工控機(22)通過PLC模塊(24-1)控制供電單元(21) 切換為所述UPS備用電源供電，PLC模塊(24-1)發出指令控制液壓閘瓦制動器(23)、第一電 磁開關閥（13)和第二電磁開關閥（18)工作，控制液壓閘瓦制動器(23)和所述輔助執行單元 同時制動皮帶輸送機(2)直至皮帶輸送機(2)停機； 其中，所述UPS備用電源不為所述三位四通電磁閥供電，所述三位四通電磁閥停止工 作，所述輔助執行單元中的第一電磁開關閥（13)和第二電磁開關閥（18)處于開位，液壓蓄 能器（15)將液壓蓄能器（15)中的液壓油經所述輔助進油管輸送進液壓缸(7)的下油口，液 壓缸(7)內的液壓油經所述輔助回油管回到油箱（19)中，此時液壓缸(7)的柱塞伸出帶動下 阻尼裝置(6-2)伸出與上阻尼裝置(6-1)配合制動皮帶輸送機(2)并保持柱塞伸出狀態。7. 按照權利要求6所述的方法，其特征在于:步驟401中液壓栗（10)進行抽取油箱（19) 中的所述液壓油時，所述存儲器(24-6)中需預先存儲所述主進油管承受壓力閾值，壓力檢 測儀(24-5)實時檢測所述主進油管上的壓力并通過PLC模塊(24-1)與存儲器(24-6)中需預 先存儲所述主進油管承受壓力閾值進行比較，當壓力檢測儀(24-5)實時檢測所述主進油管 上的壓力小于壓力閾值時，溢流閥（16)處于關位；當壓力檢測儀(24-5)實時檢測所述主進 油管上的壓力超過壓力閾值時，PLC模塊(24-1)控制溢流閥（16)處于開位對所述主進油管 泄壓。8. 按照權利要求6所述的方法，其特征在于:步驟四中所述電網供電模塊為相電壓檢測 模塊(24-2)、激光位移傳感器(24-3)、觸摸屏(24-4)、壓力檢測儀(24-5)、PLC模塊(24-1)、
【文檔編號】B65G43/02GK105947596SQ201610444337
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月20日
【發明人】毛清華, 馬宏偉, 張旭輝, 程瑞鵬, 董明, 王川偉, 薛旭升
【申請人】西安科技大學