[发明专利]一种升船机承船厢水深自适应紧急制动系统及方法

权利要求书

1.一种升船机承船厢水深自适应紧急制动系统，其特征在于：它包括用于提供液压动力的电动泵组(7)，电动泵组(7)的出油口通过第一单向阀(15)与单向滤油阀组(11)相连；单向滤油阀组(11)的出口通过第二单向阀(21)并联有第一电磁换向阀(3)和第二电磁换向阀(6)，第二电磁换向阀(6)上串联有调速阀(20)，调速阀(20)的出口并联有第三电磁换向阀(4)和比例溢流阀(2)；第一电磁换向阀(3)和第三电磁换向阀(4)的另一端与工作制动器(1)相连；所述工作制动器(1)和油箱(19)之间安装有第四电磁换向阀(5)；还包括用于控制系统的PLC控制器(22)。

2.根据权利要求1所述的一种升船机承船厢水深自适应紧急制动系统，其特征在于：所述电动泵组(7)的进油口通过滤油器(14)与油箱(19)相连通。

3.根据权利要求2所述的一种升船机承船厢水深自适应紧急制动系统，其特征在于：包括手动泵油系统，所述手动泵油系统包括手动泵组(8)，手动泵组(8)的进油口与油箱(19)相连通，手动泵组(8)的出油口通过第三单向阀(16)与单向滤油阀组(11)相连。

4.根据权利要求1所述的一种升船机承船厢水深自适应紧急制动系统，其特征在于：所述单向滤油阀组(11)和第二单向阀(21)之间安装有用于控制系统压力的溢流阀(12)。

5.根据权利要求1所述的一种升船机承船厢水深自适应紧急制动系统，其特征在于：所述第二单向阀(21)和第一电磁换向阀(3)之间的管路上依次安装有蓄能器(10)、压力表(13)和第一压力传感器(17)。

6.根据权利要求5所述的一种升船机承船厢水深自适应紧急制动系统，其特征在于：所述第二单向阀(21)和第一电磁换向阀(3)之间的管路上安装有工作溢流阀(9)。

7.根据权利要求1所述的一种升船机承船厢水深自适应紧急制动系统，其特征在于：所述工作制动器(1)和第四电磁换向阀(5)之间安装有第二压力传感器(18)。

8.权利要求1-7任意一项所述一种升船机承船厢水深自适应紧急制动系统的运行控制方法，其特征在于：

正常运行情况下：

工作制动器(1)接收驱动系统的松闸指令，第一电磁换向阀(3)和第四电磁换向阀(5)相继得电，压力油进入工作制动器(1)有杆腔，克服弹簧阻力打开工作制动器，承船厢启动运行；

承船厢需要停止时，先由变频器控制驱动电机减速，接近零速时，第一电磁换向阀(3)和第四电磁换向阀(5)失电，工作制动器通过第四电磁换向阀(5)泄压关闭；

紧急制动情况下：

承船厢运行过程中发生停电或变频器、驱动电机故障时，电气制动失效，紧急制动启动，此时第一电磁换向阀(3)失电，第三电磁换向阀(4)、第四电磁换向阀(5)和第二电磁换向阀(6)接通，比例溢流阀(2)按PLC控制器(22)给定电流调压运行，实现工作制动器的柔性制动效果。

9.根据权利要求8所述一种升船机承船厢水深自适应紧急制动系统的运行控制方法，其特征在于：

紧急制动情况下，所述比例溢流阀(2)的具体控制过程为：PLC控制器(22)接收驱动系统发出的紧急制动指令后，同步读取承船厢的误载水深和运行方向参数，通过计算判断，给定比例溢流阀(2)的输入电流，进而控制工作制动器有杆腔油压，调定工作制动器(1)的输出转矩，保证按设计要求的加速度制动停车。

10.根据权利要求9所述一种升船机承船厢水深自适应紧急制动系统的运行控制方法，其特征在于：

比例溢流阀(2)的输入电流具体计算方法为：

根据升船机的设计运行要求，当升船机驱动系统发生断电或严重电气故障时，所有驱动电机退出运行，制动系统实施紧急制动；

紧急制动过程中，工作制动器所承担的载荷为驱动系统的惯性力和不平衡载荷，制动力矩来自工作制动器自身产生的弹簧力，两者的相互作用决定加速度的大小；

驱动系统的惯性力M_I主要包括驱动机构旋转部分的转动惯量、承船厢及平衡重升降运行的惯性力矩；不平衡载荷包括承船厢误载水深载荷M_L、系统摩擦阻力及钢丝绳僵性阻力M_Z，当要求转动加速度值确定后，驱动系统的惯性力M_I、系统摩擦阻力及钢丝绳僵性阻力M_Z一般按固定值加以考虑，理想制动力矩只跟随承船厢误载水深载荷M_L变化；承船厢误载水深载荷M_L的大小与方向具备随机性，可能与承船厢运行方向一致，也可能相反；紧急制动的计算制动力矩与承船厢误载水深关系见下式：

式中：

M_WB：单个工作制动器制动力；

M_I：驱动系统惯性力折算到电机轴的等效力矩；

M_z：系统摩擦阻力及钢丝绳僵性阻力折算到电机轴的等效力矩；

M_L：承船厢误载水深折算到电机轴上的等效力矩，误载水深载荷方向与承船厢运行方向一致时，取“+”，相反时，取“-”；

n：承船厢工作制动器配置数量；

式(1)中误载水深等效力矩M_L计算如下：

G_L：误载水深折算水体重量绝对值；

R_G：承船厢驱动齿轮半径；

i_G：承船厢驱动齿轮折算到电机轴的传动比；

制动器电控系统的PLC控制器(22)接收升船机主控制系统发送的紧急制动命令、承船厢当前水位以及运行方向，通过公式(1)、(2)计算出适合加速度下的理想制动力矩，再根据制动器的结构参数计算出液压系统控制压力，结合电流-压力曲线给定比例溢流阀(2)输入电流。