一种提升机并联热备双回路速度控制系统及控制方法与流程

本发明涉及矿井提升机安全制动控制，特别涉及一种提升机并联热备双回路速度控制系统及控制方法。

背景技术：

1、矿井提升机是井工矿山开采的咽喉设备，承担着井上井下之间矿物、设备、材料和人员输送的重要任务，其性能对于矿山安全生产十分重要。矿井提升系统载荷大、速度快，人员多，安全可靠性要求极高；安全制动是指提升机或提升绞车在运行过程中，为避免出现安全事故时迅速停车的紧急制动行为；安全制动过程主要是由电液制动系统完成的，电液制动系统的制动性能和可靠性是矿井提升系统安全生产的重要保障。

2、速度控制方式和力矩控制方式是矿井提升系统采用的两种安全制动方式。目前的速度控制是采用恒减速方式，安全制动时，通过闭环控制系统的控制作用，达到在同一制动过程中保持提升系统制动减速度恒定不变的制动方式。在安全制动时，可以在各种载荷、各种速度、各种工况下，使提升系统按照给定的恒定减速度进行制动；目前，恒减速制动采用单回路和多通道两种模式，单回路即由单一的制动装置、电液控制装置和检测反馈装置组成的闭环控制系统实现安全制动过程中提升系统的恒值闭环制动控制功能。多通道制动是将恒减速回路冗余并联配置。

3、现有技术中备用安全制动回路主要有两种：一种是速度制动方式备用恒力矩二级制动方式，但由于恒力矩二级制动控制方式制动性能不如恒减速制动方式性能安全、平稳，且使大型多绳摩擦提升机的防滑条件降低，造成提升系统配重增加、设备规格和功率加大，建设成本增加等不利条件；另一种是采用三条制动回路并联同时投入工作，进行恒减速制动工作，该模式系统控制较为复杂，三条液压回路及对应的三路控制元件导致系统较为庞大，维护不便；三条恒减速制动通道无隔断保护，在出现故障时会对其余通道造成影响，需要进行大幅度的反馈补偿调整；液压调节阀与储能元件为一一对应关系，无法跨通道调节补偿压力油源。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种提升机并联热备双回路速度控制系统及控制方法，实现双回路同时工作和双回路热备切换两种工作模式，具备故障回路的隔离阻断及应急储能系统的桥式回路互补功能。

2、本发明所采用的技术方案是：

3、一种提升机并联热备双回路速度控制系统，包括检测反馈装置、液压系统和电气控制装置；

4、所述检测反馈装置包括提升机卷筒、测速元件和压力传感器；测速元件包括测速机和编码器，测速机和编码器分别设置在提升机卷筒两端测速点上；

5、所述液压系统包括蓄能器、单向阀、比例换向阀、隔断阀、电磁换向阀、调压阀和制动器；蓄能器设置为两个，第一蓄能器的压力油输出口分别通过管路连接第一单向阀输出端和第三单向阀的输入端，第二蓄能器的压力油输出口分别通过管路连接第二单向阀输出端和第四单向阀的输入端；四个单向阀组成液压桥路，第一单向阀和第二单向阀的输入端通过管路连接后与外部压力油源连接；第三单向阀和第四单向阀的输出端通过管路连接后分为两路，并分别连接第一比例换向阀和第二比例换向阀的压力油输入口；第一比例换向阀的输出口与第一隔断阀的输入口连接，第二比例换向阀的输出口与第二隔断阀的输入口连接，第一比例换向阀与第一隔断阀、第二比例换向阀与第二隔断阀分别形成两条并联的制动速度控制回路；第一隔断阀与第二隔断阀的输出口通过管路连接后分别接入两个电磁换向阀的输入口，且两个隔断阀的输出口与两个电磁换向阀的输入口均与调压阀连接，调压阀用于限制系统的预制动工作油压上限值；两电磁换向阀的输出口均与制动器连接，检测反馈装置的两个压力传感器分别设置在两电磁换向阀的输出口管路上；制动器设置在提升机卷筒的制动盘上；

6、所述电气控制装置包括四个运算放大器，第一运算放大器的两个输入端分别与测速机和编码器连接；第一运算放大器的输出端与第三运算放大器的一个输入端连接，第三运算放大器的另一个输入端接收控制程序速度给定指令信号；第二运算放大器的两输入端分别连接两电磁换向阀的输出口管路上的两个压力传感器，第二运算放大器的输出端和第三运算放大器的输出端分别连接第四运算放大器的两输入端；第四运算放大器的输出端分别连接两比例换向阀的电气控制端口。

7、具体的，所述的两个蓄能器的测试接口和压力油输出口管路上均分别设置有压力传感器；测试接口上的压力传感器用于蓄能器油压卸荷时及充压过程进行氮气压力值和充压时间监测，判断蓄能器皮囊是否漏气，给出预警信号；压力油输出口管路上的压力传感器用于测试油压。

8、具体的，所述的第三单向阀和第四单向阀的输出端连接后的管路上设置有过滤器。

9、具体的，所述的电气控制装置包括还控制程序和故障自诊断算法，在制动执行过程中对检测反馈装置和液压系统进行监测、分析、判断，实现故障自诊断。

10、一种提升机并联热备双回路速度控制系统的控制方法，具体为：

11、首先，外部压力油源通过第一单向阀和第二单向阀分别向两个蓄能器进行充油；第一蓄能器和第二蓄能器分别通过第三单向阀和第四单向阀输出压力油，第三单向阀和第四单向阀输出端连接后接入过滤器，过滤器出口分两路分别向第一比例换向阀和第二比例换向阀输入压力油；

12、其次，电气控制装置的第一运算放大器接收测速机和编码器的速度检测信号并输出至第三运算放大器；第三运算放大器将速度检测信号与控制程序速度给定指令信号进行比较运算得出差值，依据这一差值，输出速度调节指令信号至第四运算放大器；同时，第二运算放大器接收来自两个电磁换向阀的输出口管路上的两个压力传感器的油压信号并输出至第四运算放大器；第四运算放大器将压力传感器的油压信号与第三运算放大器输出的速度调节指令信号进行比较运算，得出压力调节指令信号并分别输出至两条制动速度控制回路；

13、再次，第一比例换向阀和第二比例换向阀分别接收第四运算放大器输出的压力调节指令信号作为控制指令信号，并分别输出根据控制指令信号变化的压力油，两条制动速度控制回路同时将压力油输出至两电磁换向阀后进入制动器，制动器根据接收到的油压值动态调整其制动力输出值，进而调节提升机卷筒转速。

14、具体的，所述的提升机并联热备双回路速度控制系统的控制方法，根据制动过程的不同阶段和运行参数，电气控制装置的控制程序自主调节速度变化曲率；在制动初始阶段，实施减速度变曲率控制，在制动过程中间阶段，实施减速度恒定曲率控制。

15、具体的，所述的提升机并联热备双回路速度控制系统的控制方法，根据制动过程的不同阶段和运行参数，电气控制装置的控制程序自主调节速度变化曲率的调整时间；在制动初始阶段，根据测速元件速度反馈信号的大小，自动调整速度变化曲率的调整时间，减速度由零增加至恒定值的调整过程，初始速度大，则调整时间增大；初始速度小，则调整时间减小。

16、一种提升机并联热备双回路速度控制系统的控制方法，具体为：

17、首先，外部压力油源通过第一单向阀和第二单向阀分别向两个蓄能器进行充油；第一蓄能器和第二蓄能器分别通过第三单向阀和第四单向阀输出压力油，第三单向阀和第四单向阀输出端连接后接入过滤器，过滤器出口分两路分别向第一比例换向阀和第二比例换向阀输入压力油；

18、其次，电气控制装置的控制程序自主选择一条制动速度控制回路作为工作回路进行制动过程的速度控制，另一条作为备用回路；电气控制装置的第一运算放大器接收测速机和编码器的速度检测信号并输出至第三运算放大器；第三运算放大器将速度检测信号与控制程序速度给定指令信号进行比较运算得出差值，依据这一差值，输出速度调节指令信号至第四运算放大器；同时，第二运算放大器接收来自两个电磁换向阀的输出口管路上的两个压力传感器的油压信号并输出至第四运算放大器；第四运算放大器将压力传感器的油压信号与第三运算放大器输出的速度调节指令信号进行比较运算，得出压力调节指令信号并输出至工作回路；

19、再次，工作回路上的比例换向阀接收第四运算放大器输出的压力调节指令信号作为控制指令信号，并输出根据控制指令信号变化的压力油，工作回路上的压力油输出至电磁换向阀后进入制动器，制动器根据接收到的油压值动态调整其制动力输出值，进而调节提升机卷筒转速。

20、具体的，所述的提升机并联热备双回路速度控制系统的控制方法，根据制动过程的不同阶段和运行参数，电气控制装置的控制程序自主调节速度变化曲率；在制动初始阶段，实施减速度变曲率控制，在制动过程中间阶段，实施减速度恒定曲率控制。

21、具体的，所述的提升机并联热备双回路速度控制系统的控制方法，根据制动过程的不同阶段和运行参数，电气控制装置的控制程序自主调节速度变化曲率的调整时间；在制动初始阶段，根据测速元件速度反馈信号的大小，自动调整速度变化曲率的调整时间，减速度由零增加至恒定值的调整过程，初始速度大，则调整时间增大；初始速度小，则调整时间减小。

22、由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：

23、本发明的设置两条制动速度控制回路，在两条制动速度控制回路的比例换向阀和制动器之间均设置隔断阀，在出现故障时，隔断阀执行断电动作，能自动切断回路，使故障回路与主回路物理隔离，避免对制动系统正常工作回路造成影响；两条制动速度控制回路，可通过电气控制装置进行切换选择同时工作或一用一备，实现多种工作模式；四个单向阀组成液压桥路，可保证任一蓄能器损坏失压时，系统自动屏蔽该故障蓄能器，由另一功能正常的蓄能器工作，实现安全平稳制动，保证了制动过程的高可靠性。