CN101905838A - 龙门起重机安全保护方法与系统 - Google Patents

Abstract

龙门起重机安全保护方法，至少在负重的龙门主梁上中央以及中央至两端间的中间的二个位置设有应变传感器，以及在水平臂的下端二端垂直支承处共五个位置的设的应变传感器，应变传感器输出的应变信号对应着这五个位置的所受的应力，这五个位置的应变传感器应变值实时输出采集的应变信号，经过数据换算成应力；当对应着应力的应变传感器输出的应变信号ε≥某定值1，即系统限止动态载荷的作用；当对应着应力的应变传感器输出的应变信号ε≥某定值2时，定值2大于某定值1时，限制起重机运动；当对应着应力的应变传感器输出的应变信号ε≥某定值3时，保护动作执行机构根据上述安全保护控制信号限制起重机动作或使起重机的动作停止。

Description

龙门起重机安全保护方法与系统

技术领域

本发明涉及起重机安全保护方法与系统，尤其是龙门起重机安全保护方法与系统。

背景技术

CN200810212121.7公开一种起重机安全保护系统，包括若干传感器、控制器以及保护动作执行机构；所述传感器实时检测起重机的工作状态并传送给控制器；根据传感器的检测数据，控制器计算当前工作状态下，起重机各个特性确定的最大允许载荷；比较上述与起重机各个特性相关的最大允许载荷，取其中最小值并取预定的设计余量后，获得额定工作载荷G额定；根据传感器数据，计算获得当前的实际吊重；将实际吊重和所述额定工作载荷相比较，若超过预设的安全范围时，则所述控制器发出限制起重机向危险方向运动的安全保护控制信号；所述保护动作执行机构根据上述安全保护控制信号限制起重机向危险方向动作。但上述方法并不完全适用于龙门起重机安全保护。

CN200710015505.5一种感应式安全运行起重机，它包括起重机本体，在起重机两侧的端梁头上安装有感应式接近开关，感应式接近开关串接在起重机行走控制电路中。当轨道附近的人员靠近起重机时或两起重机靠近时，感应式接近开关得到感应信号后发生作用，将运走电路切断，立即刹车或无法起动。从而防止事故发生。

大型龙门吊(起重机)其结构由主梁和两个支腿组成，整体结构相似门型，其自重大，加上在工作状态下，可能出现的动力载荷，其负载往往可以超过额定值，传统的起重机安全保护方法局限在限载限速，无法对龙门吊实现可靠的保护功能。如果出现超载或因各种原因出现其他附加载荷情况，时常发生事故，造成的结果往往是灾难性的。龙门吊日悬臂的臂长的1/4位置和支撑的某个支撑点的受力也很大可能带来危险。尤其是龙门吊在吊件工件过程是一个动态的过程，加速与减速的过程往往产生附加冲力，附加的应力造成的结果更具危险性。

发明内容

本发明目的是提出一种自动保护龙门吊结构的安全方法及系统，能够对龙门吊进行实时监控和保护，能够最可靠的防止超载，保证设备的安全运行，尤其是在线指示负载的应力范围。在临界状态时控制加速与减速的过程，能保证龙门起重机设备的安全运行。

本发明的技术方案是：龙门起重机安全保护方法，其特征是至少在负重的龙门主梁上中央以及中央至两端间的中间的二个位置设有应变传感器，以及在水平臂的下端二端垂直支承处共五个位置的设的应变传感器，应变传感器输出的应变信号对应着这五个位置的所受的应力，这五个位置的应变传感器应变值实时输出采集的应变信号，经过数据换算成应力。

当对应着应力的应变传感器输出的应变信号ε≥某定值1，意味着龙门起重机水平臂、垂直支承处负载近似于负载平衡点，此时，此时系统给出限制动态载荷信号，荷重处在龙门吊的运动应该均匀或者限定在一定加速度以下。系统限止动态载荷的作用。

当对应着应力的应变传感器输出的应变信号ε≥某定值2时，定值2大于某定值1时，系统达到负载平衡，系统发出安全保护控制信号，即进行报警信号，限制起重机运动；

当对应着应力的应变传感器输出的应变信号ε≥某定值3时，保护动作执行机构根据上述安全保护控制信号限制起重机动作或使起重机的动作停止。

本发明的定值1至定值3是基于水平梁上的三个位置的水平臂和二端垂直支承处所受变形量应变的总输出的平均值ε≥某值作判断的。

龙门起重机水平臂是由钢材制备，在龙门起重机工作过程中，由于负载在水平臂上是变化的，在不同的负载部位或负荷条件下具有不同的应变，在上述情况下其负载应变实际上是一个变数，本发明提出的相对应变的多参量方法可以使安全性增加，

ε：应变，ΔL/L＝ε，ΔL为相对伸长或收缩(变形)，L：臂或梁或柱的长度，防止起重机以巨大的惯性冲击，可以降低起重机行走速度的方法降低惯性力。

本发明的应变变形量测量可以采用压电材料应变片，也可以采用光纤光栅传感器，二种传感器抗干扰和稳定性好，且进行应力的实时在线监测。

本发明的有益效果是：通过一种自动保护龙门吊结构的安全方法及系统，能够对龙门吊进行实时监控和保护，能够最可靠的防止超载，保证设备的安全运行，尤其是在线指示负载的应力范围。在临界状态时控制加速与减速的过程，能保证龙门起重机设备的安全运行。

附图说明

图1是本发明结构示意图

图2是本发明双路采样电路框图

图3是AD转换电路图

具体实施方式

本发明可以将定值2，作为某ε龙门起重机在额定满负载条件下的应变，定值2的确定因此可以通过各应变力在额定满负载条件下标定。取定值1＝定值2的80％，定值3＝某定值2的120％。当然视不同的龙门起重机可以取不同的定值。

设置应变ε≥定值3，则此负载最大值超过极限，此时系统给出报警，接着发出停止信号；则控制器发出限制起重机运动的安全保护控制信号，保护动作执行机构根据上述安全保护控制信号限制起重机动作或使起重机的动作停止。五个位置的所受变形量应变的输出的叠加的平均值共同给出总的应力。

本发明的装置是设有采样电路及数字信号处理板，采样电路设有双路应变片、相应的双路放大与调理电路和双路A/D转换模块，实现分两组独立的采样，独立的每路采样连接至数字信号处理板。且应变变形量测量可以采用电阻或半导体应变片，也可以采用光纤光栅传感器，二种传感器抗干扰和稳定性好，且进行应力的实时在线监测。

电阻或半导体应变片经应变片的电桥电路和调理电路驱动，经AD转换得数字信号的输出。应变片的电路可以是直流电桥式、交流电桥式或电位计式，应用最多的是交流电桥式电路并带有载波放大器的形式。采用交流电桥电路的应变仪由电桥、放大器、相敏检波器、滤波器、振荡器和电源部分组成。电桥将应变片的电阻变化转换成电压或电流信号，以便放大器放大。通常电桥由正弦振荡器供电，其频率为500赫～50千赫，较低频率的被测应变信号对较高的频率的电桥电压进行调幅，输出一个窄频带的调幅波信号。调理放大器：对电桥输出的微弱信号进行不失真的放大，并以足够的功率去推动指示器和记录器。为提高放大器的稳定性，一般采用交流载波放大器。然后经AD转换得数字信号的输出。

应变片输出按频率响应范围可分为静态应变仪、静动态应变仪、动态应变仪。静态电阻应变仪和动态电阻应变仪应用较多。贴在被测梁柱上的电阻应变计接于测量电桥上。构件受载变形时，测量电桥有电压输出，经放大器放大后由显示仪表指示出相应的应变值。进行多点测量时可配以预调平衡箱。所有测点的应变计均预先接在平衡箱各点上，然后靠开关逐点转换接入应变仪。动态电阻应变应用于测量随时间变化的动态应变，其工作频率一般在5千赫以下。它由测量电桥、放大器和滤波器等组成。为了同时测量多个动态应变的信号，应变仪一般有多个通道，每个通道测量一个动态应变信号。通过采样及数字信号处理板，可以双路应变片、放大与调理电路和A/D转换模块，能够实现分两组独立的采样，对这些信号进行实时处理，

或采用光纤光栅应变传感器，如OS310光纤光栅应变传感器，传感器基于光纤光栅匹配滤波，使解调光栅受压电陶瓷驱动，对传感光栅反射光波进行波长扫描，将应变引起的传感光栅布拉格反射波长的漂移，变为解调光栅透过的负脉冲在时域中的间隔变化。后续电路同上述。数字信号处理板的芯片可采用MELSEC系列PLC编程器。

Claims (3)

1.龙门起重机安全保护方法，其特征是至少在负重的龙门主梁上中央以及中央至两端间的中间的二个位置设有应变传感器，以及在水平臂的下端二端垂直支承处共五个位置的设的应变传感器，应变传感器输出的应变信号对应着这五个位置的所受的应力，这五个位置的应变传感器应变值实时输出采集的应变信号，经过数据换算成应力；

当对应着应力的应变传感器输出的应变信号ε≥某定值1，意味着龙门起重机水平臂、垂直支承处负载近似于负载平衡点，此时，此时系统给出限制动态载荷信号，荷重处在龙门吊的运动应该均匀或者限定在一定加速度以下，即系统限止动态载荷的作用；

当对应着应力的应变传感器输出的应变信号ε≥某定值2时，定值2大于某定值1时，系统达到负载平衡，系统发出安全保护控制信号，即进行报警信号，限制起重机运动；

当对应着应力的应变传感器输出的应变信号ε≥某定值3时，保护动作执行机构根据上述安全保护控制信号限制起重机动作或使起重机的动作停止。

2.根据权利要求1所述的龙门起重机安全保护方法，其特征是的定值1至定值3是基于水平梁上的三个位置的水平臂和二端垂直支承处所受变形量应变的总输出的平均值ε≥某值作判断的。

3.龙门起重机安全保护装置，其特征是设有采样电路及数字信号处理板，采样电路设有双路应变片、相应的双路放大与调理电路和双路A/D转换模块，实现分两组独立的采样，独立的每路采样连接至数字信号处理板。

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