一种断轴保护装置的制作方法

本实用新型涉及断轴保护技术领域，尤其涉及一种断轴保护装置。

背景技术：

电动机的作用是把电能转换成机械能，而在能量转换过程中，由输出轴安装皮带轮或联轴器，而后通过皮带或联轴器配合传递转矩，带动负载设备运转。在此工作原理下，断轴故障在电机使用过程中经常出现，如果不能及时发现断轴故障，除了影响整体工作进度，而且可能会对其他正在运转的设备造成损伤。现有技术中常规的轴保护装置，都是在设备不能正常运转了之后才能发现，而中控室不能及时反映断轴情况。

因此，亟需一种对断轴进行及时报警的装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种断轴保护装置，能够实现对负载设备输入轴的断轴保护。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供一种断轴保护装置，所述断轴保护装置包括：

接近开关，设置在负载设备输入轴处；所述负载设备的输入轴上设置有圆孔，所述接近开关能够根据检测到的所述圆孔发出脉冲开关信号；

plc或dcs系统,所述plc或dcs系统的输入端连接所述接近开关，输出端连接电气柜；

所述plc或dcs系统包括依次连接在所述接近开关的输出端的计数器、转速计算器、传送器、减法器、取绝对值模块和比较器，所述计数器的复位端和所述传送器的控制端连接定时器；如果所述比较器的输入值大于所述比较器中预设的转速阈值，所述plc或dcs系统报警并输出停机指令给所述电气柜。

可选地，所述plc或dcs系统中：

所述计数器的输入端连接所述接近开关，输出所述接近开关的所述脉冲开关信号的计数值q；

所述转速计算器的输入端连接所述计数器的输出端，输出转速测量值v；

所述定时器的复位端连接所述计数器的复位端，输出定时中断信号；

所述传送器输入端连接所述转速计算器的输出端，控制端连接所述定时器的输出端；定时输出所述转速测量值v；

所述减法器的输入端连接所述传送器的输出端，所述减法器输出所述转速测量值v和所述减法器在预先输入的转速设定值的差值；

所述取绝对值模块的输入端连接所述减法器的输出端，所述取绝对值模块输出所述差值的绝对值；

所述比较器的输入端连接所述取绝对值模块的输出端，所述比较器输出所述差值的绝对值与所述比较器中预设的转速阈值的比较结果。

可选地，所述圆孔孔深5mm，孔直径大于所述接近开关外径1-2mm。

可选地，所述转速计算器中输出的所述转速测量值v的计算公式为：

其中，v为所述转速计算器输出的转速测量值，q为所述计数器输出的计数值，n为负载设备输入轴上所述圆孔数量，t为所述定时器的计时时间，单位s。

可选地，所述圆孔数量n大于等于3。

可选地，所述定时器的计时时间t为30s。

可选地，还包括转速显示器，所述转速显示器的输入端连接所述转速计算器的输出端，用于显示所述转速测量值v。

可选地，还包括安全栅，所述接近开关通过所述安全栅接入所述plc或dcs系统。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的断轴保护装置，通过采用简单的计数器、转速计算器、传送器、减法器、取绝对值模块和比较器等简单的计算单元，即可实现对负载设备输入轴转速的检测和判断，具有简单实用、成本低的优点。

通过计数器对接近开关的脉冲开关信号进行计数，测量负载设备输入轴转速，利用减法器和比较器将电机输出转速与负载设备输入转速对比进而判断负载设备工作状态，可以在负载设备转速和电机输出转速刚开始出现不一致的时候就被响应，并由plc或dcs系统输出控制指令进行连锁停机操作，降低了断轴工作的风险，实现对负载设备输入轴的断轴保护，同时保证了相关设备的安全性。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的断轴保护装置中接近开关的设置位置示意图；

图2是本实用新型实施例提供的断轴保护装置组成示意图；

图3是本实用新型实施例提供的断轴保护装置中接近开关与plc或dcs系统的连接关系示意图。

图中：

1.电机；2.第一联轴器；3.减速器；4.第二联轴器；

5.负载设备；6.接近开关；7.圆孔；8.计数器；

9.转速计算器；10.定时器；11.传送器；12.转速显示器；

13.减法器；14.取绝对值模块；15.比较器；16.plc或dcs系统；

17.电气柜；18.安全栅。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本实用新型提供一种断轴保护装置，如图1，负载设备5的工作通常是由电机1驱动的，电机1输出端通过第一联轴器2连接减速器3，减速器3通过第二联轴器4连接负载设备5，当负载设备5超重或位置偏移等情况发生时，电机1输出轴和负载设备5输入轴之间会产生转矩传导的不一致，最终可能会导致断轴事故。为了能够对负载设备5断轴进行预警和报警，实现断轴保护，本实用新型提供一种断轴保护装置，对电机1输出和负载设备5输入之间的轴速一致性进行实时检测，达到断轴预警和报警的目的。

如图2和图3，本实用新型提供的断轴保护装置包括接近开关6以及设置在plc或dcs系统16中并依次连接在接近开关6的输出端的计数器8、转速计算器9、传送器11、减法器13、取绝对值模块14和比较器15，在计数器8的复位端和传送器11的控制端连接定时器10。具体地，接近开关6设置在负载设备5输入轴处，接近开关6的输出端连接plc或dcs系统16中计数器8输入端。负载设备5输入轴上加工有n个圆孔7，如图1，孔深5mm，孔直径大于接近开关6外径1-2mm，本实施例中选取孔直径为6mm。圆孔参数和数量与接近开关6的检测精度相适应，配合接近开关6对负载设备5输入轴的转数进行检测，圆孔7数量尽量多的设置在负载设备5输入轴的一个圆环面上，接近开关6每次检测到圆孔7就能够发出一个脉冲开关信号，发送给计数器8。

下面结合图2详细说明在plc或dcs系统16中计数器8、转速计算器9、传送器11、减法器13、取绝对值模块14和比较器15各模块的连接关系和功能：

计数器8的输入端连接接近开关6，对接近开关6的脉冲开关信号进行计数，输出计数值q。计数器8的输出端连接转速计算器9，复位端连接定时器10。

plc或dcs系统16中定时器10具有计数端、复位端和输出端，其中，定时器10的复位端连接计数器8的复位端，输出端连接传送器11的控制端。定时器10设置计时t＝30s为一次中断，为计数器8提供复位信号，并为传送器11发送定时信号。

如图2所示，转速计算器9的输入端连接计数器8的输出端，转速计算器9根据计数器8输出的计数值q计算负载设备5输入轴转速，作为转速测量值v，并输出。

其中，转速测量值v的计算公式为：

式中，v为转速测量值，q为计数器8输出的计数值，n为负载设备输入轴上的圆孔7数量，t为定时器10的计时时间，单位s，本实施例中t＝30s。

本实施例中，转速计算器9的输出端连接传送器11和转速显示器12，将转速测量值v发送到传送器11和转速显示器12。其中，转速显示器12，输入端连接转速计算器9，可以在液晶屏上显示转速测量值v，以便在中控室内实施观察负载设备5的转速情况，并可以绘制曲线与历史转速进行对比，直观显示转速变化。传送器11输入端连接转速计算器9，输出端连接减法器13，控制端连接定时器10，传送器11的功能是将接收到的转速测量值v按照定时器10的定时时间t输出减法器13。

如图2所示，减法器13的输入端连接传送器11，输出端连接取绝对值模块14。在减法器13中预设了负载设备5的转速设定值，负载设备5的转速设定值是指根据电机1转速计算得到的负载设备5输入轴转速。减法器13的功能是将转速测量值v和转速设定值做差，并将差值输出给取绝对值模块14，取绝对值模块14将减法器13发送的差值做取绝对值操作，并将绝对值输出给比较器15。比较器15的输入端连接取绝对值模块14，输出端为plc或dcs系统16输出端，比较器15中预设负载设备5的转速阈值，如果比较器15输入端输入的绝对值大于转速阈值，则认为电机1和负载设备5转速差过大，转矩传输异常，可能存在断轴风险，plc或dcs系统16发出报警并向现场电气柜发出控制指令，连锁停机，保证其他设备安全。

本实用新型提供的断轴保护装置，通过对接近开关6的脉冲开关信号进行计数的方式测量负载设备5输入轴转速，与电机1输出转速对比进而判断负载设备5工作状态，可以在负载设备5转速和电机1输出转速刚开始出现不一致的时候就发送到plc或dcs系统16，进而进行报警和连锁停机操作，降低了断轴工作的风险，同时保证了相关设备的安全性。plc或dcs系统16可以在第一时间获得电机1输出异常或负载设备5输入异常的信息，转速显示器12上实时显示负载设备5转速信息，更有利于对实时现场监测和控制。

如图3，本实用新型的断轴保护装置还包括安全栅18，在接近开关6和plc系统(programmablelogiccontroller，可编程逻辑控制系统)或dcs系统16(distributedcontrolsystem，分布式控制系统)输出端(di口)之间设置了安全栅18进行隔离，在plc或dcs系统16中对接近开关6的开关信号进行计数、计算和比较处理，输出端(do口)与现场电气柜17连接，如果比较器15的输出为大于转速阈值，plc或dcs系统16发出报警并向现场电气柜17发出停止指令，相关设备断电关机，实现断轴保护。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。