专利名称：斗轮堆取料机的斗轮转速检测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于码头装卸设备技术领域，涉及ー种斗轮堆取料机，具体地说，是涉及一种用于检测斗轮堆取料机中斗轮机构转速的监测和安全保护系统。
背景技术：
斗轮堆取料机是国内外矿石装卸专业化码头堆场的主力设备，具有高作业效率、 低运营成本等特点，而且利于实现矿石堆场装卸的自动化。近几年来，随着矿石码头的大型化、高效化以及斗轮堆取料机制造技术的不断成熟，斗轮堆取料机也逐步向大型化和高效化方向发展，同时对设备取料作业的性能也提出了更高的要求。为了使堆取料机的斗轮机构具有更高的安全性和可靠性，必须采取必要的检测手段对斗轮机构的运转过程进行检测，以便在斗轮机构运行发生异常时可以及时采取相应的保护措施，确保整机设备安全运行。斗轮堆取料机中的斗轮机构是堆取料机最主要的取料机构，堆取料机的取料作业首先要由斗轮机构完成。因此，堆取料机的大型化和高效化首先要求斗轮机构的大型化和高效化，从而造成斗轮轮盘的直径越来越大，承载能力越来越強，转动速度越来越快，相应的，斗轮机构的转动惯量也就越来越大。虽然斗轮机构在机械设计本身考虑了强度计算，但是，斗轮出现失速或者堵转的几率大大增加，并且一旦发生失速或堵转，其破坏性也将大大提高，这将给整个斗轮堆取料机带来无法估量的危害。除此之外，斗轮机构的エ况条件以及偏心的安装形式等情况也使得斗轮的转速检测实现起来比较困难。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种斗轮堆取料机的斗轮转速检测系统，通过对斗轮机构的运转速度进行准确检测，以提高整机取料运行的安全性。为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现一种斗轮堆取料机的斗轮转速检测系统，在斗轮轮盘上安装有随斗轮一同转动的感应块，在用干支撑溜槽的溜槽支架上邻近斗轮轮盘的位置处安装有用于感应所述感应块位置的传感器，所述传感器在检测到感应块与其接近时生成脉冲信号输出至控制器以用于斗轮转速的计算。进ー步的，所述感应块安装在斗轮轮盘的辐条上，所述辐条在经过溜槽支架上安装所述传感器的位置时，所述感应块刚好与所述的传感器位置相対。为了提高测速精度，优选在所述斗轮轮盘的每ー根辐条上均安装ー个感应块。优选的，所述传感器优选采用非接触式的电感传感器；所述控制器优选采用可编程逻辑控制器PLC。又进ー步的，所述控制器生成控制信号输出至用于驱动斗轮运行的执行机构，控制执行机构运行或者停机，以确保整机运行的安全性。其中，在所述执行机构中包含有用于驱动斗轮轮盘旋转的电机，所述电机的输出轴连接斗轮轮盘的中心转轴。再进ー步的，在连接所述电机的供电线路中串联有交流接触器的活动触点，所述交流接触器的线圈连接控制器，通过控制器控制交流接触器的线圈通断电；所述控制器通过其一路IO ロ连接交流接触器的辅助触点，并通过所述辅助触点接地或者连接直流电源，用于判断斗轮是否真正启动运转。为了在斗轮机构出现故障时能够及时进行告警提醒，所述控制器通过其另外一路IO ロ连接报警装置，以用于在斗轮机构以及传感器发生故障时输出报警信号。更进一歩的，所述控制器连接操控面板，接收工作人员输入的操控指令，例如开机命令或者关机命令等，以控制斗轮机构启动运行或者关机停运。与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是本实用新型的斗轮转速检测系统针对斗轮堆取料机的エ况及要求专门设计，在准确检测斗轮转速的同时，具有较快的反应速度，解决了斗轮机构运行安全的保障问题，增强了斗轮堆取料机产品的安全性能，同时提高了系统的可操控性，具有投资小、安装调试方便等显著优势。结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。
图I是本实用新型所提出的斗轮堆取料机中斗轮机构的一种实施例的结构示意图；图2是图I中传感器及感应块的一种实施例的安装位置示意图；图3是本实用新型所提出的斗轮转速检测系统的ー种实施例的程序控制流程图；图4是控制器对斗轮机构进行启停控制的一种实施例的电路原理框图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
进行详细地描述。实施例一，本实施例为了提高斗轮堆取料机运行的安全性，在堆取料机的斗轮机构上设置感应块和传感器，并配合电控系统中的控制器，完成对斗轮转速的准确检测，以便在斗轮机构出现运行故障时，能够及时地采取保护措施，避免危险事故的发生，确保设备及人员的安全。在斗轮机构中，用于装卸物料的铲斗I安装在斗轮轮盘2上，斗轮轮盘2上设置有辐条4，通过辐条4连接斗轮轮盘2的中心转轴3，通过驱动中心转轴3旋转，可以带动整个斗轮轮盘2转动，进而利用铲斗I铲取矿石等物料，并在转动到卸放位置处时，将铲斗I中的物料卸放到溜槽8中，然后利用溜槽8的转向作用将物料转移堆卸到皮带输送机的输送带上，进而通过输送机输送出去，结合图I、图2所示所示，所述溜槽8由溜槽支架7支撑。在目前的斗轮堆取料机中，为了提高作业效率，ー个斗轮轮盘2上通常需要安装多个铲斗1，在每个铲斗I的安装位置处设置一根辐条4，连接中心转轴3，以提高机械强度。例如图I所示的斗轮机构就安装有九个铲斗I和九根辐条4 (九根辐条4在图I中未全部画出)，当然，所述辐条4的数目也可以不同于铲斗I的数目，只要能够保证机械强度即可，本实施例对此不进行具体限制。整个斗轮轮盘2由辐条4支撑，斗轮轮盘2的中心转轴3连接用于驱动斗轮运行的执行机构，具体连接到执行机构中电机的输出轴上，通过电机驱动整个斗轮轮盘2旋转，以完成物料的装卸作业。为了实现对斗轮转速的有效检测，本实施例优选将感应块5安装在斗轮轮盘2上，随斗轮轮盘2 —同转动；传感器6安装在溜槽支架7上与斗轮轮盘2尽量邻近的ー侧，且在溜槽支架7上的具体安装位置应保证感应块5在随斗轮轮盘2 —同转动的过程中，在转动到接近所述溜槽支架7时能够进入传感器6所产生的感应区域。在感应块5随斗轮轮盘2一同转动的过程中，每当经过传感器6产生的感应区域，就会通过传感器6感应输出ー个脉冲信号，并输送至电控系统中的控制器。在控制器中采用软件编程的方式，通过对传感器6输出的脉冲信号进行采集、处理和计算，进而计算出斗轮的实际转速。通过将计算出的斗轮转速与设定转速进行比较，以判断出斗轮是否发生超速或者欠速故障，进而在斗轮运行出现异常时，及时地控制执行机构做出相应的保护动作，以确保堆取料机工作的安全性。在堆取料机中，斗轮转速检测的关键因素是传感器6检测的稳定性和可靠性，以及转速算法的精确度和做出危险反应的及时性，通过认真研究和选型计算后，本实施例优选采用适合恶劣条件的非接触式电感传感器作为测量元件，对安装在斗轮轮盘2上的感应块5进行感应检测。作为本实施例的一种优选设计方案，所述感应块5优选设置在斗轮轮盘2的辐条4上，如图I所示，其在辐条4上的具体安装位置应视传感器6在溜槽支架7上的具体安装位置而定，即应保证安装有感应块5的辐条4在经过溜槽支架7安装所述传感器6的位置吋，感应块5能够进入传感器6所产生的感应区域，优选能够刚好使得感应块5与传感器6的位置相対，以准确地感应生成脉冲信号，输出至控制器，用于斗轮转速的计算，參见图2所示。若在斗轮轮盘2上仅设置ー个感应块5，则斗轮轮盘2旋转一周，通过传感器6只能感应输出一个脉冲信号，由此计算出的斗轮转速，其精度显然是很低的。为了提高斗轮转速计算的精确度，本实施例优选在斗轮轮盘2的每ー根辐条4上均设置ー个感应块5，如图I所示，斗轮轮盘2旋转一周，可以通过传感器6感应输出多个脉冲信号，输出至控制器，通过在预设的设定时间Tl内对接收到的多个脉冲信号进行计数，以实现对斗轮转速的准确计算。在本实施例中，所述控制器优选采用堆取料机中电控系统的可编程逻辑控制器PLC进行系统电路的设计。利用PLC连接堆取料机的操控面板，接收操作人员执行的操控指令，例如开机命令、停机命令等，以控制斗轮机构启动运行或者关机停运。
以下结合附图3，对PLC控制器所执行的软件控制流程进行详细的阐述。S301、系统开机初始化； 在斗轮堆取料机的交流供电合闸后，堆取料机中的电控系统首先上电运行，PLC控制器进入系统初始化过程，对其各路IO ロ进行初始化配置，并对程序中所需使用的各个变量赋初始值。S302、启动斗轮上电运行；在电控系统以及PLC软件程序初始化结束后，PLC可以直接控制斗轮机构启动运行，也可以在接收到操作人员通过按下操控面板上的开机按钮输入的开机命令后，再控制斗轮机构上电运行，具体可视堆取料机的实际设计情况而定。本实施例以接收到操作人员的开机命令后，再控制斗轮机构启动运行为例进行说明。对于斗轮机构的启动控制，本实施例可以采用在驱动斗轮轮盘运转的电机G的供电线路中串联交流接触器J的活动触点的方式进行设计，參见图4所示，以常开活动触点为例进行说明。将交流接触器J的一组常开活动触点串联在电机G的供电线路中，若电机G为三相交流电机，则可以采用交流接触器J的三个常开活动触点J1-J3分别对应串联在三相交流电源连接电机G供电端子的三条相电源线U、V、W中，通过PLC控制交流接触器J的线圈通电或者断电，进而控制其活动触点J1-J3动作，实现对电机G的通断电控制。作为ー种具体的电路设计方案，可以将交流接触器J线圈的一端连接PLC的一路IO ロ，例如IOl接ロ，另一端通过限流电阻Rl连接直流电源VCC ，如图4所示。当PLC接收到开机命令后，将其101接ロ置为低电平，连通交流接触器J线圈的供电回路，使其常开活动触点J1-J3吸合，控制电机G上电启动运行，进而驱动斗轮轮盘旋转，开始执行物料的装卸作业。当然，也可以通过PLC首先控制中继器动作，然后利用中继器对所述的交流接触器J的线圈进行通断电控制，以实现对交流接触器J活动触点的通断控制，本实施例并不仅限于以上举例。S303、判断斗轮机构是否启动运行，若是，则执行后续步骤；否则，重复本步骤的检测判断过程；在本实施例中，通过PLC的IOl接ロ输出的控制信号是否真正控制交流接触器J的活动触点J1-J3动作，使电机G上电运行，本实施例借助交流接触器J的辅助触点J4进行检测判断，如图4所示。将交流接触器J的辅助触点J4的一端连接PLC的另外一路IOロ，例如102接ロ，辅助触点J4的另一端接地，或者通过限流电阻R2连接直流电源VCC，PLC通过其102接ロ的电平变化，即可判断出辅助触点J4是否动作，进而间接地判断出斗轮机构是否真正启动运行。以常开辅助触点J4为例进行说明，将常开辅助触点J4的一端连接PLC的102接ロ，另一端通过限流电阻R2连接直流电源VCC，当交流接触器J的线圈在PLC的控制作用下通电后，其常开活动触点J1-J3吸合，电机G上电运行，驱动斗轮机构启动；与此同吋，交流接触器J的辅助触点J4吸合，将PLC的102接ロ置为高电平。PLC在检测到其102接ロ转变成高电平后，认为斗轮机构启动运行。S304、启动延时计时器，进行延时计吋；在本实施例中,考虑到斗轮机构体积庞大、重量大,通过电机G驱动其旋转起来需要一定的延时时间，因此，出于斗轮轮盘惯性问题的考虑，为了避免保护系统误动作，在检测到斗轮机构启动后，首先启动延时计时器进行计时，当计时到达启动设定时间T后,再开始进行斗轮转速的检测计算。所述启动设定时间T需要根据斗轮轮盘的实际转动惯性进行试验确定，例如可以设定为20秒等，只有待斗轮轮盘真正旋转起来以后再进行斗轮转速的检测计算才有意义。S305、在延时计时到达启动设定时间T后，开始采集传感器的脉冲信号；在本实施例中，所述传感器在电控系统上电运行后就已进入运行状态，此时，PLC可以通过封锁其连接传感器的接ロ暂不采集传感器输出的脉冲信号。当斗轮机构启动井延时到达启动设定时间T后，PLC打开其接ロ，开始接收传感器感应输出的脉冲信号，以用于斗轮转速的检测计算。S306、启动第一计时器和第二计时器开始计时，其中，第一计时器以设定时间Tl为周期循环计时，并对每个周期内采集到的脉冲信号进行计数，进而计算出斗轮的当前转速，通过与设定转速进行比较，以判断出斗轮转速是否异常；第二计时器以设定时间T2为周期循环计时，若在一个计时周期内，PLC始終未接收到传感器输出的脉冲信号，则判定传感器出现故障。下面对斗轮转速以及传感器的故障检测过程进行具体说明。首先，介绍传感器的故障检测过程，包括以下步骤a、PLC在开始采集传感器输出的脉冲信号后，启动第二计时器开始计时，并对接收到的脉冲信号的个数进行计数；b、判断第二计时器的计时时间是否到达设定时间T2，若没有到达设定时间T2，则继续对接收到的脉冲信号进行计数，并重复执行本步骤b ;若到达设定时间T2，则执行后续步骤；C、判断记录的脉冲信号的个数是否为零，若大于零，则认为传感器工作正常，对第ニ计时器清零，并返回步骤b重新开始计时判断；若脉冲个数为零，即没有检测到传感器反馈的脉冲信号，则认为传感器故障，为了确保斗轮机构安全运行，优选输出控制信号至执行机构，控制执行机构停机，例如控制交流接触器J的常开活动触点J1-J3断开，控制电机G停机，进而控制斗轮停转，避免发生危险事故。在PLC检测到传感器故障后，为了能够及时提醒工作人员对传感器进行故障维护，优选输出控制信号至报警机构，控制报警机构输出报警信号，提醒工作人员注意。其次，介绍斗轮转速的检测过程，包括以下步骤A、PLC在开始采集传感器输出的脉冲信号后，启动第一计时器开始计时，并对接收到的脉冲信号的个数进行计数；B、判断第一计时器的计时时间是否到达设定时间Tl，若没有到达设定时间Tl，则继续对接收到的脉冲信号进行计数，并重复执行本步骤B ;若到达设定时间Tl，则执行后续步骤；在本步骤中，所述设定时间Tl优选在斗轮以额定转速旋转时转过相邻两根辐条之间距离所需的转动时间tl与斗轮以额定转速旋转一周所需的时间t2之间进行取值。若设定时间Tl选取得较小，则检测系统的反应速度较快，但转速计算的准确度较差；若设定时间Tl选取得较大，例如两倍或者三倍的t2，则虽然可以提高转速计算的准确度，但是反应速度较慢，不利于系统出现故障时PLC及时地采取保护措施，给整机的安全运行埋下隐患。因此，本实施例最好选取斗轮以额定转速旋转一周所需的时间t2作为设定时间Tl，以便在满足快速反应要求的基础上，保证一定的转速计算准确度。C、根据在设定时间Tl内记录的脉冲个数，计算出斗轮的当前转速；D、判断斗轮是否发生超速或者欠速故障，若是，则输出控制信号至执行机构，控制斗轮机构停机并发出报警信号；否则，对第一计时器进行清零，并返回步骤B重新开始计时计算;在本步骤中，将计算出的斗轮当前转速与设定的正常转速范围的上限值和下限值进行比较，若斗轮的当前转速低于下限值，则认为斗轮发生欠速故障；若斗轮的当前转速高于上限值，则认为斗轮发生超速故障。无论斗轮欠速还是超速，对于斗轮机构的运行来说显然都是不安全的，为了尽可能地避免危险事故的发生，本实施例在检测到斗轮发生超速或者欠速故障时，都通过PLC输出控制信号，控制执行机构停机，进入保护状态。例如PLC可以在斗轮转速出现故障时将其IOl接ロ置为高电平，使交流接触器J的线圈断电，常开活动触点J1-J3断开，切断电机G的供电线路，使电机G停机，进而控制斗轮轮盘停转保护。与此同吋，PLC还可以通过其103接ロ输出控制信号至报警装置，參见图4所示，控制报警装置告警，以提醒工作人员 及时对系统进行维护。本实用新型的斗轮转速检测系统结构简单，投资少，转速检测准确度高，反应速度快，显著增强了斗轮机构及整个斗轮堆取料机运行的安全性和可靠性。当然，以上所述仅是本实用新型的ー种优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种斗轮堆取料机的斗轮转速检测系统，其特征在于在斗轮轮盘上安装有随斗轮一同转动的感应块，在用干支撑溜槽的溜槽支架上邻近斗轮轮盘的位置处安装有用于感应所述感应块位置的传感器，所述传感器在检测到感应块与其接近时生成脉冲信号输出至控制器以用于斗轮转速的计算。
2.根据权利要求I所述的斗轮堆取料机的斗轮转速检测系统，其特征在于所述感应块安装在斗轮轮盘的辐条上，所述辐条在经过溜槽支架上安装所述传感器的位置时，所述感应块刚好与所述的传感器位置相対。
3.根据权利要求2所述的斗轮堆取料机的斗轮转速检测系统，其特征在于在所述斗轮轮盘的每ー根辐条上均安装有ー个感应块。
4.根据权利要求I所述的斗轮堆取料机的斗轮转速检测系统，其特征在于所述传感器为非接触式电感传感器。
5.根据权利要求I至4中任一项所述的斗轮堆取料机的斗轮转速检测系统，其特征在于所述控制器生成控制信号输出至用于驱动斗轮运行的执行机构，控制执行机构运行或者停机。
6.根据权利要求5所述的斗轮堆取料机的斗轮转速检测系统，其特征在于在所述执行机构中包含有用于驱动斗轮轮盘旋转的电机，所述电机的输出轴连接斗轮轮盘的中心转轴。
7.根据权利要求6所述的斗轮堆取料机的斗轮转速检测系统，其特征在于在连接所述电机的供电线路中串联有交流接触器的活动触点，所述交流接触器的线圈连接控制器，通过控制器控制交流接触器的线圈通断电；所述控制器通过其一路IO ロ连接交流接触器的辅助触点，并通过所述辅助触点接地或者连接直流电源。
8.根据权利要求7所述的斗轮堆取料机的斗轮转速检测系统，其特征在于所述控制器通过其另外一路IO ロ连接报警装置。
9.根据权利要求7所述的斗轮堆取料机的斗轮转速检测系统，其特征在于所述控制器连接操控面板，接收操控指令。
10.根据权利要求5所述的斗轮堆取料机的斗轮转速检测系统，其特征在于所述控制器为可编程逻辑控制器。
专利摘要本实用新型公开了一种斗轮堆取料机的斗轮转速检测系统，在斗轮轮盘上安装有随斗轮一同转动的感应块，在用于支撑溜槽的溜槽支架上邻近斗轮轮盘的位置处安装有用于感应所述感应块位置的传感器，所述传感器在检测到感应块与其接近时生成脉冲信号输出至控制器以用于斗轮转速的计算。本实用新型的斗轮转速检测系统针对斗轮堆取料机的工况及要求专门设计，在准确检测斗轮转速的同时，具有较快的反应速度，解决了斗轮机构运行安全的保障问题，增强了斗轮堆取料机产品的安全性能，同时提高了系统的可操控性，具有投资小、安装调试方便等显著优势。
文档编号B65G65/04GK202449635SQ20122003790
公开日2012年9月26日 申请日期2012年2月7日 优先权日2012年2月7日
发明者张庆财, 徐鸿书, 李书强, 王建国, 郝清武 申请人:青岛港(集团)有限公司