一种双制动电动葫芦故障应急载荷安全释放系统及方法与流程

本发明属起重机械技术领域，具体涉及一种双制动电动葫芦故障应急载荷安全释放系统及方法，适用于起重机电气故障或电网停电情况下实现起吊载荷可控安全释放。

背景技术

对于吊运特种设备的电动葫芦式起重机升降机构配置两套制动器，第一制动器为锥形电机制动器，其动作原理为，定子内表面与转子外表面都是圆锥形，当电路接通时，电机轴除作旋转运动外，还作轴向窜动，定转子铁心产生轴向磁拉力使转子轴向移动并压缩弹簧，从而使风扇制动轮与制动座(后盖或端罩)脱离，轴向的磁拉力使制动弹簧压缩，并使制动轮产生轴向位移与制动座脱开，实现正常运转；当电路切断时，轴向磁拉力小时，在弹簧压力作用下，转子带动风扇制动轮一起复位，使制动轮压紧制动座并产生摩擦制动力矩，使电动机停止转动达到制动目的。第二制动器为电磁盘式制动器，是保护制动器，电磁多片盘式常闭式制动器，电磁铁工作电压为直流电压，一般制动动作滞后电机锥形制动0.3秒。当电机制动器出现故障制动失灵时，安全制动器可以将电动机有效制动，确保电动机使用安全可靠。

目前，对于这类葫芦式起重机，当发生电气故障或电网停电等紧急情况下，两套制动器均处于制动状态，且无法操作其打开释放重物，重物只能悬吊空中，必须带载维修，存在极大的安全隐患。

中国实用新型专利cn201010479y电动葫芦前制动手动释放装置，中国实用新型专利cn201010480y电动葫芦后制动手动释放装置，分别设计提供了一种无需电力、操作简单、安全可靠的船用电动葫芦的手动释放装置。但是该装置只打开锥形电机制动器，且其采用直接手动拉或压操作的方式打开制动，制动器的打开过程不易控制，且无安全保护，存在安全隐患。

中国实用新型专利cn201220770y双制动电动葫芦第二制动器自动控制装置，提供一种第二制动器在制动后能使重物安全下降功能的双制动电动葫芦第二制动器自动控制装置。但该装置应用前提是第一制动器失效，且在操作过程中，重物下放过程靠人为操作控制，且无安全保护，存在安全隐患。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服双制动器电动葫芦式起重机的现有缺陷，提供了一种双制动电动葫芦故障应急载荷安全释放系统及方法，在起重机电气故障或电网停电情况下，能够快速安全地将起吊载荷下放。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种双制动电动葫芦故障应急载荷安全释放系统，包括应急电源箱、锥形电机制动手动操作机构、转速测量传感装置和超速控制装置；其中，

工作时，转速测量传感装置安装在卷筒上，通过应急电源箱供电并控制第二制动器打开，然后手动操作锥形电机制动手动操作机构逐渐打开第一制动器，使重物缓慢下降，同时安装在卷筒上的转速测量传感装置测量重物下放速度；当重物下放速度接近设定值时，通过超速控制装置进行声光报警，反方向手动操作锥形电机制动手动操作机构，减慢重物下放速度；一旦当应急下放速度超过设定值时，通过超速控制装置对第二制动器进行断电控制，重物停止下降，确保应急下放过程安全。

本发明进一步的改进在于，应急电源箱包括充电模块、电池组、dc-dc模块和电源开关，工作时，输入为220v/50hz电压用于给电池组充电，输出u1+、u1-为dc12v电压给转速测量传感装置及超速控制装置供电，输出u2+、u2-为dc168v电压用于打开第二制动器，端口a1、a2为dc168v电压的控制通断端口。

本发明进一步的改进在于，超速控制装置包括速度设定模块、单片机、信号采集与处理模块、速度显示模块、继电器控制模块和供电模块，速度设置模块能够根据速度控制需求设置最大速度值，单片机能够根据设定速度值进行判断，当超速时给出控制信号，控制继电器控制模块电路通断，即控制第二制动器供电电路的通断，实现重物下放超速控制功能。

本发明进一步的改进在于，转速测量传感装置包括霍尔元件、磁钢和卡箍，其中在起升的卷筒端部紧固有卡箍，该卡箍的周向上同心均匀布置有若干个磁钢，且在靠近卡箍的卷筒端部安装有一个霍尔元件，工作时，卡箍随被卷筒带动旋转时，霍尔元件受到磁钢所产生的磁场影响，输出脉冲信号，信号其频率和转速成正比，此信号输入到超速控制装置进行检测。

本发明进一步的改进在于，卡箍包括上下两个半圆结构，并通过螺栓进行紧固安装。

本发明进一步的改进在于，磁钢的数量为16个。

一种双制动电动葫芦故障应急载荷安全释放方法，该方法基于上述一种双制动电动葫芦故障应急载荷安全释放系统，包括以下步骤：

a)将应急电源箱直流输出接线端u2+、u2-与第二制动器控制接线端对应连接；

b)将应急电源箱控制接线端a1、a2与超速控制装置接线端a1、a2对应连接；

c)在起升机构的卷筒上安装转速测量装置；

d)将霍尔元件电缆端c1-c3与超速控制装置接线端c1-c3连接；

e)连接应急电源箱给超速控制装置的供电电缆；

f)开启应急电源箱的电源开关以及超速控制装置的开关；

f)操作锥形电机制动手动操作机构，直到电机轴缓慢旋转时保持手柄操作位置，将所吊配重下降到承载装置上；

g)撤收设备。

本发明具有如下有益的技术效果：

本发明提供的一种双制动电动葫芦故障应急载荷安全释放系统，针对双制动器电动葫芦式起重机，将手动控制与测速电控相结合应用于载荷应急释放中，采用速度测量与超速控制的方案，保证了应急释放过程的速度安全可控。

进一步，所述的应急电源箱用于实现不利用原设备供电系统，应急解除第二制动打开供电，包括充电模块、电池组、dc-dc模块、电源开关，其工作原理为：由充电模块将ac220v电压变成充电所需要的低压，控制给电池组充电；当充电量满足指标要求时，停止电池组充电，并指示可以正常工作信号，通过开关控制即可实现电动葫芦式第二制动器制动解除控制操作。

进一步，所述的转速测量传感装置采用非接触式转速测量方法——盘式磁性测量，将多个永久磁钢固定在旋转体转盘的边沿，转盘随被测体旋转，磁钢也将跟着同步旋转，在转盘附近安装一个霍尔元件，转盘随被测体旋转时，霍尔元件受到磁钢所产生的磁场影响，输出脉冲信号，超速控制装置测出脉冲的周期或频率即可计算出转速。

进一步，所述的超速控制装置根据速度控制需求设置最大速度值，单片机可根据设定速度值进行判断，当超速时给出控制信号，控制继电器电路通断，实现超速控制功能。

本发明提供的一种双制动电动葫芦故障应急载荷安全释放方法，步骤a～b为事前准备，不影响起重机的正常工作状态，步骤c～g为起升机构故障时应用应急释放装置的操作流程；其中，在双制动电动葫芦起重机电气故障或电网停电情况下，能够利用自身供电装置，快速安全地将起吊载荷下放；吊载荷下放过程实时监测下放速度并进行控制，保证了应急释放过程的速度安全可控，避免载荷应急释放过程中的超速现象发生；充分利用双制动电动葫芦起重机的机械结构，采用基于锥形电机风扇罩安装孔、卷筒外卡箍、现有固定螺栓安装相结合的安装方式，确保了应急释放装置的在实装上的易用性，便于实现已有设备的技术改进或故障情况下的应急处置。

附图说明

图1是双制动电动葫芦式起重机应急释放装置的工作原理图。

图2是应急电源箱原理框图。

图3是超速控制装置原理框图。

图4是转速测量传感装置及其安装示意图。

附图标记说明：1-应急电源箱，11-充电模块，12-电池组，13-dc-dc模块，14-电源开关；

2-锥形电机制动手动操作机构；

3-转速测量传感装置，31-霍尔元件，32-磁钢，33-卡箍；

4-超速控制装置，41-速度设定模块，42-单片机，43-信号采集与处理模块，44-速度显示模块，45-继电器控制模块，46-供电模块，47-开关；

5-卷筒。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的典型实例。

如图1所示，本发明提供的一种双制动电动葫芦故障应急载荷安全释放系统，包括应急电源箱1、锥形电机制动手动操作机构2、转速测量传感装置3和超速控制装置4。

工作时，首先通过应急电源箱1供电控制第二制动器打开，然后手动操作锥形制动器操纵机构2逐渐打开第一制动器，使重物缓慢下降，同时安装在卷筒上的转速测量传感装置3测量重物下放速度；当重物下放速度接近设定值时，通过超速控制装置4进行声光报警，反方向手动操作锥形制动器操作机构2，减慢重物下放速度；一旦当应急下放速度超过设定值时，通过超速控制装置4对第二制动器进行断电控制，重物停止下降，确保应急下放过程安全。

如图2所示，应急电源箱1内置充电模块11、电池组12、dc-dc模块13、电源开关14，输入为220v/50hz电压用于给电池组12充电，输出u1+、u1-为dc12v电压给转速测量传感装置3及超速控制装置4供电，输出u2+、u2-为dc168v电压用于打开第二制动器，端口a1、a2为dc168v电压的控制通断端口。

如图3所示，超速控制装置4包括速度设定模块41、单片机42、信号采集与处理模块43、速度显示模块44、继电器控制模块45、供电模块46，速度设置模块41可根据速度控制需求设置最大速度值，速度设置范围0.1～9.9r/min，单片机42可根据设定速度值进行判断，当超速时给出控制信号，控制继电器控制模块45电路通断，即控制第二制动器供电电路的通断，实现重物下放超速控制功能。

如图4所示，转速测量传感装置及安装示意图，在起升卷筒5端部采用卡箍33结构的固定装置，卡箍采用上下两半形式，通过螺栓进行紧固安装，其圆周方向同心均匀布置16个磁钢32，随着卷筒5旋转，磁钢32也将跟着同步旋转，在卡箍33附近安装一个霍尔元件31，卡箍33随被卷筒5旋转时，霍尔元件31受到磁钢32所产生的磁场影响，输出脉冲信号，信号其频率和转速成正比，此信号输入到超速控制装置4进行检测。

本发明的工作原理如下：

当起重机电气故障或电网停电时，利用应急电源满足应急释放装置独立自供电，先控制第二制动器打开，然后手动操作锥形制动器使重物缓慢下降；起升机构下降速度测量装置采用非接触式转速测量原理实现应急下放速度测量；当应急下放速度接近设定值时，通过应急释放控制盒进行声光报警，停止操作锥形制动器释放装置；一旦当应急下放速度超过设定值时，通过超速保护控制电路对第二制动器进行断电控制，载荷停止下降，确保应急下降过程安全。

本发明提供的一种双制动电动葫芦故障应急载荷安全释放方法，包括以下步骤：

a)将应急电源箱1直流输出接线端u2+、u2-与第二制动器控制接线端对应连接；

b)将应急电源箱1控制接线端a1、a2与超速控制装置4接线端a1、a2对应连接；

c)在起升机构的卷筒5上安装转速测量装置3；

d)将霍尔元件31电缆端c1-c3与超速控制装置4接线端c1-c3连接；

e)连接应急电源箱1给超速控制装置4的供电电缆；

f)开启应急电源箱1的电源开关14以及超速控制装置4的开关47；

f)操作锥形电机制动手动操作机构2，直到电机轴缓慢旋转时保持手柄操作位置，将所吊配重下降到承载装置上；

g)撤收设备。

其中，步骤a～b为事前准备，不影响起重机的正常工作状态，步骤c～g为起升机构故障时应用应急释放装置的操作流程。