CN102167259A - 起重机械载荷质量的测量方法 - Google Patents

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本发明涉及一种起重机械载荷质量的测量方法，其主要技术特点是：包括步骤1：获得如下数据并传送到微处理器内：(1)获得起重机械负载时系统输入的电能Pe和起重机械负载时的定子电流i1；(2)获得起重机械空载时输入的电能Pe(0)和起重机械空载时的定子电流i1(0)；(3)获得起重机械空载时的上升速度V0；(4)获得起重机械的起升电机的定子阻值R1；(5)获得起重机械启动时的加速度a；(6)重力加速度g的值为9.8米/秒；步骤2：按照下述数学模型计算起重机械的载荷质量：m＝[Pe-Pe(0)-3*(i1 2-i1(0)2)*R1]/[g+a]V0。本发明设计合理，原理科学可靠，工程设计实用性强，具有反应速度快、准确度高、实现方法简单、便于安装使用及适用范围广泛等特点。

Description

起重机械载荷质量的测量方法
技术领域
本发明属于起重机领域，尤其是一种起重机械载荷质量的测量方法。
背景技术
在货场、车间等场所广泛地使用起重机进行吊装货物。起重机的工作特点是启动频繁、载荷质量不确定，在工作过程中经常会出现超载运行的情况，起重机超载运行时会使起重机的部件损坏，缩短起重机的使用寿命，严重时会造成安全事故。为了防止起重机超载运行对起重机的损害，避免起重机的险兆事故，延长起重机的使用寿命，需要对起重机进行超载限制。对起重机进行超载限制方法，通常是在起重机上安装超载保护装置。
现有的超载保护装置主要采用如下两种方法实现对载荷质量的测量功能：(1)采用安装取力传感器的方法，其工作原理是：载荷引起的弹性体机械形变使固定在弹性体中的应变片发生电阻值的变化，利用应变片的阻值与载荷质量之间的函数关系进行载荷质量的测量，该方法存在的问题是：在实际应用中，取力点的选择会受到起重机结构的限制，从而使超载保护装置的测量精度和稳定性受到影响，同时安装取力传感器需要改变起重机的固有机械结构，其安装过程复杂，而且弹性体的机械磨损会导致精度下降；(2)采用测量电动机的工作电流的方法：其通过预先标定在额定载重量情况下的电流值，并用实际电流值与标定电流值进行比较，从而判断起重机是否超载，该方法存在的问题是：由于影响电动机的工作电流的因素较多，实际工作电流并不能准确反映载荷质量，从而造成测量原理不科学、载荷质量测量的准确度较低、响应时间过多造成安全隐患以及必须使用标准砝码校准带来的安装繁琐等问题。综上所述，现有的载荷质量测量方法存在测量精度低、反应速度慢、安装使用复杂及适用范围窄等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、测量精度高、准确度可靠、反应速度快、便于安装使用且适用范围广泛的起重机械载荷质量的测量方法。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种起重机械载荷质量的测量方法，包括如下步骤：
步骤1：获得如下数据并传送到微处理器内：
(1)通过测量起重机械负载上行时起升电机的三相电压、三相电流及其相互关系获得起重机械负载时系统输入的电能Pe和起重机械负载时的定子电流i1；
(2)获得起重机械空载时输入的电能Pe(0)和起重机械空载时的定子电流i1(0)；
(3)获得起重机械空载时的上升速度V0；
(4)获得起重机械的起升电机的定子阻值R1；
(5)获得起重机械启动时的加速度a；
(6)重力加速度g的值为9.8米/秒；
步骤2：按照下述数学模型计算起重机械的载荷质量：
m＝[Pe-Pe(0)-3*(i1 2-i1(0)2)*R1]/[g+a]V0
式中：Pe为起重机械负载时系统输入的电能；Pe(0)为起重机械空载时输入的电能；i1为起重机械负载时的定子电流；i1(0)为起重机械空载时的定子电流；R1为起重机械的起升电机的定子阻值；V0为起重机械空载时的上升速度；g为重力加速度；a为起重机械启动时的加速度。
而且，所述步骤2，在起重机械启动时的加速度a《重力加速度g时，认为a＝0，这时按照如下数学模型计算起重机械的载荷质量：
m＝[Pe-Pe(0)-3*(i1 2-i1(0)2)*R1]/gV0。
而且，所述步骤1中起重机械空载时输入的电能Pe(0)和起重机械空载时的定子电流i1(0)是通过起重机空载上行标定获得。
而且，所述步骤1中起重机械空载时的上升速度V0是通过起升电机的铭牌数据获得。
而且，所述步骤1中起重机械的起升电机的定子阻值R1是通过起升电机的型式实验数据或仪表测量获得。
而且，所述步骤1中起重机械启动时的加速度a是通过测量转子电流频率获得。
而且，所述步骤2后还包括微处理器对载荷质量的分析和处理步骤，当发生超载时进行报警提示和控制处理。
而且，所述步骤2后还包括微处理器对载荷质量的记录步骤。
本发明的优点和积极效果是：
1、本测量方法通过测量起升电机的三相电压电流及其相互关系、采用起重机空载上行标定、起升电机的铭牌数据、起升电机的型式实验数据或仪表测量的方法获取必要的参数，并按照能量守恒定律来建立一计算数学模型从而实现对载荷质量的准确测量，计算原理科学可靠，工程设计实用性强，具有反应速度快、准确度高、适用范围广泛、不受起重机的结构限制等特点。
2、本测量方法通过微处理器即可实现对载荷质量的测量，而不需使用任何取力机械装置、也不需要实际产品形态，可广泛应用于如下起重机械的电器设备中：起重量限制器、工作指示器、数据记录仪、变频器、配电箱(柜)等，具有集成性能好、易于实现等特点。
3、本测量方法通过微处理器还可以对起重机的负载情况做历史数据记录，进而分析起重机械系统的使用状况，可以全面保护起重机的运行安全。
附图说明
图1是本发明所使用的测量电路方框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述。
一种起重机械载荷质量的测量方法，可以在如图1所示的测量电路上实现。该测量电路由微处理器、电流采样模块、电压采样模块、报警模块、输入模块及电器控制箱连接构成，输入模块与微处理器的I/O接口相连接用于参数设置、修正和标定等操作；电压采样模块的一端与三相电源相连接用于测量三相电压，另一端与微处理器的I/O接口相连接，电流采样模块与电动机相连接，另一端与微处理器的I/O接口相连接，电流采样模块及电压采样模块分别采集的三相电流和三相电压信号并将其转换为数字信号送入微处理器中，微处理器通过内置的测量处理软件对采集的三相电压及三相电流数据以及输入模块输入的各种参数进行处理，微处理器通过I/O接口与报警模块及电器控制箱相连接，对于超载的情况将进行报警并通过电器控制箱切断上升电源。
一种起重机械载荷质量的测量方法是通过如下步骤实现的：
步骤1：获得如下数据并传送到微处理器内：
(1)通过测量起重机械负载上行时起升电机的三相电压、三相电流及其相互关系获得起重机械负载时系统输入的电能Pe和起重机械负载时的定子电流i1；
(2)通过起重机空载上行标定获得起重机械空载时输入的电能Pe(0)和起重机械空载时的定子电流i1(0)；
(3)过起升电机的铭牌数据获得起重机械空载时的上升速度V0；
(4)通过起升电机的型式实验数据或仪表测量获得起重机械的起升电机的定子阻值R1；
(5)通过测量转子电流频率获得起重机械启动时的加速度a；
(6)重力加速度g的值为9.8米/秒；
步骤2：微处理器按照下述数学模型计算起重机械的载荷质量：
m＝[Pe-Pe(0)-3*(i1 2-i1(0)2)*R1]/[g+a]V0
式中：Pe为起重机械负载时系统输入的电能；Pe(0)为起重机械空载时输入的电能；i1为起重机械负载时的定子电流；i1(0)为起重机械空载时的定子电流；R1为起重机械的起升电机的定子阻值；V0为起重机械空载时的上升速度；g为重力加速度；a为起重机械启动时的加速度。
微处理器对计算后的载荷质量还可以进行分析和处理步骤，当发生超载情况时，及时发出报警信息以及通过电器控制箱对起重机的运行状况进行控制，实现对起重设备的保护功能。
微处理器还可以对计算的载荷质量进行实时记录，进而分析起重机的使用状况，可以全面保护起重机的运行安全。
在特定条件下，起重机械启动时的加速度a《重力加速度g时，可以认为a＝0，因此，上述计算起重机械的载荷质量的数学模型可以简化为：
m＝[Pe-Pe(0)-3*(i1 2-i1(0)2)*R1]/gV0
在这种条件下，可以更简便地计算起重机械载荷质量。
本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式中所述的实施例。凡是根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种起重机械载荷质量的测量方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：获得如下数据并传送到微处理器内：
(1)通过测量起重机械负载上行时起升电机的三相电压、三相电流及其相互关系获得起重机械负载时系统输入的电能Pe和起重机械负载时的定子电流i1；
(2)获得起重机械空载时输入的电能Pe(0)和起重机械空载时的定子电流i1(0)；
(3)获得起重机械空载时的上升速度V0；
(4)获得起重机械的起升电机的定子阻值R1；
(5)获得起重机械启动时的加速度a；
(6)重力加速度g的值为9.8米/秒；
步骤2：按照下述数学模型计算起重机械的载荷质量：
m＝[Pe-Pe(0)-3*(i1 2-i1(0)2)*R1]/[g+a]V0
式中：Pe为起重机械负载时系统输入的电能；Pe(0)为起重机械空载时输入的电能；i1为起重机械负载时的定子电流；i1(0)为起重机械空载时的定子电流；R1为起重机械的起升电机的定子阻值；V0为起重机械空载时的上升速度；g为重力加速度；a为起重机械启动时的加速度。
2.根据权利要求1所述的起重机械载荷质量的测量方法，其特征在于：所述步骤2，在起重机械启动时的加速度a《重力加速度g时，认为a＝0，这时按照如下数学模型计算起重机械的载荷质量：
m＝[Pe-Pe(0)-3*(i1 2-i1(0)2)*R1]/gV0。
3.根据权利要求1或2所述的起重机械载荷质量的测量方法，其特征在于：所述步骤1中起重机械空载时输入的电能Pe(0)和起重机械空载时的定子电流i1(0)是通过起重机空载上行标定获得。
4.根据权利要求1或2所述的起重机械载荷质量的测量方法，其特征在于：所述步骤1中起重机械空载时的上升速度V0是通过起升电机的铭牌数据获得。
5.根据权利要求1或2所述的起重机械载荷质量的测量方法，其特征在于：所述步骤1中起重机械的起升电机的定子阻值R1是通过起升电机的型式实验数据或仪表测量获得。
6.根据权利要求1或2所述的起重机械载荷质量的测量方法，其特征在于：所述步骤1中起重机械启动时的加速度a是通过测量转子电流频率获得。
7.根据权利要求1或2所述的起重机械载荷质量的测量方法，其特征在于：所述步骤2后还包括微处理器对载荷质量的分析和处理步骤，当发生超载时进行报警提示和控制处理。
8.根据权利要求7所述的起重机械载荷质量的测量方法，其特征在于：所述步骤2后还包括微处理器对载荷质量的记录步骤。
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