CN103738700B - 斗轮机及其防过载控制方法、装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种斗轮机及其防过载控制方法、装置；该斗轮机的防过载控制装置包括变频电机、变频器及控制器，所述供电设备输出的电流经变频器供给变频电机，所述变频器用于调节电流频率并获取变频电机输出的转矩，所述变频电机用于驱动所述斗轮转动；所述控制器接收变频器检测到的转矩，当所述转矩大于第一预定转矩时，所述控制器指令变频器改变电流频率，进而降低变频电机输出的转矩。当斗轮机出现或即将出现过载时，该防过载控制装置可以及时降低变频电机输出的转矩，有效防止变频电机过载，进而确保斗轮机安全、平稳运行。

Description

斗轮机及其防过载控制方法、装置

技术领域

本发明涉及散装物料堆取技术，具体涉及一种斗轮机及其防过载控制方法、装置。

背景技术

斗轮堆取料机（又称斗轮机）是现代化工业中大宗散装物料连续装卸的常用设备，具有极高的作业效率，已广泛应用于港口、码头、冶金、水泥钢铁厂、焦化厂、储煤厂、发电厂等场合的散料（比如矿山、煤、焦炭、砂石）堆取作业。

通常，斗轮堆取料机包括大车机构、斗轮、回转平台、前臂架及回转平台，回转平台可转动地设置在大车机构上，前臂架的一端铰接在回转平台上，另一端与斗轮连接；为使前臂架实现俯仰，回转平台和前臂架之间还设置有俯仰油缸，俯仰油缸的一端与前臂架铰接，俯仰油缸的另一端与回转平台铰接，通过俯仰油缸的伸缩使前臂架上下摆动，进而带动斗轮运动。

在实际生产中，由于堆场内物料类型多样、密度不均匀等问题，在取料时，经常出现斗轮装载量过大的问题，由此引起斗轮机停机故障、生产中断，严重时甚至有斗轮机倾覆的危险。目前，常用的斗轮机构防止过载的方法有：

1）斗轮驱动采用液压马达驱动，当斗轮负载过大时，液压***溢流，斗轮堵转，防止斗轮过载。

2）斗轮启动机构高速轴采用液力耦合装置。当负载过大时，液力耦合器产生滑差或喷液、斗轮卸载，保护斗轮过载。

3）前臂架支撑***（钢丝绳或者油缸）设置测力、过载保护***，当斗轮过载时，臂架载荷增大，控制***发出停机指令。

但是，对于第一种防过载方式而言，液压***能耗较大，制造和使用成本高；对于第二种防过载方式而言，液力耦合器防过载性能差，喷液后需要加油；对于第三种防过载方式而言，灵敏度差，控制延时长，安全隐患较大。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提出一种更安全、更可靠、成本更低廉的斗轮机的防过载控制方法、装置。在此基础上，本发明还提出一种具有该防过载控制装置的斗轮机。

一方面，本发明提出了一种斗轮机的防过载控制方法，所述斗轮机设置有斗轮、供电设备、变频电机、变频器及控制器，所述供电设备输出的电流经变频器供给变频电机，所述变频器用于调节电流频率并获取变频电机输出的转矩，所述变频电机用于驱动所述斗轮转动，包括以下步骤：

利用所述变频器获取变频电机输出的转矩；

所述控制器接收变频器检测到的转矩，当所述转矩大于第一预定转矩时，所述控制器控制变频器调节电流频率，进而降低变频电机输出的转矩。

进一步地，所述防过载控制方法还包括以下步骤：

当所述转矩小于第一预定转矩时，所述控制器指令变频器控制变频电机的转速恒定在预定转速；和/或，

当所述转矩大于第一预定转矩时，所述变频器控制变频电机降低输出转矩，并控制变频电机输出的转矩恒定在第二预定转矩。

另一方面，本发明还提出了一种斗轮机的防过载控制装置，所述斗轮机设置有斗轮和供电设备，所述斗轮机的防过载控制装置包括变频电机、变频器及控制器，所述供电设备输出的电流经变频器供给变频电机，所述变频器用于调节电流频率并获取变频电机输出的转矩，所述变频电机用于驱动所述斗轮转动；所述控制器接收变频器检测到的转矩，当所述转矩大于第一预定转矩时，所述控制器指令变频器改变电流频率，进而降低变频电机输出的转矩。

进一步地，所述变频电机的输出轴上设置有增量编码器，所述变频器上设置有速度检测模块，所述增量编码器与所述速度检测模块电连接，所述增量编码器和变频器配合用于检测并控制变频电机的转速。

进一步地，当所述转矩小于第一预定转矩时，所述控制器指令变频器控制变频电机的转速恒定在预定转速。

进一步地，当所述转矩大于第一预定转矩时，所述变频器控制变频电机降低输出转矩，并控制变频电机输出的转矩恒定在第二预定转矩。

进一步地，所述变频电机通过传动部件与斗轮连接，所述传动部件设置有极限力矩联轴器。

进一步地，所述极限力矩联轴器传递的转矩大于第三预定转矩时，极限力矩联轴器断开，且第三预定转矩大于第一预定转矩。

进一步地，所述控制器为PLC控制器。

正常作业时，变频电机的转矩与载荷是相匹配的，上述的防过载控制方法、防过载控制装置通过实时检测变频电机输出的转矩，当变频电机输出的转矩大于第一预定转矩时，则说明斗轮机已经或即将过载，此时控制器向变频器发出指令，变频器根据控制器的指令控制变频电机降低输出转矩，从而防止变频电机过载工作。

又一方面，本发明还提出了一种斗轮机，设置有斗轮、供电设备及上述任一项的防过载控制装置。

与现有技术相比，该斗轮机通过设置上述的防过载控制装置可以有效防止过载，进而确保斗轮机安全、平稳运行。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明具体实施例提供的防过载控制装置的电气原理图；

图2为本发明具体实施例的斗轮机的局部结构示意图；

图3为本发明具体实施例的防过载控制方法的流程图。

附图标记说明：

1—供电设备2—变频器3—变频电机4—增量编码器

5—制动器6—极限力矩联轴器7—减速机8—斗轮

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明具体实施例提出的斗轮机设置有大车机构、斗轮5、回转平台、供电设备1、前臂架及回转平台，回转平台可转动地设置在大车机构上，前臂架的一端铰接在回转平台上，另一端与斗轮5连接；为使前臂架实现俯仰，回转平台和前臂架之间还设置有俯仰油缸，俯仰油缸的一端与前臂架铰接，俯仰油缸的另一端与回转平台铰接，通过俯仰油缸的伸缩使前臂架上下摆动，进而带动斗轮5做俯仰运动；为防止斗轮机在堆取料过程中发生过载，该斗轮机还设置有防过载控制装置，如图1所示，防过载控制装置包括变频电机3、变频器2及PLC控制器（图中未示出），供电设备1输出的电流经变频器2供给变频电机3，变频器2用于调节电流频率并获取变频电机3输出的转矩，变频电机3用于驱动斗轮5转动；PLC控制器接收变频器2检测到的转矩，当转矩大于第一预定转矩时，PLC控制器指令变频器2改变电流频率，进而降低变频电机3输出的转矩；为获取变频电机3的参数，可在变频电机3的输出轴上设置增量编码器4，在变频器2上设置速度检测模块，增量编码器4与速度检测模块电连接，增量编码器4和变频器2配合用于检测并控制变频电机3的转速。

正常作业时，变频电机3的转矩与载荷是正相关的，当载荷增大时，变频电机3输出的转矩增大，当载荷减小时，变频电机3输出的转矩减小，但是，如果载荷足够大的话，很容易引起电机过载；为防止过载，上述的防过载控制装置通过实时检测变频电机3输出的转矩，当变频电机3输出的转矩大于第一预定转矩时，则说明斗轮机已经或即将过载，此时PLC控制器向变频器2发出指令，变频器2根据PLC控制器的指令控制变频电机3降低输出转矩，从而防止变频电机3过载工作。

为保证斗轮5在正常作业时（不过载的情况下）匀速运转，当转矩小于第一预定转矩时，变频器2可以控制变频电机3的转速恒定在预定转速，从而保证斗轮机工作平稳、顺畅。

为保证斗轮机平稳应对过载，当转矩大于第一预定转矩时，变频器2可以控制变频电机3降低输出转矩，并控制变频电机3输出的转矩恒定在第二预定转矩；以斗轮5取料为例，当斗轮5铲到巨石，无法前进时，变频电机3仍然保持有输出转矩，这样可以防止斗轮5在外力作用下发生逆转，并且可以保证一旦巨石被搬离，在变频电机3驱使下，斗轮5可以即刻恢复转动。

在进一步地实施例中，变频电机3通过传动部件与斗轮5连接，如图2所示，传动部件包括极限力矩联轴器6和减速机7，极限力矩联轴器6一端与变频电机3的输出轴连接，另一端与减速机7的输入轴连接，减速机7的输出轴与斗轮5连接，变频电机3输出的转矩经极限力矩联轴器6传递至减速机7，经减速机7调整角速度后传递至斗轮5，进而带动斗轮5转动；当极限力矩联轴器6传递的转矩达到第三预定转矩时，极限力矩联轴器6断开，从而切断变频电机3与斗轮5之间的动力传递；这里第三预定转矩可以比第一预定转矩稍小，也可以与第一预定转矩相等，还可以比第一预定转矩稍大；当防过载控制装置损坏或没有起到应有作用，极限力矩联轴器6可以对变频电机3起到二次保护作用。

与现有技术相比，该斗轮机通过设置上述的防过载控制装置可以有效防止过载，进而确保斗轮机安全、平稳运行。

另外，本发明具体实施例还提出了一种斗轮机的防过载控制方法，如图3所示，在具体应用时，主要有以下几个步骤：

S1：启动，启动斗轮机正常工作必须的设备及防过载控制装置；

S2：速度控制，PLC控制器向变频器2发送指令，变频器2根据指令控制变频电机3在预定转速下运转；

S3：实时监控转矩，变频器2根据变频电机3的磁力矩实时获取变频电机3输出的转矩具体可以参考现有技术；

S4：PLC控制器将变频器2获取的转矩与第一预定转矩进行实时对比；

当变频电机3输出的转矩大于或等于第一预定转矩时，进入步骤S5；

当变频电机3输出的转矩小于第一预定转矩时，进入步骤S2；

S5：转矩控制，PLC控制器向变频器2发出指令，变频器2根据指令控制变频电机3稳定在第二预定转矩下工作（当然，第二预定转矩小于第一预定转矩）；

S6：实时监控转速，即实时监控变频电机3的转动速度；

S7：PLC控制器将变频电机3的转动速度与预定转速进行对比；

如果变频电机3的转动速度恢复到预定转速，则进入到步骤S2；

如果变频电机3的转动速度低于预定转速，则进入步骤S5。

利用该防过载控制方法控制斗轮机进行作业，当变频电机3出现或即将出现过载时，控制器可以及时降低变频电机3的输出转矩，进而避免过载对斗轮机产生危害，确保斗轮机安全、平稳地进行作业。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种斗轮机的防过载控制方法，所述斗轮机设置有斗轮(5)、供电设备(1)、变频电机(3)、变频器(2)及控制器，所述供电设备(1)输出的电流经变频器(2)供给变频电机(3)，所述变频器(2)用于调节电流频率并获取变频电机(3)输出的转矩，所述变频电机(3)用于驱动所述斗轮(5)转动，其特征在于，包括以下步骤：

利用所述变频器(2)获取变频电机(3)输出的转矩；

所述控制器接收变频器(2)检测到的转矩，当所述转矩大于第一预定转矩时，所述控制器控制变频器(2)调节电流频率，进而降低变频电机(3)输出的转矩；

当所述转矩小于第一预定转矩时，所述控制器指令变频器(2)控制变频电机(3)的转速恒定在预定转速；和/或，

当所述转矩大于第一预定转矩时，所述变频器(2)控制变频电机(3)降低输出转矩，并控制变频电机(3)输出的转矩恒定在第二预定转矩。

2.一种斗轮机的防过载控制装置，其特征在于，所述斗轮机设置有斗轮(5)和供电设备(1)，所述斗轮机的防过载控制装置包括变频电机(3)、变频器(2)及控制器，所述供电设备(1)输出的电流经变频器(2)供给变频电机(3)，所述变频器(2)用于调节电流频率并获取变频电机(3)输出的转矩，所述变频电机(3)用于驱动所述斗轮(5)转动；所述控制器接收变频器(2)检测到的转矩，当所述转矩大于第一预定转矩时，所述控制器指令变频器(2)改变电流频率，进而降低变频电机(3)输出的转矩；

当所述转矩小于第一预定转矩时，所述控制器指令变频器(2)控制变频电机(3)的转速恒定在预定转速；和/或，

当所述转矩大于第一预定转矩时，所述变频器(2)控制变频电机(3)降低输出转矩，并控制变频电机(3)输出的转矩恒定在第二预定转矩。

3.根据权利要求2所述的防过载控制装置，其特征在于，所述变频电机(3)的输出轴上设置有增量编码器(4)，所述变频器(2)上设置有速度检测模块，所述增量编码器(4)与所述速度检测模块电连接，所述增量编码器(4)和变频器(2)配合用于检测并控制变频电机(3)的转速。

4.根据权利要求2所述的防过载控制装置，其特征在于，所述变频电机(3)通过传动部件与斗轮(5)连接，所述传动部件设置有极限力矩联轴器(6)。

5.根据权利要求4所述的防过载控制装置，其特征在于，所述极限力矩联轴器(6)传递的转矩大于第三预定转矩时，极限力矩联轴器(6)断开，且第三预定转矩大于第一预定转矩。

6.根据权利要求2至5任一项所述的防过载控制装置，其特征在于，所述控制器为PLC控制器。

7.一种斗轮机，设置有斗轮(5)和供电设备(1)，其特征在于，还设置有权利要求2至6任一项所述的防过载控制装置。