多通道防冲击智能恒减速液压制动系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种多通道防冲击智能恒减速液压制动系统，涉及矿井提升系统安全制动控制领域，其技术要点是：包括恒减速液压系统、恒减速电气闭环控制系统及检测反馈装置组成的制动回路，所述恒减速液压系统设有数量为N+1组的独立完整的回油通道，所述N为大于等于3的正整数，各组所述回油通道并联设置，形成并联的独立制动回路。所述回油通道包括顺次连接的备用油源、电液信号转换放大元件、工况切换装置与执行元件；所述回油通道包括1组备用通道与N组工作通道，可以在矿井提升系统正常停车、工作制动和安全制动时，安全可靠地完成恒减速制动、限制冲击振动、防滑绳、防跑车、防过卷等功能，具有极大避免事故率的优点。

【技术实现步骤摘要】
多通道防冲击智能恒减速液压制动系统
本技术涉及矿井提升系统安全制动控制领域，更具体地说，它涉及一种多通道防冲击智能恒减速液压制动系统。
技术介绍
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，其性能好坏对于矿山安全生产十分重要。运行中一旦制动失灵，后果不堪设想；故制动系统的制动性能和可靠性则是矿井提升系统安全生产的重要保障，其中电液制动系统是关系到提升机安全制动性能的关键部分。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制动行为；安全制动过程主要是由电液制动系统完成的。目前，国内外提升系统采用的安全制动方式多为恒力矩二级制动，其往往造成紧急制动减速度过大，对于多绳提升机，过大的减速度将导致钢绳滑动突破防滑极限；对于单绳提升机，则增加断绳的危险性，从而危及设备及人身安全。而恒减速安全制动控制方式是目前最为先进的矿井提升系统安全制动方式。但目前普遍使用的恒值闭环恒减速安全制动装置均采用单回路，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。诸如现有技术公开的一种“一种恒减速安全制动冗余液压站及其控制方法”的中国技术专利，通过三种形式实现安全制动：比例方向阀实现的恒减速制动、比例溢流阀实现的恒减速制动、溢流阀实现的恒力矩二级制动。虽然采用多条通道的冗余设计实现安全制动，但每条通道均依赖于多个电磁换向阀的同时动作来实现安全制动，多个电磁换向阀的叠加导致可靠性不高。且第三种形式为溢流阀实现的恒力矩二级制动，往往造成紧急制动减速度过大，对于多绳提升机，过大的减速度导致钢绳滑动突破防滑极限；对于单绳提升机，则增加断绳的危险性，从而危及设备及人身安全。而现有技术的“一种矿井提升机同步共点多通道恒减速安全制动系统及方法”的中国技术专利，采用备用回路和工作回路并联在一起（即共输出点），且同时投入工作（同步），每路单独制动回路根据同一恒减速给定值指令信号和同一速度反馈信号的控制来实施恒减速制动，极大地提高制动系统的可靠性。但该技术的恒减速制动系统采用双闭环控制策略，即“压力-速度”双闭环控制方式。这种方式下，速度环和压力环同时存在，且压力控制环是速度闭环的基础。双闭环控制中压力环的作用是为了使得液压制动系统输出的油压值恒定，但即使排除其他因素的干扰，液压制动系统输出恒定的油压值也很难保证提升机具有恒定的减速度。对于恒力矩二级安全制动来说，即便是制动力矩恒定的情况下，提升机的减速度仍然有较大波动。因此，为了实现恒减速制动，液压制动系统的输出油压应该是随时变化的。可见“压力-速度”双闭环控制方式中的压力环并不能很好地保证恒减速制动的效果，且在闭环控制系统中多增加一个闭环，必然使系统的复杂度增加、可靠性下降。另一方面，该技术采用备用回路和工作回路并联在一起（即共输出点），当共输出点发生故障时，会导致整个液压制动系统的故障，最终造成矿井提升机的制动失效、发生安全事故。基于现有技术的问题与市场需求，亟需一种能极大避免矿井提升系统因液压制动系统引起的冲击振动、过卷、松绳、跑车、打滑等事故的新方案。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本技术的目的在于提供一种多通道防冲击智能恒减速液压制动系统，在矿井提升系统正常停车、工作制动和安全制动时，安全可靠地完成恒减速制动、限制冲击振动、防滑绳、防跑车、防过卷等功能，具有极大避免事故率的优点。为实现上述技术目的，本技术提供了如下技术方案：一种多通道防冲击智能恒减速液压制动系统，包括恒减速液压系统、恒减速电气闭环控制系统及检测反馈装置组成的制动回路，所述恒减速液压系统设有数量为N+1组的独立完整的回油通道，所述N为大于等于3的正整数，各组所述回油通道并联设置，形成并联的独立制动回路，即“多通道”，且不“共输出点”，所述回油通道包括顺次连接的备用油源、电液信号转换放大元件、工况切换装置与执行元件；所述回油通道包括1组备用通道与N组工作通道；所述备用油源用于在安全制动、停电等状况时为恒减速液压系统提供液压油；所述电液信号转换放大元件用于对连续变化输入的电信号指令，输出流量与方向随动变化的液压油；所述恒减速电气闭环控制系统用于接收速度反馈信号，并将速度反馈信号与内置设定速度信号比较，根据比较结果发出控制指令至电液信号转换放大元件，经执行元件形成速度闭环控制回路；所述检测反馈装置用于采集提升机卷筒的速度反馈信号并将速度反馈信号反馈至各回油通道的恒减速电气闭环控制系统。通过采用上述技术方案，采用单站双泵多条工作通道与一条备用回油通道的方案，为确保足够的安全系数，应至少设置为三条或三条以上独立的工作回油通道进行并联成控制系统，并设置一条备用回油通道；多条独立的工作回油通道均处于工作状态，一条备用回油通道处于关闭状态。若其中一个液压回油通道堵塞，还剩余75%（四个工作通道）、67%（三个工作通道）的制动力，不会像其它液压制动系统产生三倍及以上的制动力矩，造成高速运行的提升系统严重的制动冲击、打滑或松绳、断绳事故；各个独立工作回油通道既可单独完成控制系统的恒减速制动过程，又可在同一个恒减速设定值的指令信号和同一个速度传感器所检测的速度反馈信号控制下共同控制执行元件的制动过程。当其中一条独立工作回油通道出现无输出故障时，该回油通道处于关闭状态，液压制动系统快速切换到备用回油通道，四条独立的回油通道仍可正常完成恒减速安全制动过程；当其中两条独立工作回油通道出现无输出故障时，液压制动系统快速切换到备用回油通道，三条独立的回油通道仍可正常完成恒减速安全制动过程。当其中一条独立工作回油通道出现全泄油故障、处于通路状态时，液压制动系统快速切换到备用回油通道，通过备用回油通道有效输出的补偿作用，整个控制系统仍可正常完成恒减速安全制动过程。作为优选，所述电液信号转换放大元件设为电液比例换向阀，所述电液比例换向阀根据输入电信号的正负改变阀芯运动的方向，按照输入电信号的大小成比例控制阀芯开口度。通过采用上述技术方案，所述电液比例方向阀可以根据输入电信号的正负改变阀芯运动的方向，从而改变液压油流动方向，起到换向阀的作用；可以按照输入电信号的大小成比例的控制阀芯开口度，从而达到控制液压油流量的目的，起到流量控制阀的作用。作为优选，所述备用油源设置为囊式蓄能器，所述囊式蓄能器与电液比例换向阀入口端通过液压油管路连接，所述囊式蓄能器与液压源间设有板式单向阀，板式单向阀用于补充液压油，并限定液压油流向为单一朝向囊式蓄能器。通过采用上述技术方案，囊式蓄能器作为系统的备用油源，在安全制动（包括停电）时为液压制动系统提供液压油。为保证安全制动正常启动，液压制动系统启动时将首先对囊式蓄能器工作充油。作为优选，所述工况切换装置设为三位四通电磁换向阀，所述三位四通电磁换向阀用于切换液压系统的正常工作工况与安全制动工况，所述三位四通电磁换向阀旁设用于调压的直动型溢本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多通道防冲击智能恒减速液压制动系统，其特征在于：包括恒减速液压系统、恒减速电气闭环控制系统及检测反馈装置组成的制动回路，/n所述恒减速液压系统设有数量为N+1组的独立完整的回油通道，所述N为大于等于3的正整数，各组所述回油通道并联设置，形成并联的独立制动回路，即“多通道”，且不“共输出点”，所述回油通道包括顺次连接的备用油源、电液信号转换放大元件、工况切换装置与执行元件；/n所述回油通道包括1组备用通道与N组工作通道；/n所述备用油源用于在安全制动、停电等状况时为恒减速液压系统提供液压油；/n所述电液信号转换放大元件用于对连续变化输入的电信号指令，输出流量与方向随动变化的液压油；/n所述恒减速电气闭环控制系统用于接收速度反馈信号，并将速度反馈信号与内置设定速度信号比较，根据比较结果发出控制指令至电液信号转换放大元件，经执行元件形成速度闭环控制回路；/n所述检测反馈装置用于采集提升机卷筒的速度反馈信号并将速度反馈信号反馈至各回油通道的恒减速电气闭环控制系统。/n

【技术特征摘要】
1.一种多通道防冲击智能恒减速液压制动系统，其特征在于：包括恒减速液压系统、恒减速电气闭环控制系统及检测反馈装置组成的制动回路，
所述恒减速液压系统设有数量为N+1组的独立完整的回油通道，所述N为大于等于3的正整数，各组所述回油通道并联设置，形成并联的独立制动回路，即“多通道”，且不“共输出点”，所述回油通道包括顺次连接的备用油源、电液信号转换放大元件、工况切换装置与执行元件；
所述回油通道包括1组备用通道与N组工作通道；
所述备用油源用于在安全制动、停电等状况时为恒减速液压系统提供液压油；
所述电液信号转换放大元件用于对连续变化输入的电信号指令，输出流量与方向随动变化的液压油；
所述恒减速电气闭环控制系统用于接收速度反馈信号，并将速度反馈信号与内置设定速度信号比较，根据比较结果发出控制指令至电液信号转换放大元件，经执行元件形成速度闭环控制回路；
所述检测反馈装置用于采集提升机卷筒的速度反馈信号并将速度反馈信号反馈至各回油通道的恒减速电气闭环控制系统。


2.根据权利要求1所述的一种多通道防冲击智能恒减速液压制动系统，其特征在于：所述电液信号转换放大元件设为电液比例换向阀(7)，所述电液比例换向阀(7)根据输入电信号的正负改变阀芯运动的方向，按照输入电信号的大小成比例控制阀芯开口度。


3.根据权利要求2所述的一种多通道防冲击智能恒减速液压制动系统，其特征在于：所述备用油源设置为囊式蓄能器(8)，所述囊式蓄能器(8)与电液比例换向阀(7)入口端通过液压油管路连接，所述囊式蓄能器(8)与液压源间设有板式单向阀(10)，板式单向阀(10)用于补充液压油，并限定液压油流向为单一朝向囊式...

【专利技术属性】
技术研发人员：寇子明，王真省，吴娟，谢德凌，王彦栋，张外文，张利男，
申请(专利权)人：太原理工大学，贵阳高原矿山机械股份有限公司，
类型：新型
国别省市：山西;14