[发明专利]一种起重机驱动机构的转轴保护系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及起重机械领域，尤其涉及一种起重机驱动机构的转轴保护系统及方法。 

背景技术

    核燃料装卸贮存系统在核电站大修期间负责核燃料组件的起吊、转运，其中起重机是其必不可少的作业设备，在起重机的安全防护方面需要有驱动机构的断轴事故防护以防发生断轴事故，断轴事故主要是指高速运行的转子，在轴的薄弱环节因裂纹扩展或过载塑性失稳，使轴突然折断或转子飞逸的严重事故，一旦发生断轴事故将直接影响核安全，因此断轴检测技术在预防核燃料事故、保证核安全方面起着十分重要的作用。 

如图1所示，现有技术中起重机驱动机构采用的转轴保护系统一般是在驱动机构的高速端（电机）和低速端（卷筒）均安装了一个编码器，在驱动机构工作过程中，高速端编码器检测得到电机转速，低速端编码器检测得到卷筒转速，将卷筒转速除以电机转速的比值与齿轮箱的固定传动比进行比较，若该比值与传动比差距超过一定限额，即判断为出现了断轴事故，立即控制刹车装置进行刹车，以避免出现更严重的事故。现有技术中在实际应用过程中，存在下列诸多缺点： 

1、成本高，现有技术中需要两套编码器分别安装在驱动机构高速端和低速端；

2、可靠性差，由于电机转速非常高，高速端编码器损坏的几率较高；

3、准确度较低，由于是比对转速，受瞬间状态影响较大，有时会出现误判。

现有技术中的断轴保护系统由于存在诸多缺点，特别是不能适用于与核安全直接相关而对安全级别有着严格要求的核相关设备中，因此需要开发一种更为先进的断轴检测技术。 

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提高断轴事故检测和保护的可靠性及准确度，提供一种起重机驱动机构的转轴保护系统及方法。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 

本发明提供一种起重机驱动机构的转轴保护系统，所述起重机驱动机构包括伺服驱动器、受所述伺服驱动器控制的伺服电机、由所述伺服电机驱动的齿轮箱和卷筒，所述齿轮箱将所述伺服电机提供的动力传递至所述卷筒带动所述卷筒转动，其特征在于，所述转轴保护系统包括与所述伺服驱动器通讯连接并设定有警戒值C的控制器、与所述控制器通讯连接的位移测量装置、以及与所述控制器连接并由所述控制器控制对所述卷筒进行制动的刹车装置；其中，

所述控制器从所述伺服驱动器获得伺服电机的转动速度信息，根据该转动速度信息和所述齿轮箱的传动比计算得到所述卷筒的转轴的转动速度，根据所述卷筒的转轴的转动速度计算所述卷筒的转轴在一个时间间隔t1内的理论运行行程A；

所述位移测量用于记录所述卷筒的转轴的行程，所述控制器采集所述位移测量装置在所述时间间隔t1开始时刻和结束时刻的行程输出差值作为所述卷筒的转轴的实际运行行程B；

所述控制器比较理论运行行程A与实际运行行程B，当其差值的绝对值Δ偏离预设定的所述警戒值C时，所述控制器判断设备出现事故，并控制刹车装置制动。

具体地，所述刹车装置安装在所述卷筒上。 

具体地，所述位移测量装置是编码器。 

具体地，所述控制器为可编程控制器。 

进一步地，还包括至少一个受所述控制器控制的指示灯，当出现断轴事故时，所述控制器点亮该指示灯。 

进一步地，还包括受所述控制器控制的警报器，当出现断轴事故时，所述控制器控制该警报器发出警报音。 

本发明还提供一种起重机驱动机构的转轴保护方法，所述起重机驱动机构包括伺服驱动器、受伺服驱动器控制的伺服电机、伺服电机驱动的齿轮箱和卷筒，齿轮箱将电机提供的动力传递至卷筒带动卷筒转动，其特征在于，所述方法包括下列步骤： 

S1：根据所述伺服电机的速度信息和所述齿轮箱的传动比，处理得到在一个时间间隔t1内所述卷筒的转轴的理论运行行程A；

S2：采集处理在时间间隔t1的开始时刻和结束时刻，所述卷筒的转轴行程数据之差，得到所述时间间隔t1内卷筒的转轴的实际运行行程B；

S3：判断理论运行行程A和实际运行行程B差值的绝对值是否偏离预设定的警戒值C，如果偏离则发出刹车指令，否则返回步骤S1。

具体地，在所述步骤S1中，从所述伺服驱动器中获得所述伺服电机的转速信息；并将所述转速信息乘以传动比得到所述卷筒的转轴转速，并对该转轴转速在所述时间间隔t1内进行积分，得到时间间隔t1内所述卷筒的转轴的所述理论运行行程A。