CN108275598B - 大型绞车紧急制动冗余液压控制回路 - Google Patents

大型绞车紧急制动冗余液压控制回路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大型绞车紧急制动冗余液压控制回路，D单制动闸组液压控制回路、F单制动闸组液压控制回路、G单制动闸组液压控制回路、H单制动闸组液压控制回路和制动闸组冗余液压控制回路。大型绞车紧急制动冗余液压控制回路通过合理布置制动闸压力调节阀以减小控制容腔体积，并由单独的制动闸压力调节阀控制单组制动闸压力，以提高压力的动态响应特性、控制精度和稳定性；采用电磁换向阀将各组制动闸相互连通，以提高***安全冗余度。本专利公开的大型绞车紧急制动冗余液压控制回路具有压力控制精度高、响应特性和***稳定性好、安全冗余等优点。

Description

大型绞车紧急制动冗余液压控制回路
技术领域
本发明属于提升设备技术领域，具体涉及一种大型绞车紧急制动冗余液压控制回路。
背景技术
大型绞车广泛应用于石油钻井、筑路、起重和矿井提升等场合，担负着人员、物料的提升和下放等重要任务。大型绞车的紧急制动***直接关系到生产效率、生产安全和人员安全。液压制动***具有安全性能好、制动力矩可调、灵敏度高、结构紧凑等优点被广泛应用于绞车紧急制动***中。目前，液压制动***多采用比例溢流阀或比例流量阀控制制动闸的制动压力，利用一个或两个电液阀(比例溢流阀或比例流量阀)集中控制多个制动闸的制动压力，这种结构一方面导致***可靠性降低，另一方面则增大了电液阀(比例溢流阀或比例流量阀)与制动闸之间的控制容腔体积，继而影响制动压力的动态响应性能。
发明内容
本发明为克服现有液压制动***的不足，提供一种更加有效的大型绞车紧急制动冗余液压控制回路。通过合理布置制动闸压力调节阀以减小控制容腔体积，并由单独的制动闸压力调节阀控制单组制动闸压力，以提高压力的动态响应特性、控制精度和稳定性；采用电磁换向阀将各组制动闸相互连通，以提高***安全冗余度。本专利公开的大型绞车紧急制动冗余液压控制回路具有压力控制精度高、响应特性和***稳定性好、安全冗余等优点。
大型绞车紧急制动冗余液压控制回路，包括：D单制动闸组液压控制回路、F单制动闸组液压控制回路、G单制动闸组液压控制回路、H单制动闸组液压控制回路和制动闸组冗余液压控制回路，其中，D单制动闸组液压控制回路包括：E1制动闸压力调节阀(1)、E2制动闸压力调节阀(2)、E3制动闸压力调节阀(3)、3个压力传感器(4)、控制器(10)、3个A1电磁换向阀(11)、3个A3电磁换向阀(12)、3个C1电磁换向阀(18)、D单制动闸组(22)及油源(24)；其中，D单制动闸组又包括：D1制动闸(7)、D2制动闸(8)及D3制动闸(9)；
油源通过管路分别与E1制动闸压力调节阀、E2制动闸压力调节阀和E3制动闸压力调节阀的进油口连接；3个压力传感器分别安装到E1制动闸压力调节阀、E2制动闸压力调节阀和E3制动闸压力调节阀的出油口处；E1制动闸压力调节阀、E2制动闸压力调节阀和E3制动闸压力调节阀的出油口分别与3个A1电磁换向阀的进油口连接，3个A1电磁换向阀的出油口分别连接D1制动闸、D2制动闸和D3制动闸；D1制动闸、D2制动闸和D3制动闸分别通过3个C1电磁换向阀与油箱连接；D1制动闸与D2制动闸、D1制动闸与D3制动闸以及D2制动闸与D3制动闸分别通过3个A3电磁换向阀连通；E1制动闸压力调节阀、E2制动闸压力调节阀和E3制动闸压力调节阀、A1电磁换向阀、A3电磁换向阀和C1电磁换向阀的控制端均与控制器连接；
构成F单制动闸组液压控制回路、G单制动闸组液压控制回路及H单制动闸组液压控制回路的液压元件及其连接方式与构成D单制动闸组液压控制回路的液压元件及其连接方式相同，为区分F单制动闸组液压控制回路、G单制动闸组液压控制回路及H单制动闸组液压控制回路，将D单制动闸组液压控制回路的D单制动闸组分别替换为F单制动闸组、G单制动闸组或H单制动闸组，其中，F单制动闸组包括：F1制动闸、F2制动闸及F3制动闸；G单制动闸组包括：G1制动闸、G 2制动闸及G 3制动闸；H单制动闸组包括：H1制动闸、H2制动闸及H3制动闸；
制动闸组冗余液压控制回路包括：D1制动闸(7)、F1制动闸(31)、G1制动闸(50)、H1制动闸(69)、卷筒(82)、A2电磁换向阀(13)、E1制动闸压力调节阀(1)、A4电磁换向阀(34)、E4制动闸压力调节阀(25)、A7电磁换向阀(53)、E7制动闸压力调节阀(44)、A10电磁换向阀(72)、E10制动闸压力调节阀(63)、油源(24)、C2电磁换向阀(19)、C4电磁换向阀(40)、C7电磁换向阀(59)、C10电磁换向阀(78)、K1电磁换向阀(84)、K2电磁换向阀(85)、K3电磁换向阀(86)、K4电磁换向阀(87)、K5电磁换向阀(88)、K6电磁换向阀(89)、4个压力传感器(4)、卷筒转速传感器(83)、控制器(10)；
D1制动闸与E1制动闸压力调节阀的出油口之间设置A2电磁换向阀；F1制动闸与E4制动闸压力调节阀的出油口之间设置A4电磁换向阀；G1制动闸与E7制动闸压力调节阀的出油口之间设置A7电磁换向阀；H1制动闸与E10制动闸压力调节阀的出油口之间设置A10电磁换向阀；E1制动闸压力调节阀、E4制动闸压力调节阀、E7制动闸压力调节阀及E10制动闸压力调节阀的出油口设置压力传感器；E1制动闸压力调节阀、E4制动闸压力调节阀、E7制动闸压力调节阀及E10制动闸压力调节阀的进油口均与油源相连；E1制动闸压力调节阀、E4制动闸压力调节阀、E7制动闸压力调节阀、E10制动闸压力调节阀、A2电磁换向阀、A4电磁换向阀、A7电磁换向阀及A10电磁换向阀的控制端均与控制器连接；
D1制动闸、F1制动闸、G1制动闸及H1制动闸分别通过C2电磁换向阀、C4电磁换向阀、C7电磁换向阀、C10电磁换向阀与油箱连通，C2电磁换向阀、C4电磁换向阀、C7电磁换向阀及C10电磁换向阀的控制端连接控制器；D1制动闸与F1制动闸之间设置K6电磁换向阀；D1制动闸与G1制动闸之间设置K2电磁换向阀；D1制动闸与H1制动闸之间设置K1电磁换向阀；F1制动闸与G1制动闸之间设置K5电磁换向阀；F1制动闸与H1制动闸之间设置K4电磁换向阀；G1制动闸与H1制动闸之间设置K3电磁换向阀；K6电磁换向阀、K1电磁换向阀、K2电磁换向阀、K5电磁换向阀、K4电磁换向阀及K3电磁换向阀的控制端均与控制器连接；
卷筒转速传感器安装在卷筒的主轴上，卷筒转速传感器和压力传感器的输出端均与控制器相连。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、本发明的制动闸压力调节阀布置在制动闸固定支架上，每个制动闸的压力由单独的制动闸压力调节阀控制，提高了压力控制精度、响应特性和***稳定性；
2、本发明通过电磁换向阀将各组制动闸相互连通，当某一制动闸压力调节阀发生故障时，可由其他控制阀替代故障阀，提高了***安全冗余度。
附图说明
图1是本发明的D单制动闸组液压控制回路示意图；
图2是本发明的制动闸组冗余液压控制回路示意图。
图中：1-E1制动闸压力调节阀；2-E2制动闸压力调节阀；3-E3制动闸压力调节阀；4-压力传感器；7-D1制动闸；8-D2制动闸；9-D3制动闸；10-控制器；11-A1电磁换向阀；12-A3电磁换向阀；13-A2电磁换向阀；18-C1电磁换向阀；19-C2电磁换向阀；22-D制动闸组；24-油源；25-E4制动闸压力调节阀；31-F1制动闸；34-A4电磁换向阀；40-C4电磁换向阀；44-E7制动闸压力调节阀；50-G1制动闸；53-A7电磁换向阀；59-C7电磁换向阀；63-E10制动闸压力调节阀；69-H1制动闸；72-A10电磁换向阀；78-C10电磁换向阀；82-卷筒；83-卷筒转速传感器；84-K1电磁换向阀；85-K2电磁换向阀；86-K3电磁换向阀；87-K4电磁换向阀；88-K5电磁换向阀；89-K6电磁换向阀。
具体实施方式
以下结合附图介绍本发明详细技术方案：
大型绞车紧急制动冗余液压控制回路，包括：D单制动闸组液压控制回路、F单制动闸组液压控制回路、G单制动闸组液压控制回路、H单制动闸组液压控制回路和制动闸组冗余液压控制回路，其中，D单制动闸组液压控制回路如图1所示，包括：E1制动闸压力调节阀1、E2制动闸压力调节阀2、E3制动闸压力调节阀3、3个压力传感器4、控制器10、3个A1电磁换向阀11、3个A3电磁换向阀12、3个C1电磁换向阀18、D单制动闸组22及油源24；其中，D单制动闸组又包括：D1制动闸7、D2制动闸8及D3制动闸9；
油源通过管路分别与E1制动闸压力调节阀、E2制动闸压力调节阀和E3制动闸压力调节阀的进油口连接；3个压力传感器分别安装到E1制动闸压力调节阀、E2制动闸压力调节阀和E3制动闸压力调节阀的出油口处；E1制动闸压力调节阀、E2制动闸压力调节阀和E3制动闸压力调节阀的出油口分别与3个A1电磁换向阀的进油口连接，3个A1电磁换向阀的出油口分别连接D1制动闸、D2制动闸和D3制动闸；D1制动闸、D2制动闸和D3制动闸分别通过3个C1电磁换向阀与油箱连接；D1制动闸与D2制动闸、D1制动闸与D3制动闸以及D2制动闸与D3制动闸分别通过3个A3电磁换向阀连通；E1制动闸压力调节阀、E2制动闸压力调节阀和E3制动闸压力调节阀、A1电磁换向阀、A3电磁换向阀和C1电磁换向阀的控制端均与控制器连接；
构成F单制动闸组液压控制回路、G单制动闸组液压控制回路及H单制动闸组液压控制回路的液压元件及其连接方式与构成D单制动闸组液压控制回路的液压元件及其连接方式相同，为区分F单制动闸组液压控制回路、G单制动闸组液压控制回路及H单制动闸组液压控制回路，分别将D单制动闸组液压控制回路的D单制动闸组分别替换为F单制动闸组、G单制动闸组或H单制动闸组，构成F单制动闸组液压控制回路、G单制动闸组液压控制回路及H单制动闸组液压控制回路，其中，F单制动闸组包括：F1制动闸、F2制动闸及F3制动闸；G单制动闸组包括：G1制动闸、G2制动闸及G3制动闸；H单制动闸组包括：H1制动闸、H2制动闸及H3制动闸；
如图2所示，制动闸组冗余液压控制回路包括：D1制动闸7、F1制动闸31、G1制动闸50、H1制动闸69、卷筒82、A2电磁换向阀13、E1制动闸压力调节阀1、A4电磁换向阀34、E4制动闸压力调节阀25、A7电磁换向阀53、E7制动闸压力调节阀44、A10电磁换向阀72、E10制动闸压力调节阀63、油源24、C2电磁换向阀19、C4电磁换向阀40、C7电磁换向阀59、C10电磁换向阀78、K1电磁换向阀84、K2电磁换向阀85、K3电磁换向阀86、K4电磁换向阀87、K5电磁换向阀88、K6电磁换向阀89、4个压力传感器4、卷筒转速传感器83、控制器10；
D1制动闸与E1制动闸压力调节阀的出油口之间设置A2电磁换向阀；F1制动闸与E4制动闸压力调节阀的出油口之间设置A4电磁换向阀；G1制动闸与E7制动闸压力调节阀的出油口之间设置A7电磁换向阀；H1制动闸与E10制动闸压力调节阀的出油口之间设置A10电磁换向阀；E1制动闸压力调节阀、E4制动闸压力调节阀、E7制动闸压力调节阀及E10制动闸压力调节阀的出油口设置压力传感器，E1制动闸压力调节阀、E4制动闸压力调节阀、E7制动闸压力调节阀及E10制动闸压力调节阀的进油口均与油源相连；E1制动闸压力调节阀、E4制动闸压力调节阀、E7制动闸压力调节阀、E10制动闸压力调节阀、A2电磁换向阀、A4电磁换向阀、A7电磁换向阀及A10电磁换向阀的控制端均与控制器连接；
D1制动闸、F1制动闸、G1制动闸及H1制动闸分别通过C2电磁换向阀、C4电磁换向阀、C7电磁换向阀、C10电磁换向阀与油箱连通，C2电磁换向阀、C4电磁换向阀、C7电磁换向阀及C10电磁换向阀的控制端连接控制器；D1制动闸与F1制动闸之间设置K6电磁换向阀；D1制动闸与G1制动闸之间设置K2电磁换向阀；D1制动闸与H1制动闸之间设置K1电磁换向阀；F1制动闸与G1制动闸之间设置K5电磁换向阀；F1制动闸与H1制动闸之间设置K4电磁换向阀；G1制动闸与H1制动闸之间设置K3电磁换向阀；K6电磁换向阀、K1电磁换向阀、K2电磁换向阀、K5电磁换向阀、K4电磁换向阀及K3电磁换向阀的控制端均与控制器连接；
卷筒转速传感器安装在卷筒的主轴上，卷筒转速传感器和压力传感器的输出端均与控制器相连。
如图1-2所示，当大型绞车正常运行时，控制器分别向D单制动闸组液压控制回路、F单制动闸组液压控制回路、G单制动闸组液压控制回路、H单制动闸组液压控制回路和制动闸组冗余液压控制回路中的3个A1电磁换向阀、3个C1电磁换向阀、E1制动闸压力调节阀、E2制动闸压力调节阀以及E3制动闸压力调节阀发送指令，使所有A1电磁换向阀处于接通状态，C1电磁换向阀处于断开状态，D1制动闸、D2制动闸以及D3制动闸处于松闸状态，所有A3电磁换向阀的阀口保持断开状态；
同时，控制器分别向制动闸组冗余液压控制回路中的A2电磁换向阀、A4电磁换向阀、A7电磁换向阀、A10电磁换向阀、C2电磁换向阀、C4电磁换向阀、C7电磁换向阀、C10电磁换向阀、E1制动闸压力调节阀、E4制动闸压力调节阀、E7制动闸压力调节阀以及E10制动闸压力调节阀、K1电磁换向阀、K2电磁换向阀、K3电磁换向阀、K4电磁换向阀、K5电磁换向阀以及K6电磁换向阀发送指令，使A2电磁换向阀、A4电磁换向阀、A7电磁换向阀以及A10电磁换向阀处于接通状态，C2电磁换向阀、C4电磁换向阀、C7电磁换向阀以及C10电磁换向阀处于断开状态，D1制动闸、F1制动闸、G1制动闸以及H1制动闸处于松闸状态，K1电磁换向阀、K2电磁换向阀、K3电磁换向阀、K4电磁换向阀、K5电磁换向阀以及K6电磁换向阀保持断开状态。
当大型绞车紧急制动时，控制器根据预先的设定值以及卷筒转速传感器检测反馈的卷筒速度，分别向D单制动闸组液压控制回路中的E1制动闸压力调节阀、E2制动闸压力调节阀、E3制动闸压力调节阀发送控制指令，分别对其出口压力进行控制，调整D1制动闸、D2制动闸和D3制动闸作用于卷筒的制动力矩，使卷筒能够按照预先的设定值进行减速，实现其制动。
当大型绞车紧急制动时，F单制动闸组液压控制回路、G单制动闸组液压控制回路和H单制动闸组液压控制回路处于与D单制动闸组液压控制回路相同的工作方式。
当卷筒转速传感器检测到卷筒完全停止时，控制器向D单制动闸组液压控制回路中的A1电磁换向阀发送指令，使其处于断开状态；控制器向D单制动闸组液压控制回路中的C1电磁换向阀发送指令，使其处于接通状态；同时，A3电磁换向阀保持断开状态。
当卷筒转速传感器检测到卷筒完全停止时，F单制动闸组液压控制回路、G单制动闸组液压控制回路和H单制动闸组液压控制回路处于与D单制动闸组液压控制回路相同的工作方式。
如图1所示，D单制动闸组液压控制回路中，当E1制动闸压力调节阀、E2制动闸压力调节阀或E3制动闸压力调节阀中任意一个或两个发生故障时，控制器向与其连接的A1电磁换向阀发送控制指令，使其处于断开状态；同时，控制器根据预设程序向任意一个或两个A3电磁换向阀发送指令，使接受指令的A3电磁换向阀处于接通状态，这样，当D单制动闸组冗余液压控制回路中的一个或两个制动闸压力调节阀出现故障时，回路依然能够切换到正常工作状态。
如图1-2所示，当D单制动闸组液压控制回路中的E1制动闸压力调节阀、E2制动闸压力调节阀和E3制动闸压力调节阀全部发生故障时，控制器向A1电磁换向阀发送控制指令，使A1电磁换向阀处于断开状态；同时，控制器根据预设程序向任意两个A3电磁换向阀发送指令，使接受指令的A3电磁换向阀处于接通状态；控制器根据预设程序向K1电磁换向阀、K2电磁换向阀、K3电磁换向阀、K4电磁换向阀、K5电磁换向阀以及K6电磁换向阀中的任意一个或若干个发送指令，使上述接受指令的电磁换向阀处于接通状态，这样，D单制动闸组液压控制回路依然能够正常工作。
F单制动闸组液压控制回路、G单制动闸组液压控制回路及H单制动闸组液压控制回路均具有与D单制动闸组液压控制回路相同的上述冗余功能。

Claims (1)

1.大型绞车紧急制动冗余液压控制回路，其特征在于：包括D单制动闸组液压控制回路、F单制动闸组液压控制回路、G单制动闸组液压控制回路、H单制动闸组液压控制回路和制动闸组冗余液压控制回路，其中，D单制动闸组液压控制回路包括：E1制动闸压力调节阀(1)、E2制动闸压力调节阀(2)、E3制动闸压力调节阀(3)、3个压力传感器(4)、控制器(10)、3个A1电磁换向阀(11)、3个A3电磁换向阀(12)、3个C1电磁换向阀(18)、D单制动闸组(22)及油源(24)；其中，D单制动闸组又包括：D1制动闸(7)、D2制动闸(8)及D3制动闸(9)；
油源通过管路分别与E1制动闸压力调节阀、E2制动闸压力调节阀和E3制动闸压力调节阀的进油口连接；3个压力传感器分别安装到E1制动闸压力调节阀、E2制动闸压力调节阀和E3制动闸压力调节阀的出油口处；E1制动闸压力调节阀、E2制动闸压力调节阀和E3制动闸压力调节阀的出油口分别与3个A1电磁换向阀的进油口连接，3个A1电磁换向阀的出油口分别连接D1制动闸、D2制动闸和D3制动闸；D1制动闸、D2制动闸和D3制动闸分别通过3个C1电磁换向阀与油箱连接；D1制动闸与D2制动闸、D1制动闸与D3制动闸以及D2制动闸与D3制动闸分别通过3个A3电磁换向阀连通；E1制动闸压力调节阀、E2制动闸压力调节阀和E3制动闸压力调节阀、A1电磁换向阀、A3电磁换向阀和C1电磁换向阀的控制端均与控制器连接；
构成F单制动闸组液压控制回路、G单制动闸组液压控制回路及H单制动闸组液压控制回路的液压元件及其连接方式与构成D单制动闸组液压控制回路的液压元件及其连接方式相同，为区分F单制动闸组液压控制回路、G单制动闸组液压控制回路及H单制动闸组液压控制回路，将D单制动闸组液压控制回路的D单制动闸组分别替换为F单制动闸组、G单制动闸组或H单制动闸组，其中，F单制动闸组包括：F1制动闸、F2制动闸及F3制动闸；G单制动闸组包括：G1制动闸、G 2制动闸及G 3制动闸；H单制动闸组包括：H1制动闸、H2制动闸及H3制动闸；
制动闸组冗余液压控制回路包括：D1制动闸(7)、F1制动闸(31)、G1制动闸(50)、H1制动闸(69)、卷筒(82)、A2电磁换向阀(13)、E1制动闸压力调节阀(1)、A4电磁换向阀(34)、E4制动闸压力调节阀(25)、A7电磁换向阀(53)、E7制动闸压力调节阀(44)、A10电磁换向阀(72)、E10制动闸压力调节阀(63)、油源(24)、C2电磁换向阀(19)、C4电磁换向阀(40)、C7电磁换向阀(59)、C10电磁换向阀(78)、K1电磁换向阀(84)、K2电磁换向阀(85)、K3电磁换向阀(86)、K4电磁换向阀(87)、K5电磁换向阀(88)、K6电磁换向阀(89)、4个压力传感器(4)、卷筒转速传感器(83)、控制器(10)；
D1制动闸与E1制动闸压力调节阀的出油口之间设置A2电磁换向阀；F1制动闸与E4制动闸压力调节阀的出油口之间设置A4电磁换向阀；G1制动闸与E7制动闸压力调节阀的出油口之间设置A7电磁换向阀；H1制动闸与E10制动闸压力调节阀的出油口之间设置A10电磁换向阀；E1制动闸压力调节阀、E4制动闸压力调节阀、E7制动闸压力调节阀及E10制动闸压力调节阀的出油口设置压力传感器；E1制动闸压力调节阀、E4制动闸压力调节阀、E7制动闸压力调节阀及E10制动闸压力调节阀的进油口均与油源相连；E1制动闸压力调节阀、E4制动闸压力调节阀、E7制动闸压力调节阀、E10制动闸压力调节阀、A2电磁换向阀、A4电磁换向阀、A7电磁换向阀及A10电磁换向阀的控制端均与控制器连接；
D1制动闸、F1制动闸、G1制动闸及H1制动闸分别通过C2电磁换向阀、C4电磁换向阀、C7电磁换向阀、C10电磁换向阀与油箱连通，C2电磁换向阀、C4电磁换向阀、C7电磁换向阀及C10电磁换向阀的控制端连接控制器；D1制动闸与F1制动闸之间设置K6电磁换向阀；D1制动闸与G1制动闸之间设置K2电磁换向阀；D1制动闸与H1制动闸之间设置K1电磁换向阀；F1制动闸与G1制动闸之间设置K5电磁换向阀；F1制动闸与H1制动闸之间设置K4电磁换向阀；G1制动闸与H1制动闸之间设置K3电磁换向阀；K6电磁换向阀、K1电磁换向阀、K2电磁换向阀、K5电磁换向阀、K4电磁换向阀及K3电磁换向阀的控制端均与控制器连接；
卷筒转速传感器安装在卷筒的主轴上，卷筒转速传感器和压力传感器的输出端均与控制器相连。
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