提升系统安全停车控制的方法及装置与流程

本申请涉及提升系统技术领域，具体涉及一种用于控制提升系统停车的方法和装置。

背景技术：

通常，提升系统包括机械系统、电气系统、液压制动系统三部分(其分别对应于提升系统的主机部分、电控及电机部分、闸控部分)。这三部分之间的相互协调配合是提升系统能够安全、稳定、高效运行的前提，其中，闸控系统是提升系统安全运行的最后一道保险。然而，当闸控系统失灵时，提升系统存在严重的安全隐患，特别是，当提升系统运行终止并且准备停车时，如果出现闸控系统失灵，则提升系统无法实施停车指令，从而导致提升容器坠落，造成严重的经济损失，甚至发生人员伤亡事故。

在现有技术中，主要采用以下两种方式来解决上述问题：一种是通过执行严格的检查制度来降低闸控系统失灵的风险，但是这种方式无法从根本上解决上述问题；另一种是通过采用低频电气制动方式来使重载提升容器作脉动式向下滑行，虽然这种方式在一定程度上避免了重箕斗或重罐笼的坠落事故，但是向下滑行过程的时间过长，对于较深的矿井而言(其向下滑行过程甚至需要三十分钟以上)，如果电气系统在此过程中出现故障，则可能会发生坠罐事故，因此仍然存在重大的安全隐患。此外，这两种方式都需要投入一定的人力进行检修和操作。

因此，如何避免因液压制动系统(或闸控系统)失灵而导致的坠罐、跑车事故等仍然是目前提升系统需要亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于控制提升系统安全停车的方法和装置。

据本发明的一方面，提供一种用于控制提升系统停车的方法，所述方法包括：接收针对所述提升系统的停车命令；根据所述停车命令对所述提升系统的驱动电机进行悬停控制，其中，所述悬停控制使得所述驱动电机输出与所述提升系统的提升负载相平衡的力矩，以使所述驱动电机在零转速或接近于零转速的状态下工作；在所述悬停控制下对所述提升系统的液压制动系统进行施闸控制；监测所述液压制动系统在所述施闸控制过程中的针对预定参数的工作数据；当所述工作数据指示所述施闸控制过程有效时，使所述驱动电机停止工作，以实现对所述提升系统的停车。

优选地，所述针对预定参数的工作数据为所述液压制动系统在所述施闸控制过程中的针对油压的工作数据。

优选地，所述监测所述液压制动系统在所述施闸控制过程中的针对预定参数的工作数据的步骤包括：采集所述液压制动系统在所述施闸控制过程中的针对油压的工作数据；基于所述液压制动系统在所述施闸控制过程中的针对油压的工作数据的变化来指示所述施闸控制过程是否有效。

优选地，如果所述液压制动系统在所述施闸控制过程中的针对油压的工作数据下降至安全制动油压以下，则所述工作数据指示所述施闸控制过程有效，否则所述工作数据指示所述施闸控制过程无效。

优选地，所述方法还包括：当所述工作数据指示所述施闸控制过程失效时，保持对所述驱动电机的悬停控制。

优选地，所述方法还包括：通过开通所述液压制动系统中的用于将所述液压制动系统中的液压油泄回至所述液压制动系统的液压站的油箱的强制泄油阀，使所述液压制动系统在所述施闸控制过程中的油压下降；当所述液压制动系统在所述施闸控制过程中的针对油压的工作数据下降至安全制动油压以下时，使所述驱动电机停止工作，以实现对所述提升系统的停车。

优选地，所述强制泄油阀设置在所述液压制动系统的液压站的油箱与制动器之间的管路中。

优选地，所述与所述提升系统的提升负载相平衡的力矩由以下等式确定：

te＝tref1+tref2＝-∫ηωr|ωr|dt+∫λδωr|δωr|²dt

tref1＝-∫ηωr|ωr|dt

tref2＝∫λδωr|δωr|²dt

其中，te为所述与所述提升系统的提升负载相平衡的力矩；tref1为针对所述提升负载观测的初始转矩；tref2为针对所述提升负载估测的转矩扰动量；λ为初始转矩扰动量增益系数；η为设定初始转矩增益系数；ωr为所述驱动电机的实际转速，|ωr|为所述实际转速的幅值信号。

据本发明的另一方面，提供一种用于控制提升系统停车的装置，所述装置包括：命令单元，用于接收针对所述提升系统的停车命令；悬停单元，用于根据所述停车命令对所述提升系统的驱动电机进行悬停控制，其中，所述悬停控制使得所述驱动电机输出与所述提升系统的提升负载相平衡的力矩，以使所述驱动电机在零转速或接近于零转速的状态下工作；施闸单元，用于在所述悬停控制下对所述提升系统的液压制动系统进行施闸控制；监测单元，用于监测所述液压制动系统在所述施闸控制过程中的针对预定参数的工作数据；停车单元，用于当所述工作数据指示所述施闸控制过程有效时，使所述驱动电机停止工作，以实现对所述提升系统的停车。

优选地，所述针对预定参数的工作数据为所述液压制动系统在所述施闸控制过程中的针对油压的工作数据。

优选地，所述监测单元包括：数据采集单元，用于采集所述液压制动系统在所述施闸控制过程中的针对油压的工作数据；数据指示单元，用于基于所述液压制动系统在所述施闸控制过程中的针对油压的工作数据的变化来指示所述施闸控制过程是否有效。

优选地，如果所述液压制动系统在所述施闸控制过程中的针对油压的工作数据下降至安全制动油压以下，则所述工作数据指示所述施闸控制过程有效，否则所述工作数据指示所述施闸控制过程无效。

优选地，所述停车单元还用于当所述工作数据指示所述施闸控制过程失效时，保持对所述驱动电机的悬停控制。

优选地，所述装置还包括：泄压单元，用于通过开通所述液压制动系统中的用于将所述液压制动系统中的液压油泄回至所述液压制动系统的液压站的油箱的强制泄油阀，使所述液压制动系统在所述施闸控制过程中的油压下降，其中，所述停车单元还用于当所述液压制动系统在所述施闸控制过程中的针对油压的工作数据下降至安全制动油压以下时，使所述驱动电机停止工作，以实现对所述提升系统的停车。

优选地，所述强制泄油阀设置在所述液压制动系统的液压站的油箱与制动器之间的管路中。

优选地，所述与所述提升系统的提升负载相平衡的力矩由以下等式确定：

te＝tref1+tref2＝-∫ηωr|ωr|dt+∫λδωr|δωr|²dt

tref1＝-∫ηωr|ωr|dt

tref2＝∫λδωr|δωr|²dt

其中，te为所述与所述提升系统的提升负载相平衡的力矩；tref1为针对所述提升负载观测的初始转矩；tref2为针对所述提升负载估测的转矩扰动量；λ为初始转矩扰动量增益系数；η为设定初始转矩增益系数；ωr为所述驱动电机的实际转速，|ωr|为所述实际转速的幅值信号。

据本发明的另一方面，提供一种提升系统，所述提升系统包括：驱动电机；液压制动系统；控制器，被配置为：接收针对所述提升系统的停车命令；根据所述停车命令对所述驱动电机进行悬停控制，其中，所述悬停控制使得所述驱动电机输出与所述提升系统的提升负载相平衡的力矩，以使所述驱动电机在零转速或接近于零转速的状态下工作；在所述悬停控制下对所述液压制动系统进行施闸控制；监测所述液压制动系统在所述施闸控制过程中的针对预定参数的工作数据；当所述工作数据指示所述施闸控制过程有效时，使所述驱动电机停止工作，以实现对所述提升系统的停车。

优选地，所述针对预定参数的工作数据为所述液压制动系统在所述施闸控制过程中的针对油压的工作数据。

优选地，所述控制器被进一步配置为：采集所述液压制动系统在所述施闸控制过程中的针对油压的工作数据；基于所述液压制动系统在所述施闸控制过程中的针对油压的工作数据的变化来指示所述施闸控制过程是否有效。

优选地，如果所述液压制动系统在所述施闸控制过程中的针对油压的工作数据下降至安全制动油压以下，则所述工作数据指示所述施闸控制过程有效，否则所述工作数据指示所述施闸控制过程无效。

优选地，所述控制器还被配置为：当所述工作数据所述施闸控制过程失效时，保持对所述驱动电机的悬停控制。

优选地，所述控制器还被配置为：通过开通所述液压制动系统中的用于将所述液压制动系统中的液压油泄回至所述液压制动系统的液压站的油箱的强制泄油阀，使所述液压制动系统在所述施闸控制过程中的油压下降；当所述液压制动系统在所述施闸控制过程中的针对油压的工作数据下降至安全制动油压以下时，使所述驱动电机停止工作，以实现对所述提升系统的停车。

优选地，所述强制泄油阀设置在所述液压制动系统的液压站的油箱与制动器之间的管路中。

优选地，所述与所述提升系统的提升负载相平衡的力矩由以下等式确定：

te＝tref1+tref2＝-∫ηωr|ωr|dt+∫λδωr|δωr|²dt

tref1＝-∫ηωr|ωr|dt

tref2＝∫λδωr|δωr|²dt

其中，te为所述与所述提升系统的提升负载相平衡的力矩；tref1为针对所述提升负载观测的初始转矩；tref2为针对所述提升负载估测的转矩扰动量；λ为初始转矩扰动量增益系数；η为设定初始转矩增益系数；ωr为所述驱动电机的实际转速，|ωr|为所述实际转速的幅值信号。

根据本发明的另一方面，提供一种提升系统，所述提升系统包括：控制器，被配置为：执行如上所述的用于控制提升系统停车的方法。

根据本发明的另一方面，提供一种提升系统，所述提升系统包括：处理器，存储器，存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的用于控制提升系统停车的方法。

本发明所提供的用于控制提升系统停车的方法和装置不仅能够确保提升系统在停车过程中的安全性，而且还能够有效地避免因液压制动系统(或闸控系统)失灵而导致的坠罐、跑车事故。

附图说明

通过下面结合附图进行的描述，本发明的目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1是示出根据本发明的示例性实施例的用于控制提升系统停车的处理的流程图；

图2是示出根据本发明的示例性实施例的用于控制提升系统停车的装置的结构框图；

图3是示出根据本发明的示例性实施例的用于矿上的提升系统的系统结构示意图。

具体实施方式

以下，将参照附图来详细说明本发明的实施例。

图1是示出根据本发明的示例性实施例的用于控制提升系统停车的处理100的流程图，其中，处理100可由包括处理器的任何终端处理设备来执行，诸如，但不限于，提升系统的电控系统、变频驱动系统等控制系统。

参照图1，在向提升系统发出停车命令之后，处理100可被启动，在方框110中，处理100可接收针对提升系统的停车命令。

在方框120中，处理100可根据停车命令对提升系统的驱动电机进行悬停控制，其中，所述悬停控制使得驱动电机输出与提升系统的提升负载相平衡的力矩，以使驱动电机在零转速或接近于零转速(也称作悬停投入阈值)的状态下工作。

这里，与提升系统的提升负载相平衡的力矩可在液压制动系统失效的情况下避免提升负载在停车过程中发生坠落，这不仅为提升系统的安全运行提供了保障，而且还克服了因液压制动系统(或闸控系统)失灵而导致的坠罐、跑车事故等。

在一个示例中，与提升系统的提升负载相平衡的力矩可通过如下等式确定：

te＝tref1+tref2

tref1＝-∫ηωr|ωr|dt

tref2＝∫λδωr|δωr|²dt

其中，te为与提升系统的提升负载相平衡的力矩；tref1为针对提升负载观测的初始转矩；tref2为针对提升负载估测的转矩扰动量；λ为初始转矩扰动量增益系数；η为设定初始转矩增益系数；ωr为驱动电机的实际转速，|ωr|为驱动电机的实际转速的幅值信号。

然而，上述用于确定与提升系统的提升负载相平衡的力矩的方法仅仅是示例性的，具体实施时可不限于此。

另外，悬停投入阈值通常可设定为驱动电机的额定转速的0.5％。作为示例，处理100可通过编码器、旋转变压器等实时地监测驱动电机的速度，来确定驱动电机的转速是否下降至该悬停投入阈值。

在方框130中，处理100可在悬停控制下对提升系统的液压制动系统进行施闸控制。

具体实施时，处理100可在悬停控制下按照工作联锁表(该工作联锁表为液压制动系统中的液压站在各工作状态时的相关电气元件的开关状态)，来控制液压制动系统中的电磁阀进行制动(即，施闸控制)，以使得提升系统的卷筒上的制动闸盘被液压制动系统的制动器抱死。

在方框140中，处理100可监测液压制动系统在施闸控制过程中的针对预定参数的工作数据。

通常，施闸控制的失效是由于液压制动系统的液压站中的液压工作回路上的元件出现故障(诸如，但不限于，电磁阀的电磁铁被烧毁或接触不良、电磁阀的电磁铁动作但是阀芯由于加工精度或其他原因而被卡住、液压制动系统的回油孔被污物或被杂质堵塞、或者电磁阀的阀芯位置偏差过大而使得回油量减少等)而引起的，这种故障导致液压制动系统在施闸控制过程中无法对液压油进行回油泄压，使得制动闸盘不能有效地实施制动，进而导致提升系统在停车过程中发生坠罐、跑车事故等。由于这些工作元件的故障可通过液压制动系统的工作数据反映出来，因此，可通过监测液压制动系统在施闸控制过程中的针对预定参数的工作数据来确定提升系统是否进行有效地施闸控制，进而确保提升系统停车的安全性。

在一个示例中，针对预定参数的工作数据可以是提升系统的液压制动系统在施闸控制过程中的油压(诸如，但不限于，液压制动系统中的制动闸盘、管路和液压站中的油压)的工作数据。在该示例中，处理100可采集液压制动系统在施闸控制过程中的针对油压的工作数据，并且可基于液压制动系统在施闸控制过程中的针对油压的工作数据的变化来指示施闸控制过程是否有效。作为一个非限制性可行方式，如果液压制动系统在施闸控制过程中的针对油压的工作数据下降至安全制动油压(其为制动器可靠地施闸的工作油压上限)以下，则所述工作数据指示施闸控制过程有效，否则针对油压的工作数据指示施闸控制过程无效，并输出关于液压制动系统失灵的故障信号。

然而，上述使用液压制动系统在施闸控制过程中的针对油压的工作数据来指示施闸控制过程是否有效的示例仅仅是示例性的，除此之外，针对预定参数的工作数据还可以是例如，但不限于，液压制动系统在施闸控制过程中的闸盘位置的工作数据和泄油阀状态的工作数据等。

在方框150中，当工作数据指示施闸控制过程有效时，处理100可使驱动电机停止工作，以实现对提升系统的安全停车。

在另一示例中，当工作数据指示施闸控制过程失效时，处理100还可保持对驱动电机的悬停控制，以防止提升系统的提升负载在停车过程中发生坠落或引发事故。

在又一示例中，处理100可通过开通液压制动系统中的用于将液压制动系统中的液压油泄回至液压制动系统的液压站的油箱的强制泄油阀使液压制动系统在施闸控制过程中的油压下降；当液压制动系统在施闸控制过程中的针对油压的工作数据下降至安全制动油压以下时，处理100可使驱动电机停止工作，以实现对提升系统的安全停车。在该示例中，强制泄油阀可设置在液压制动系统的液压站的油箱与制动器(诸如，但不限于，盘式制动器等)之间的管路中，但不限于此。这样通过该强制泄油阀可将液压制动系统的管路中的油压排出，同时将液压油泄回至液压制动系统的液压站的油箱中。

在方框150之后，处理100结束。

图2是示出根据本发明的示例性实施例的用于控制提升系统停车的装置200的结构框图。

参照图2，图2所示的装置200可包括命令单元210、悬停单元220、施闸单元230、监测单元240和停车单元250。命令单元210可用于接收针对提升系统的停车命令。悬停单元220可用于根据停车命令对提升系统的驱动电机进行悬停控制，其中，所述悬停控制使得驱动电机输出与提升系统的提升负载相平衡的力矩，以使驱动电机在零转速或接近于零转速的状态下工作。施闸单元230可用于在悬停控制下对提升系统的液压制动系统进行施闸控制。监测单元240可用于监测液压制动系统在施闸控制过程中的针对预定参数的工作数据。停车单元250可用于在工作数据指示施闸控制过程有效时，使所述驱动电机停止工作，以实现对所述提升系统的安全停车。

在图2所示的装置200中，与所述提升系统的提升负载相平衡的力矩可通过如下等式确定：

te＝tref1+tref2

tref1＝-∫ηωr|ωr|dt

tref2＝∫λδωr|δωr|²dt

其中，te为与提升系统的提升负载相平衡的力矩；tref1为针对提升负载观测的初始转矩；tref2为针对提升负载估测的转矩扰动量；λ为初始转矩扰动量增益系数；η为设定初始转矩增益系数；ωr为驱动电机的实际转速，|ωr|为驱动电机的实际转速的幅值信号。

此外，在图2所示的装置200中，针对预定参数的工作数据可以是提升系统的液压制动系统在施闸控制过程中的针对油压的工作数据。监测单元240还可包括数据采集单元和数据指示单元(均未示出)。数据采集单元可用于采集所述液压制动系统在所述施闸控制过程中的针对油压的工作数据。数据指示单元可用于基于所述液压制动系统在所述施闸控制过程中的针对油压的工作数据的变化来指示所述施闸控制过程是否有效。作为一个非限制性可行方式，如果所述液压制动系统在所述施闸控制过程中的针对油压的工作数据下降至安全制动油压以下，则所述工作数据指示所述施闸控制过程有效，否则所述工作数据指示所述施闸控制过程无效。

此外，在图2所示的装置200中，停车单元250还可用于在所述工作数据指示所述施闸控制过程失效时，保持对所述驱动电机的悬停控制。

相应地，图2所示的装置200还可包括泄压单元(未示出)，泄压单元可用于通过开通液压制动系统中的用于将液压制动系统中的液压油泄回至液压制动系统的液压站的油箱的强制泄油阀，使液压制动系统在施闸控制过程中的油压下降，其中，停车单元250还可用于当液压制动系统在施闸控制过程中的针对油压的工作数据下降至安全制动油压以下时，使驱动电机停止工作，以实现对提升系统的安全停车。作为示例，强制泄油阀可设置在液压制动系统的液压站的油箱与制动器之间的管路中，但不限于此。

图3是示出根据本发明的示例性实施例的用于矿上的提升系统300的系统结构的示意图。

参照图3，图3所示的用于矿上的提升系统300包括机械系统、电气系统、液压制动系统，其中，机械系统包括卷筒1、减速机2、驱动电机3，电气系统包括电控系统9、变频驱动系统10，液压制动系统包括制动器4、a管油路5、b管油路6、液压站7、备用液压站8。驱动电机3可经由减速机2驱动卷筒1，卷筒1可经由钢丝绳提升或者下放提升容器，以实现物品或人员的上下运行，并且可通过变频驱动系统10来控制驱动电机3的转速及位置。液压站7或8可通过控制制动器的油压来控制卷筒1的制动。电气系统可通过对变频驱动系统和液压制动系统进行控制来实现对提升系统300的启动、停车、调速运行及位置控制。可通过对图3所示的提升系统300中的电气系统的控制器进行适当地配置来实现对提升系统100的安全停车。

参照回图1，可将图3所示的提升系统300的电气系统的控制器配置为：接收针对提升系统300的停车命令；根据停车命令对提升系统300的驱动电机3进行悬停控制；在悬停控制下对提升系统300的液压制动系统进行施闸控制；监测液压制动系统在施闸控制过程中的针对预定参数的工作数据；当监测的工作数据指示施闸控制过程有效时，使驱动电机3停止工作，以实现对提升系统300的安全停车；当工作数据指示施闸控制过程失效时，保持对驱动电机3的悬停控制。进一步地，还可将该控制器进一步配置为：通过开通液压制动系统中的用于将液压制动系统中的液压油泄回至液压制动系统的液压站7或8的油箱的强制泄油阀，使液压制动系统在施闸控制过程中的油压下降；当液压制动系统在施闸控制过程中的针对油压的工作数据下降至安全制动油压以下时，使驱动电机3停止工作，以实现对提升系统300的安全停车。

可以看出，上述实施过程不仅能够确保提升系统在停车过程中的安全性，而且还能够有效地避免因液压制动系统(或闸控系统)失灵而导致的坠罐、跑车事故。

尽管已参照优选实施例表示和描述了本申请，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本申请的精神和范围的情况下，可以对这些实施例进行各种修改和变换。