CN106395639A - 一种卸船机主小车水平轮防脱落预警***及方法 - Google Patents

一种卸船机主小车水平轮防脱落预警***及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种卸船机主小车水平轮防脱落预警***及方法，主要解决在高速行走下会发生水平轮轴承损坏、水平轮脱落及啃轨等故障发生的技术问题。技术方案为：水平轮防脱落预警***是在主小车双轨内侧轨道底板上分别对称布置2只接近开关，接近开关的信号输出端接入卸船机PLC***；在主小车零米位置线的上游轨道梁侧安装1只小车零米位置基准信号开关，主小车电机尾轴安装有增量编码器，小车零米位置基准信号开关和增量编码器的信号输出端接入卸船机PLC***，对主小车位置进行基准标定，使得PLC在主小车运行过程中记录小车运行位置；当接近开关发出动作信号时，经PLC处理，向卸船机司机室监控触摸屏发送报警音响信号与图文警告信息，同时控制主小车低速运行。是用于桥式抓斗卸船机主小车水平轮防脱落保护的装置及方法。

Description

一种卸船机主小车水平轮防脱落预警***及方法
技术领域
本发明涉及一种卸船机主小车水平轮防脱落预警***及方法，是用于桥式抓斗卸船机主小车水平轮防脱落保护的装置及方法。
背景技术
现有的1200t/h桥式抓斗卸船机运行机构包括，起升、开闭机构、大车行走机构、俯仰机构、小车运行机构、钢丝绳绕绳***、卸料***等。其小车运行机构主要有车体、水平轮、托辊、滑轮组等组成。小车行走采用钢丝绳牵引型式，其钢丝绳为起升、开闭钢丝绳。作业过程中，由起升、开闭钢丝绳卷筒同步运转收卷/释放钢丝绳牵引使主小车实现前后移动，进而达到卸料作业。 主小车水平轮由偏心轴、水平轮、轴承、防护圈等组成，主小车运行速度最大为180m/min。主小车水平轮装置分别安装于主小车四个边角部位，通过水平轮与轨道内侧接触来保证主小车运行轨迹平直。运行过程中水平轮底部端盖距小车轨道平面垂直距离仅为60mm。由于水平轮在主小车运行时经常与小车轨道侧面摩擦滚动，在高速行走下会发生水平轮轴承损坏、水平轮脱落及啃轨等故障发生，虽然在其下方有防护圈保护其不脱落于轨道上造成啃轨，但由于其速度过高，防护圈不能有效防止器脱落，易造成水平轮啃轨或脱落甚至脱轨等现象发生，对整机金属结构造成严重影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种卸船机主小车水平轮防脱落预警***及方法，主要解决在高速行走下会发生水平轮轴承损坏、水平轮脱落及啃轨等故障发生的技术问题。
本发明的技术方案为：一种卸船机主小车水平轮防脱落预警***， 其特征是在主小车双轨内侧轨道底板上分别对称布置2只接近开关，并置于主小车水平轮运行轨迹的正下方，接近开关的信号输出端接入卸船机PLC***；在主小车零米位置线的上游轨道梁侧安装1只小车零米位置基准信号开关，主小车电机尾轴安装有增量编码器，小车零米位置基准信号开关和增量编码器的信号输出端接入卸船机PLC***，对主小车位置进行基准标定，使得PLC在主小车运行过程中记录小车运行位置；当主小车运行时出现小车水平轮下方接近开关发出动作信号时，经卸船机PLC***数据处理，向卸船机司机室监控触摸屏发送报警音响信号与图文警告信息，同时控制卸船机主小车低速运行。
一种卸船机主小车水平轮防脱落预警方法，包括以下步骤：
a、 零米位置基准信号标定：
以主小车的中心位置线为主小车位置，主小车的中心位置线随主小车运行到零米位置线时，零米位置基准信号开关就向卸船机PLC***发出零米位置信号，卸船机PLC***据此对主小车实际位置进行零米标定，确保PLC计算的小车实际位置始终是正确的，在零米位置小车向前向后运行时，小车的实际运行位置就是在零米位置加上或减去小车的行走距离；
b、主小车运行位置确定：
主小车运行位置=增量编码器脉冲数×单位脉冲小车位移量SP；单位脉冲小车位移量SP=SD/1024；SD为主小车电机运转一圈时主小车的位移行程；增量编码器为1024脉冲/圈编码器；
c、故障水平轮的检出
主小车中心位置线到同侧小车水平轮的距离是相等的，设各水平轮到主小车中心位置线距离为S0米，则主小车中心位置线运行位置为10+S0米时，主小车左侧2只水平轮分别与下方轨道梁上的接近开关重合，此时如左侧水平轮中有1只水平轮发生微小下位移，则对应水平轮下方的接近开关动作；同理，主小车中心位置线运行位置为10-S0米时，主小车右侧2只水平轮分别与下方轨道梁上的接近开关重合，此时如右侧水平轮中有1只水平轮发生微小下位移，则对应水平轮下方的接近开关动作；
据此卸船机PLC***根据主小车当前位置是10+S0还是10-S0来判断当前动作的接近开关是主小车左侧水平轮故障引起还是主小车左侧水平轮故障引起，再加动作的接近开关是主小车上游轨道梁还是下游轨道梁这个条件，便能准确判断是主小车哪只水平轮发生故障。例如：当主小车运行到10+S0位置时，主小车上游轨道梁水平轮检测接近开关发出动作信号，则此时发生故障的水平轮为主小车上游轨道左上水平轮；
d、故障报警与控制
PLC对检出的主小车水平轮故障信号进行进一步处理：
1）、向主小车电机驱动变频器发送限速信号，使主小车以低速运行；
2）、向司机室监控触摸屏发送图文、音响报警信号，提示司机主小车某代号水平轮故障，使司机第一时间发现故障存在。
本发明的有益效果是：本发明较于目前现有主小车水平轮防脱落装置有以下不同：1、采用距离检测装置，周期监控水平轮运行动态，为主小车的实际运行位置的准确性提供保证；2、具有水平轮松脱报警装置，水平轮松脱下沉距离超出允许范围实现自动报警，并详细报出具体故障水平轮代号，使卸船机司机能够在第一时间发现该机构异常；3、当水平轮松脱下沉触发距离检测保护动作时，具有实现主小车减速功能，避免由于速度过快造成二次故障发生。
附图说明
图1：本发明主小车结构示意图。
图中：1-主小车，2-下游轨道梁，3-上游轨道梁；4-滑轮组，5-主小车横梁。
图2：本发明水平轮结构示意图。
图中：6-偏心轴，7-轴承，8-轨道，9-压板，10-水平轮，11-防护圈，12-端盖，13-上游轨道梁接近开关。
图3：本发明主小车运行及限位布局图。
图中：14-下游轨道梁接近开关，15-主小车零米位置线，16-主小车中心位置线，17-左上游水平轮，18-右上游水平轮，19-左下游水平轮，20-右下游水平轮，21-小车零米位置基准信号开关，22-大漏斗。
图4：本发明水平轮下沉故障报警原理图。
图5：本发明水平轮下沉故障判断流程图。
图6：本发明小车位置测量流程图。
图中：23—增量编码器。
具体实施方式
参照图1、2、3，一种卸船机主小车水平轮防脱落预警***， 在主小车1双轨内侧轨道8底板上分别对称布置上游轨道梁接近开关13和下游轨道梁接近开关14，并置于主小车水平轮10运行轨迹的正下方，上游轨道梁接近开关13和下游轨道梁接近开关14的信号输出端接入卸船机PLC***；在主小车零米位置线15的上游轨道梁侧安装1只小车零米位置基准信号开关21；主小车电机尾轴安装有增量编码器23，小车零米位置基准信号开关和增量编码器的信号输出端接入卸船机PLC***，用于对主小车1的位置进行标定测量。PLC为ABB 公司AC 800M控制器。
卸船机主小车1设有主小车横梁5，主小车横梁5上装有滑轮组4，水平轮10安装在主小车横梁5两端，沿其轨道8水平运行，两根轨道8分别固定在左侧轨道梁4和右侧轨道梁2上。水平轮10通过轴承7固定在偏心轴6上，水平轮设有防护圈11，轴承7设有端盖12，水平轮10靠接轨道8，轨道8由压板9固定，上游轨道梁接近开关13、下游轨道梁接近开关14安装于水平轮10下方的轨道底板处，并与主小车零米位置线15相距10m（由于主小车外形有效宽度为8m，且正常作业时小车作业路径均在大于零米位置一侧，为确保主小车1的四只水平轮正常作业每次运行时能够全部经过主小车接近开关13、14上方，所以接近开关13、14的安装位置与主小车零米位置线15距离应不小于8m，本案选定为10m），每个接近开关感应面到水平轮的端盖12间的距离为15mm。确保正常情况下水平轮及端盖的微小下位移不会造成接近开关误动作而发生误报警。
参照图3、4、5，主小车零米位置线15的位置设定根据卸船机大漏斗22正上方。主小车中心位置线16位置与主小车的运行轨迹变化而变化。左上游水平轮17，18-右上游水平轮，19-左下游水平轮，20-右下游水平轮位置正常，无松动下沉时，距离上游轨道梁接近开关13和下游轨道梁接近开关14中的任何一只接近开关均不会动作，主小车1可正常运行；当水平轮轴承7损坏或轴承7与偏心轴6配合过松时，可能会导致水平轮及其端盖12下沉，若4只水平轮中的任何一只下沉距离超出设定的安全距离时，当主小车1行走到相应位置时，就会造成距离上游轨道梁接近开关13或下游轨道梁接近开关14中有1只接近开关发出触发动作信号，该信号送入卸船机PLC控制***，结合当前主小车1位置是10+S0米或10-S0米（由主小车电机编码器脉冲数变化量、PLC计算出小车位置），经卸船机PLC***逻辑判断是哪只水平轮出现故障，进而通过PLC控制信号输出至主小车电机，把主小车1运行速度限制在预设的低速运行，防止故障扩大。并通过卸船机司机室监控触摸屏发出音响、图文报警信号，使司机得到提示，避免因司机无法知晓水平轮的下沉而持续作业造成水平轮故障的加剧与进一步劣化，造成更大损失。
参照图3，6，卸船机小车位置确定：
a、零米位置基准信号标定：
以主小车1的中心位置线为主小车位置，主小车1的中心位置线随主小车运行到零米位置线时，零米位置基准信号开关就向卸船机PLC***发出零米位置信号，卸船机PLC***据此对主小车实际位置进行零米标定，确保PLC计算的小车实际位置始终是正确的，在零米位置小车向前、向后运行时，小车的实际运行位置就是在零米位置加上或减去小车的行走距离。
b、主小车运行位置确定：
小车实际运行位置是由小车电机新增增量编码器在电机运转时发出2相脉冲，通过PLC内部设定逻辑的计算出来的。具体来说，由于主小车运行机构的减速机速比、钢丝绳卷筒的直径均为定值，因此主小车电机运转一圈时主小车的位移行程也为定值SD。而主小车电机新增编码器与主小车电机同步运转，对应于1024P/r的编码器（我们采用的是1024脉冲/圈编码器）每发出1个脉冲，单位脉冲小车位移量SP=SD/1024也为定值（常量）。
当主小车运行到主小车零米位置线时，触发小车零米位置基准信号开关向PLC发出信号，PLC对小车位置置零（小车位置为0米）。当主小车从主小车零米位置线做前、后运行时，主小车电机编码器发出的脉冲送入PLC进行加减计数，结合单位脉冲小车位移量数据SP便可计算出小车当前运行实际位置。PLC对小车位置数据具有记忆保持功能。
预计发明推广应用的可行性及前景
采用以上设计的一种卸船机主小车水平轮防脱落***及方法可以提高设备安全性能，在主小车水平轮发生异常时，能够在第一时间判别具体异常位置并杜绝了由于卸船机主小车水平轮异常发现不及时而导致主小车脱轨等重大故障，在各类港口桥式抓斗卸船机设备都可使用，应用前景广泛。

Claims (3)

1.一种卸船机主小车水平轮防脱落预警***， 其特征是在主小车双轨内侧轨道底板上分别对称布置2只接近开关，并置于主小车水平轮运行轨迹的正下方，接近开关的信号输出端接入卸船机PLC***；在主小车零米位置线的上游轨道梁侧安装1只小车零米位置基准信号开关，主小车电机尾轴安装有增量编码器，小车零米位置基准信号开关和增量编码器的信号输出端接入卸船机PLC***，对主小车位置进行基准标定，使得PLC在小车运行过程中记录小车运行位置；当小车运行于特定的位置并出现小车水平轮下方接近开关动作信号时，经卸船机PLC***数据处理，向卸船机司机室监控触摸屏发送报警音响信号与图文警告信息，同时控制卸船机主小车低速运行。
2. 根据权利要求1所述的一种卸船机主小车水平轮防脱落预警***， 其特征是所述增量编码器为1024脉冲/圈编码器。
3.权利要求1所述的一种卸船机主小车水平轮防脱落预警***的预警方法，其特征是包括以下步骤：
a、 零米位置基准信号标定：
以主小车的中心位置线为主小车位置，主小车的中心位置线随主小车运行到零米位置线时，零米位置基准信号开关就向卸船机PLC***发出零米位置信号，卸船机PLC***据此对主小车实际位置进行零米标定，确保PLC计算的小车实际位置始终是正确的，在零米位置小车向前向后运行时，小车的实际运行位置就是在零米位置加上或减去小车的行走距离；
b、主小车运行位置确定：
主小车运行位置=增量编码器脉冲数×单位脉冲小车位移量SP；单位脉冲小车位移量SP=SD/1024；SD主小车电机运转一圈时主小车的位移行程；
c、故障水平轮的检出
主小车中心位置线到同侧小车水平轮的距离是相等的，设各水平轮到主小车中心位置线距离为S0米，则主小车中心位置线运行位置为10+S0米时，主小车左侧2只水平轮分别与下方轨道梁上的接近开关重合，此时如左侧水平轮中有1只水平轮发生微小下位移，则对应水平轮下方的接近开关动作；或，主小车中心位置线运行位置为10-S0米时，主小车右侧2只水平轮分别与下方轨道梁上的接近开关重合，此时如右侧水平轮中有1只水平轮发生微小下位移，则对应水平轮下方的接近开关动作；
据此卸船机PLC***根据主小车当前位置是10+S0还是10-S0来判断当前动作的接近开关是主小车左侧水平轮故障引起还是主小车左侧水平轮故障引起，再加动作的接近开关是主小车上游轨道梁还是下游轨道梁这个条件，便能准确判断是主小车哪只水平轮发生故障；
d、故障报警与控制
PLC对检出的主小车水平轮故障信号进行进一步处理：
1）、向主小车电机驱动变频器发送限速信号，控制主小车低速运行；
2）、向司机室监控触摸屏发送图文、音响报警信号。
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