一种卷扬式启闭机防闸门飞车系统的制作方法

本发明涉及闸门控制系统领域。

背景技术：

卷扬式启闭机的制动通常采用抱闸制动方式，其制动器有电磁制动器、液压制动器等。当闸门开启后，若制动器抱闸机构受多种因素影响，造成制动失灵，闸门将在自身重力的作用下快速下坠，同时带动启闭电机作反向加速运行，形成飞车。具体来说，造成启闭机闸门飞车的主要原因有：

制动器闸瓦间隙偏大，未按要求及时调整；主弹簧调整不当或出现塑性变形，夹紧力不够；制动器闸瓦过度磨损，铆固钉与闸瓦制动面持平，甚至凸起；制动轮表面锈损严重，实际接触面过小；制动器闸瓦与制动轮之间存有异物等。

由于飞车故障的突发性和发展的快速性，一旦飞车发生，必须立即采取正确措施，才能有效控制故障的进一步发展，减少对机械设备的伤害，防止事故发生。因此，防范飞车事故一是要解决飞车信号的检测问题，二是要解决在发现飞车后制止飞车的措施问题。

技术实现要素：

本发明针对以上问题，提出了一种结构精巧、稳定性好且可有效避免出现闸门飞车现象，并具有有易于对传统设备进行改造，从而有利于市场推广的卷扬式启闭机防闸门飞车系统。

本发明的技术方案为：所述卷扬式启闭机包括电机和变轮箱，所述电机的输出轴伸入变速箱中，所述防闸门飞车系统包括智能化电机转速测量系统，所述智能化电机转速测量系统包括触发块、检测器、滤波整形电路、单片机和超速继电器驱动电路；

所述触发块固定连接在所述输出轴的表面上，所述检测器固定连接在电机的壳体的一侧、且位于触发块的下方；所述检测器与滤波整形电路连接，所述滤波整形电路连接在单片机上、且用于放大和整形，所述超速继电器驱动电路连接在单片机上、且用于驱动超速继电器的线圈通电或断电；

所述卷扬式启闭机还包括用于控制电机正转或反转的控制电路，所述控制电路包括依次并联的升降控制电路、电源指示电路、上升指示电路、下降指示电路、飞车报警电路和超速信号输出电路，所述升降控制电路包括总控制按钮sb1、上升控制按钮sb2和下降控制按钮sb3，所述总控制按钮sb1为常闭状态，按下所述上升控制按钮sb2后电机正转、闸门上升，按下所述下降控制按钮sb3后电机反转、闸门下降；

所述超速信号输出电路包括超速继电器的常开触点ks和中间继电器，所述超速继电器的常开触点ks和中间继电器的线圈ka1依次串联在火线和零线之间，所述中间继电器的第一个常开触点ka1-1与下降控制按钮sb3相并联。

所述触发块为磁钢，所述检测器为霍尔传感器。

所述单片机为at89c51单片机。

所述防闸门飞车系统还包括功能键、电平转换电路、数码转换电路和数码管，所述功能键连接在单片机上、且用于进行参数设置，所述数码管通过数码转换电路连接在单片机上、且用于进行速度显示，所述电平转换电路连接单片机上、且用于进行电平转换。

所述升降控制电路包括总控制按钮sb1、热继电器fr、上升控制按钮sb2、上升接触器、上升行程开关sq1、下降控制按钮sb3、下降接触器、下降行程开关sq2；

所述总控制按钮sb1的一端连接火线，所述上升控制按钮sb2、下降控制按钮sb3均连接在总控制按钮sb1远离火线的一端；所述热继电器fr的一端连接在零线上；

所述下降接触器的常闭辅助触点km2-1、上升接触器的线圈km1、上升行程开关sq1依次串联在上升控制按钮sb2远离总控制按钮sb1的一端，所述上升行程开关sq1远离上升控制按钮sb2的一端与热继电器fr相连接，所述上升接触器的常开辅助触点km1-2与上升控制按钮sb2并联；

所述上升接触器的常闭辅助触点km1-1、下降接触器的线圈km2、下降行程开关sq2依次串联在下降控制按钮sb3远离总控制按钮sb1的一端，所述下降行程开关sq2远离下降控制按钮sb3的一端与热继电器fr相连接，所述下降接触器的常开辅助触点km2-2与下降控制按钮sb3并联。

所述电源指示电路包括连接在火线和零线之间的电源指示灯hr；

所述上升指示电路包括连接在火线和零线之间的上升指示灯hg，所述上升指示灯hg与火线之间还串接有上升接触器的第二个常开辅助触点km1-3；

所述下降指示电路包括连接在火线和零线之间的下降指示灯hy，所述下降指示灯hy与火线之间还串接有下降接触器的第二个常开辅助触点km2-3；

所述飞车报警电路包括连接在火线和零线之间的报警器ha，所述报警器ha与火线之间还串接有中间继电器ka1的第二个常开触点ka1-2。

本发明将单片机技术与霍尔传感器技术相结合，应用于电机转速测量，为我们实时、准确地监测电机转速，实现转速测量智能化提供了一条新的途径，并可及时、准确地检测出飞车信号。

而利用异步电动机反向回馈制动技术，即电磁制动工况，产生一个与转子转向相反的电磁力矩，使电力拖动系统降速（或停机），或者进入另一个运行点稳定运行，就可以实现卷扬式启闭机飞车时闸门的软着落，从而消除飞车事故的发生。

本发明中利用单片机技术与霍尔传感器技术，实现电机转速实时监测，及时、准确地检测出飞车信号，第一时间利用异步电动机反向回馈制动技术，引导电动机迅速进入电磁制动工况，电机按闸门正常下降时的转速稳定运行，实现卷扬式启闭机飞车时闸门的软着落，从而消除飞车事故的发生。

本发明当电机转子转动时触发块将随输出轴一同旋转，使得单片机可长效、稳定的测出电机的转速；一旦电机的转速超出设定范围，则超速继电器的线圈得电、超速继电器的常开触点闭合，使得中间继电器的线圈得电，从而使得中间继电器的常开触点闭合，代替下降控制按钮给下降接触器的线圈通电，使下降接触器的主触点吸合，电机转子产生一个与其转向相反的电磁力矩，使电力拖动系统减速，并迅速进入新的运行点稳定运行，最终使得闸门沿正常下降时的速度匀速下降，实现卷扬式启闭机飞车时闸门的软着落，从而消除飞车事故的发生。从整体上具有着结构精巧、操作方便、动作稳定、反应速度快以及防闸门飞车效果好等优点。

此外，本发明中无论是防闸门飞车系统还是超速信号输出电路均可方便的增设在现有的卷扬式启闭机中，可实现对传统设备的方便改造，对市场推广极为有利。

附图说明

图1是本案中智能化电机转速测量系统的结构示意图，

图2是本案中控制电路的结构示意图，

图3是本案中机械限速装置的结构示意图，

图4是图3是a-a向剖视图；

图中1是电机，10是输出轴，11是触发块，12是检测器；

21是基座，210是高摩擦力涂层，22是摩擦环，23是转盘，24是卡爪，25是拉簧。

具体实施方式

本发明如图1-4所示，所述卷扬式启闭机包括电机和变轮箱，所述电机1的输出轴10伸入变速箱中，所述防闸门飞车系统包括智能化电机转速测量系统，所述智能化电机转速测量系统包括触发块11、检测器12、滤波整形电路、单片机和超速继电器驱动电路；

所述触发块固定连接在所述输出轴的表面上，所述检测器固定连接在电机的壳体的一侧、且位于触发块的下方；所述检测器与滤波整形电路连接，所述滤波整形电路连接在单片机上、且用于放大和整形，所述超速继电器驱动电路连接在单片机上、且用于驱动超速继电器的线圈通电或断电；这样，当电机转子转动时触发块将随输出轴一同旋转，从而使得检测器收到的信号出现强弱交底变化，使得检测器输出与电机转速成正比的交变的电压信号，此后该信号将经过滤波整形电路的放大和整形处理转变为矩形脉冲信号，并发送至单片机中，使得单片机可长效、稳定的测出电机的转速，一旦电机的转速超出设定范围，则将通过超速继电器驱动电路驱使超速继电器的线圈得电；

所述卷扬式启闭机还包括用于控制电机正转或反转的控制电路，所述控制电路包括依次并联的升降控制电路、电源指示电路、上升指示电路、下降指示电路、飞车报警电路和超速信号输出电路，所述升降控制电路包括总控制按钮sb1、上升控制按钮sb2和下降控制按钮sb3，所述总控制按钮sb1为常闭状态，按下所述上升控制按钮sb2后电机正转、闸门上升，按下所述下降控制按钮sb3后电机反转、闸门下降；

所述超速信号输出电路包括超速继电器的常开触点ks和中间继电器，所述超速继电器的常开触点ks和中间继电器的线圈ka1依次串联在火线和零线之间，所述中间继电器的第一个常开触点ka1-1与下降控制按钮sb3相并联。这样，一旦电机的转速超出设定范围，则超速继电器的线圈得电、超速继电器的常开触点闭合，使得中间继电器的线圈得电，从而使得中间继电器的常开触点闭合，代替下降控制按钮给下降接触器的线圈km2通电，使下降接触器的主触点吸合，电机转子产生一个与其转向相反的电磁力矩，使电力拖动系统减速，并迅速进入新的运行点稳定运行，最终使得闸门沿正常下降时的速度匀速下降，实现卷扬式启闭机飞车时闸门的软着落，从而消除飞车事故的发生。从整体上具有着结构精巧、操作方便、动作稳定、反应速度快以及防闸门飞车效果好等优点。

此外，本发明中无论是防闸门飞车系统还是超速信号输出电路均可方便的增设在现有的卷扬式启闭机中，可实现对传统设备的方便改造，对市场推广极为有利。

所述触发块为磁钢，所述检测器为霍尔传感器。

所述单片机为at89c51单片机。

所述防闸门飞车系统还包括功能键、电平转换电路、数码转换电路和数码管，所述功能键连接在单片机上、且用于进行参数设置，所述数码管通过数码转换电路连接在单片机上、且用于进行速度显示，所述电平转换电路连接单片机上、且用于进行电平转换。

所述升降控制电路包括总控制按钮sb1、热继电器fr、上升控制按钮sb2、上升接触器、上升行程开关sq1、下降控制按钮sb3、下降接触器、下降行程开关sq2；

所述总控制按钮sb1的一端连接火线，所述上升控制按钮sb2、下降控制按钮sb3均连接在总控制按钮sb1远离火线的一端；所述热继电器fr的一端连接在零线上（起过热断开保护的作用）；

所述下降接触器的常闭辅助触点km2-1、上升接触器的线圈km1、上升行程开关sq1依次串联在上升控制按钮sb2远离总控制按钮sb1的一端，所述上升行程开关sq1远离上升控制按钮sb2的一端与热继电器fr相连接，所述上升接触器的常开辅助触点km1-2与上升控制按钮sb2并联；

所述上升接触器的常闭辅助触点km1-1、下降接触器的线圈km2、下降行程开关sq2依次串联在下降控制按钮sb3远离总控制按钮sb1的一端，所述下降行程开关sq2远离下降控制按钮sb3的一端与热继电器fr相连接，所述下降接触器的常开辅助触点km2-2与下降控制按钮sb3并联。

所述上升接触器和下降接触器都具有主触点，二者的主触点均连接在电机的主回路中，通过上升接触器的主触点的闭合或下降接触器的主触点的闭合实现电机正转或反转的切换。由于电机的主回路为现有技术中常见的电路之一，通过两个接触器的主触点驱动电机正反转也为现有技术中的常规技术手段之一，因此，本案中对电机的主回路不再赘述。

这样，按下上升控制按钮sb2后，上升接触器的线圈km1得电，上升接触器所有常开的触点闭合，所有常闭的触点断开，使得电机开始正转，且由于上升接触器中常开辅助触点km1-2与上升控制按钮sb2并联，因此，可使得电机持续保持正转，直至上升到位后，上升行程控制开关sq1断开、上升接触器的线圈km1失电，闸门停止上升保持静止状态。

而在按下下降控制按钮sb3后，下降接触器的线圈km2得电，下降接触器所有常开的触点闭合，所有常闭的触点断开，使得电机开始反转，且由于下降接触器中常开辅助触点km2-2与下降控制按钮sb3并联，因此，可使得电机持续保持反转，直至下降到位后，下降行程控制开关sq2断开、下降接触器的线圈km2失电，闸门停止下降保持静止状态。

所述电源指示电路包括连接在火线和零线之间的电源指示灯hr；从而对电源是否存在进行亮灯指示；

所述上升指示电路包括连接在火线和零线之间的上升指示灯hg，所述上升指示灯hg与火线之间还串接有上升接触器的第二个常开辅助触点km1-3；从而在闸门上升的过程中进行亮灯指示；

所述下降指示电路包括连接在火线和零线之间的下降指示灯hy，所述下降指示灯hy与火线之间还串接有下降接触器的第二个常开辅助触点km2-3；从而在闸门下降的过程中进行亮灯指示；

所述飞车报警电路包括连接在火线和零线之间的报警器ha，所述报警器ha与火线之间还串接有中间继电器ka1的第二个常开触点ka1-2。从而在超速产生后进行报警。

如图3-4所示，所述防闸门飞车系统还包括套接在电机1的输出轴10上的机械限速装置，所述机械限速装置包括基座21、摩擦环22、转盘23、若干卡爪24和若干拉簧25，所述转盘23套接所述电机1的输出轴10、且二者通过键同步旋转，所述摩擦环22空套所述转盘23，所述基座21套接所述摩擦环22、且固定连接在电机1的一侧，所述基座21的内壁上设有高摩擦力涂层210；

所述摩擦环22的内壁上固定连接有若干内棘齿，所述转盘23的外壁上开设有若干容置槽，所述容置槽的一侧开设有球窝、且另一侧开设有拉簧槽，所述卡爪24的一端固定连接有球头，所述球头可旋转地连接在球窝中，所述拉簧25的一端固定连接在拉簧槽的槽底、且另一端固定连接所述卡爪24，使得卡爪24常态时容置于所述容置槽内。实际使用时可调整内棘齿以及卡爪的朝向，使卡爪在电机正转、闸门上升时不会卡入相邻内棘齿之间，避免对闸门的上升造成影响；而在闸门下降时，一旦电机转速超过一定的数值（可略大于上述中的设定范围，从而通过机械结构起最后一道保险的作用），则卡爪将在离心力影响下克服拉簧的作用力，朝向远离转盘中心的方向甩动，并最终卡入相邻内棘齿的间隙中，使得摩擦环与电机的输出轴开始同步旋转；此时，由于基座的内壁上设有高摩擦力涂层，因此，将显著有效的抑制电机的转速增加，从而抑制闸门加速度的不断增大。这样，即可有效避免了电机因闸门加速度过大而出现的减速难度大、初步介入时负载大、易损坏等问题，在防止闸门飞车的同时，对电机起到了良好有效的保护作用。

本案区别与传统的抱死、刹车等结构，借助电机的运行使得闸门在即将产生飞车现象时，有效“拉拽”住闸门，并使其在后续的下降过程中保持合理的匀速下落，实际使用效果极佳。