CN102298113B - 一种起重机械超速保护开关检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

一种起重机械超速保护开关检测装置及检测方法，该装置包括测试台架、联接器和转速信号采集与控制系统组成。它利用测试台架固定调速电动机，安装超速保护开关。联接器将调速电动机输出轴和超速保护开关输入轴连接，实现同步回转运动。控制系统接收并处理转速传感器采集的超速保护开关转速信号和超速保护开关触头动作信号，实现超速保护开关动作转速整定值检测，为检测人员判定超速保护开关装置是否合格提供实际数据。本发明装置结构简单，检测操作方便。

Description

一种起重机械超速保护开关检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及一种起重机械超速保护开关检测装置及检测方法，属于特种设备检验检测领域。 

背景技术

起重机械属于特种设备，为保证其安全运行，国家规定必须对起重机械进行定期检验。在起重机械的起升和变幅机构中，由于机械或电气故障导致重物快速自由下降或变幅机构超速运行，将会损坏设备甚至造成事故。为保证起重机械安全运行，在起重机设计规范GB3811-2008和特种设备安全技术规范TSG Q7016-2008有关规定中，都有对超速保护装置检查的要求。其中TSG Q7016-2008《起重机械安装改造重大维修监督检验规则》规范对于门座起重机的起升机构和变幅机构、用于吊运熔融金属的桥式起重机起升机构，当采用可控硅定子调压、涡流制动器、能耗制动、可控硅供电、直流机组供电调速以及其他由于调速可能造成超速的，要求检查是否有超速保护装置。 

目前，针对以超速保护开关作为超速保护装置的起重机，实际检验主要检查超速保护开关是否设置和其整定值。根据设计资料和现场检查设置情况，根据系统检查超速保护开关动作转速整定值是否与设计资料要求相一致。具体检验方法为：1）查看电气控制线路图，超速时，电动机能断电，制动器能自动制动。2）断开电气联锁触电，起升机构电动机应不能启动。从上述论述中可知，超速保护的检验规则仅对电气控制（线路）系统进行查看确认，并未论及检验和实际使用过程中当电动机真正发生超速时，超速保护开关实现安全保护能否动作或发生动作转速是否符合要求，从而留下安全隐患。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种起重机械超速保护开关检测装置及检测方法， 对起重机械超速保护开关动作转速整定值检测，供检测人员判定超速保护开关合格性。 

本发明采取的技术方案是：一种起重机械超速保护开关检测装置，包括测试台架，联接器，转速信号采集与控制系统，所述测试台架由底座、以及底座上设有的螺栓和螺母组成，底座上设有横截面为等腰梯形的卡槽，所述底座上设有槽孔； 

所述联接器由第一平键、联接轴套和第二平键组成，所述联接轴套设有与第一平键和第二平键相配合的键槽，所述联接轴套内设有轴孔；

所述转速信号采集与控制系统由磁钢、转速传感器、转速信号输出线、触头动作信号输出线和微处理器控制电路组成，所述转速信号输出线一端和转速传感器连接，另一端和微处理器控制电路连接，触头动作信号输出线一端和微处理器控制电路连接。

所述槽孔为两个，沿底座轴线对称分布。 

所述微处理器控制电路设有转速信号输入接口、触头动作接口。 

所述微处理器控制电路包括微处理器U1、微处理器U1工作和复位电路、转速信号处理电路、转速显示驱动电路、超速保护开关触头动作监测电路和报警电路，实现超速保护开关整定值检测。 

所述微处理器控制电路的转速显示驱动电路驱动液晶显示器LCD工作，显示超速保护开关转速。

所述微处理器控制电路设计中包括超速保护开关触头动作监测电路，监测超速保护开关触头动作信号。 

一种起重机械超速保护开关检测方法，由以下步骤构成： 

步骤一：水平放置好测试台架的底座和调速电动机；

步骤二：将调速电动机输出轴轴向键槽调整到合适位置，安装第二平键，连接联接轴套；

步骤三：安装超速保护开关，将超速保护开关输入轴轴向键槽调整到合适位置，安装第一平键，并和联接轴套连接；

步骤四：调整使调速电动机输出轴和超速保护开关输入轴同步回转运动平稳可靠，固定调速电动机；

步骤五：在超速保护开关的输入轴安装磁钢，转速传感器与磁钢对应安装；

步骤六：转速信号输出线一端和转速传感器连接，另一端和微处理器控制电路的转速信号输入接口连接；触头动作信号输出线一端和超速保护开关触头连接，另一端和微处理器控制电路的超速保护开关触头动作接口连接；

步骤七：改变调速电动机的输出转速，触发超速保护开关触头动作，读取超速保护开关动作转速整定值；

步骤八：根据检测规范，判断超速保护开关整定值合理性，从而判定超速保护开关合格性。

本发明一种起重机械超速保护开关检测装置及检测方法，基于以下原理：起重机超速保护开关是一种机械控制开关，用来限制电动机等被控制机械最高转速。一般情况下超速开关直接与调速电动机轴相连，工作速度与电动机转速相同，一旦电动机超速，超速保护开关触头动作，快速断开主控制电路，保证起重机安全运行。因此，本发明利用调速电动机触发超速保护开关触头动作，测量触头动作瞬间超速保护开关的转速，即超速保护开关动作转速整定值，进而供检测人员判定超速保护开关合格性。 

本发明提供了一种起重机械超速保护开关检测装置，该装置有测试台架、联接器和转速采集与控制系统组成。利用测试台架固定调速电动机，安装超速保护开关。联接器将调速电动机输出轴和超速保护开关输入轴连接，实现同步回转运动。转速采集与控制系统接收并处理转速传感器采集的超速保护开关转速信号和超速保护开关触头动作信号，实现超速保护开关动作转速整定值检测，为检测人员判定超速保护开关装置是否合格提供实际数据。 

超速保护开关紧压放在底座横截面呈等腰梯形的卡槽内，利用底座槽孔、螺栓和螺母，对称布置，使调速电动机固定。由于底座槽孔长度较长，调速电动机固定位置可以方便根据超速保护开关安装而改变。 

联接器由两个平键和联接轴套组成。一个平键和调速电动机输出轴连接，另一个平键和超速保护开关输入轴连接，同时配合带轴孔的联接轴套，实现调速电动机输出轴和超速保护开关输入轴联接，传递同步回转运动。因此，利用调速电动机，可以调节超速保护开关工作转速。 

磁钢贴在超速保护开关输入轴上，使其安装可靠，回转运动过程中不掉落。转速传感器采用开关型霍尔传感器，与磁钢对应安装好。当磁钢从侧面滑近正对开关型霍尔传感器时，开关型霍尔传感器输出低电平；当磁钢滑离时，开关型霍尔传感器输出高电平。高低电平变化，形成脉冲，可作为转速信号。连接转速传感器的转速信号输出线接入微处理器控制电路一个接口，传送采集的转速信号。连接超速保护开关触头的触头动作信号输出线接入微处理器控制电路另一接口，传送超速保护开关触头动作信号。微处器理控制电路采用单片机作为微处理器，控制实现超速保护开关动作转速整定值检测。采用液晶显示器LCD实时显示超速保护开关运行转速值。 

本发明装置结构简单，快速直观，可直接读取检测结果，解决了当前实际起重机械超速保护开关检验留下的安全隐患问题，对起重机械安全运行具有实际意义。本发明检测方法检测操作方便，检测结果定量客观，可广泛应用于起重机超速保护开关整定值检测，具有社会推广价值和经济效益。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明： 

图1是本发明装置安装结构图；

图2是本发明装置带卡槽、槽孔的底座结构图；

图3是本发明装置联接器结构图；

图4是本发明装置联接轴套结构图；

图5为图4的A-A向视图；

图6是超速保护开关工作电路接入示意图； 

图7是本发明装置微处理器控制电路图。

具体实施方式

如图1所示，本发明一种起重机械超速保护开关检测装置，由底座1、转速传感器3、螺栓4、螺母5、调速电动机6、磁钢7、联接器8、转速信号输出线9、触头动作信号输出线10、微处器理控制电路11、第一平键12、联接轴套13、第二平键14组成，超速保护开关2是起重机械的超速保护装置，为待检测对象。 

如图2所示，底座1设有两横截面呈等腰梯形的卡槽17，超速保护开关2压紧放在卡槽17内，完成安装。所述底座1上设有槽孔18，由于底座的槽孔18长度较长，调速电动机6固定位置可以方便根据超速保护开关2安装而改变。 

如图3、图4、图5所示，联接器8由第一平键12、联接轴套13和第二平键14组成，其中第一平键12和超速保护开关2输入轴连接，第二平键14和调速电动机6输出轴连接。根据第一平键12和超速保护开关2输入轴连接；调速电动机6输出轴和第二平键14连接，特别设计了联接轴套13。联接轴套13内表面设计了配合第一平键12和第二平键14的键槽，配合超速保护开关2输入轴和调速电动机6输出轴的轴孔19。 

联接轴套13、第一平键12和超速保护开关2输入轴配合，可以实现超速保护开关2输入轴与联接轴套13之间的轴向固定；联接轴套13、第二平键14和调速电动机6配合，可以实现调速电机6输出轴与联接轴套13之间的轴向固定。利用第一平键12、联接轴套13和第二平键14可将调速电动机6输出轴和超速保护开关2输入轴连接在一起，实现同步回转运动。 

如图6所示，当超速保护开关2工作转速小于设计动作转速整定值（超速保护开关铭牌规定最大动作转速）时，超速保护开关2的触头L1，L2始终闭合，触头L3，L4始终断开接入起重机控制电路中。当超速保护开关2工作转速等于或大于设计动作转速整定值时，超速保护开关2的触头L1，L2断开，触头L3，L4闭合接入起重机控制电路中。因此，将触发超速保护开关2常闭触头L1，L2和常开触头L3，L4瞬间换接称为超速保护开关2触头动作，此时超速保护开关2的转速为超速保护开关2动作转速整定值。 

如图7所示，微处理器控制电路包括微处理器U1、微处理器U1工作和复位电路、转速信号处理电路、转速显示驱动电路、超速保护开关2触头动作监测电路和报警电路，共同实现超速保护开关整定值检测。 

如图7所示，微处理器U1工作电路和复位电路，保证微处理器U1正常处理控制数据及复位工作。转速信号处理电路处理转速传感器采集的转速信号，并传送给微处理器U1。转速显示驱动电路驱动液晶显示器LCD工作，使液晶显示器LCD实时显示超速保护开关2工作转速。超速保护开关2触头动作监测电路，监测超速保护开关2触头动作信号，并传送给微处理器U1。报警电路提示超速保护开关触头动作且转速达到整定值。 

如图7所示，微处理器U1、微处理器工作和复位电路。微处理器U1的P1.1端连接与非门芯片74LS14另一端，接受处理的脉冲转速信号。微处理器U1的 端接5V VCC电源电压，VCC端接5V VCC电源电压，GND端与地连接。微处理器工作电路包括电容C1、电容C2和晶振Y1，保证微处理器U1正常处理和控制工作。电容C1一端接地，另一端连接晶振Y1的一端，并共与微处理器U1的XTAL1端连接。电容C2一端接地，另一端连接晶振Y1的另一端，并共与微处理器U2的XTAL2端连接。微处理器复位电路包括复位开关S1,电阻R6，电阻R7和电解电容C3，实现微处理器U1的复位功能。复位开关S1一端接5V VCC电源电压，另一端与电阻R6相连，电阻R6的另一端与微处理器U1的RST端连接。电解电容一端接5V VCC电源电压，另一端与微处理器U1的RST端连接。电阻R7一端与与微处理器U1的RST端连接，另一端与地连接。按下复位开关S1，微处理器U1将复位。上电时，微处理器U1也会复位。 

如图7所示，转速信号处理电路包括转速信号输入接口15，其包括三个端口，端口1与地连接，端口2接收转速信号输出线9转速信号，端口3接5V VCC电源电压。连接转速传感器3的转速信号输出线9接入转速信号输入接口15，将采集的转速信号送入后续电路处理。转速信号处理电路还包括电阻R1,R2，R3,三极管Q1,与非门芯片74LS14。电阻R1一端接入5V VCC电源电压，另一端连接转速信号输出接口15的端口2,电阻R2的一端连接转速信号输出接口16的端口2，另一端连接三极管Q1基极端，三极管Q1发射极端与地连接，三极管Q1集电极端连接电阻R3的一端，电阻R3另一端接5V VCC电源电压，与非门芯片74LS14一端连接电阻R3，另一端接入微处理器U1的P1.1端。在超速保护开关2输入轴回转过程中，当磁钢7从侧面滑近正对转速传感器3时，转速传感器3输出低电平，三极管Q1截止，经过与非门芯片74LS14反相整形处理，微处理器U1接收低电平；当磁钢7滑离时，转速传感器3输出高电平，三极管Q1导通，经过与非门芯片74LS14反相整形处理，微处理器U1接收高电平。因此，超速保护开关2工作时，高低电平变化，微处理器U1将接收变化的转速脉冲信号。 

如图7所示，转速显示驱动电路包括排阻R10，液晶显示器LCD，滑动变阻R8，电阻R9。排阻R10公共端连接5V VCC电源电压，另外端口依次连接微处理器U1的P0.0、P0.1、P0.2、P0.3、P0.4、P0.5、P0.6、P0.7端。液晶LCD的引脚1接地，引脚2接5V VCC电源电压，引脚3连接滑动变阻R8的一端，滑动变阻R8另一端接地，引脚4、5、6依次连接微处理器U1的P2.7、P2.6、P2.5端，引脚7、8、9、10、11、12、13、14依次连接微处理器U1的P0.0、P0.1、P0.2、P0.4、P0.5、P0.6、P0.7端，引脚15与电阻R9的一端连接，电阻R9的另一端接5V VCC电源电压，引脚16与地连接。微处理器U1对转速信号处理，计算超速保护开关2回转运行转速，送入液晶显示器LCD显示，可直接方便读取超速保护开关2工作转速。 

如图7所示，超速保护开关2触头动作监测电路包括超速保护开关触头动作接口16，电阻R4。超速保护开关触头动作接口16包括端口3和端口4，端口3连接超速保护开关2的触头L3，并与地连接，端口4连接超速保护开关2的触头L4，并与微处理器U1的P3.2端相连，电阻R4一端连接微处理器U1的P3.2端，另一端接5V VCC电源电压。由于触头动作信号输出线10和超速保护开关触头动作接口16连接，一旦超速保护开关2触头动作信号产生，会立即送给微处理器U1处理。 

如图7所示，报警电路包括电阻R5，三极管Q2，报警器Alarm。电阻R5的一端与微处理器U1的P3.1端相连，另一端连接三极管Q2的基极端，三极管Q2的集电极端与地连接，三极管Q2的发射极端连接报警器Alarm的一端，报警器Alarm另一端接5V VCC电源电压。一旦超速保护开关2触头动作信号产生，微处理器U1控制使报警器Alarm发出报警声，提示超速保护开关2动作且转速达到整定值。 

本发明检测方法如下： 

水平放置好测试台架的底座1，调速电动机6。

调整使调速电动机6输出轴周向键槽位置合适，安装第二平键14，连接联接轴套13。 

安装超速保护开关2，将超速保护开关2输入轴轴向键槽调整到合适位置，安装第一平键12，并和联接轴套13连接。 

调整使调速电动机6输出轴和超速保护开关2输入轴同步回转运动平稳可靠，将调速电动机6固定。 

安装一片磁钢7在超速保护开关2输入轴，使其安装可靠，回转过程中不掉落，转速传感器3与之对应安装，使用时手持。 

转速信号输出线9一端和转速传感器3连接，另一端和微处理器控制电路11的转速信号输入接口15连接。触头动作信号输出线10一端和超速保护开关2触头的L3，L4连接，另一端和微处理器控制电路11的超速保护开关触头动作接口16连接。 

改变调速电动机6输出转速，触发超速保护开关2触头动作，直接观察读取液晶显示器上的转速值，即为超速保护开关2动作转速整定值。 

根据设计规范GB3811-2008有关规定：对于重要的、负载超速会引起危险的起升机构和非平衡式变幅机构，应设置超速开关，超速开关的整定值取决于控制系统性能和额定下降速度，通常为额定下降速度的1.25~1.4倍。同时结合实际起重机超速保护开关2铭牌参数，判断超速保护开关2动作整定值合理性，从而判定超速保护开关2有效性。 

Claims (7)

1.一种起重机械超速保护开关检测装置，包括测试台架，联接器（8），转速信号采集与控制系统，所述测试台架由底座（1）、以及底座（1）上设有的螺栓（4）和螺母（5）组成，其特征在于：底座（1）上设有横截面为等腰梯形的卡槽（17），所述底座（1）上设有槽孔（18）；

所述联接器（8）由第一平键（12）、联接轴套（13）和第二平键（14）组成，所述联接轴套（13）设有与第一平键（12）和第二平键（14）相配合的键槽，所述联接轴套（13）内设有轴孔（19）；

所述转速信号采集与控制系统由磁钢（7）、转速传感器（3）、转速信号输出线（9）、触头动作信号输出线（10）和微处理器控制电路（11）组成，所述转速信号输出线（9）一端和转速传感器（3）连接，另一端和微处理器控制电路（11）连接，触头动作信号输出线（10）一端和微处理器控制电路（11）连接。

2.根据权利要求1所述一种起重机械超速保护开关检测装置，其特征在于：所述槽孔（18）为两个，沿底座（1）轴线对称分布。

3.根据权利要求1所述一种起重机械超速保护开关检测装置，其特征在于：所述微处理器控制电路（11）设有转速信号输入接口（15）、触头动作接口（16）。

4.根据权利要求1或3所述一种起重机械超速保护开关检测装置，其特征在于：所述微处理器控制电路（11）包括微处理器U1、微处理器U1工作和复位电路、转速信号处理电路、转速显示驱动电路、超速保护开关（2）触头动作监测电路和报警电路，实现超速保护开关（2）整定值检测。

5.根据权利要求1或3所述一种起重机械超速保护开关检测装置，其特征在于：所述微处理器控制电路（11）的转速显示驱动电路驱动液晶显示器LCD工作，显示超速保护开关(2)转速。

6.根据权利要求1或3所述一种起重机械超速保护开关检测装置，其特征在于：所述微处理器控制电路（11）设计中包括超速保护开关（2）触头动作监测电路，监测超速保护开关（2）触头动作信号。

7.一种起重机械超速保护开关检测方法，其特征在于由以下步骤构成：

步骤一：水平放置好测试台架的底座（1）和调速电动机（6）；

步骤二：将调速电动机（6）输出轴轴向键槽调整到合适位置，安装第二平键（14），连接联接轴套（13）；

步骤三：安装超速保护开关（2），将超速保护开关（2）输入轴轴向键槽调整到合适位置，安装第一平键（12），并和联接轴套（13）连接；

步骤四：调整使调速电动机（6）输出轴和超速保护开关（2）输入轴同步回转运动平稳可靠，固定调速电动机（6）；

步骤五：在超速保护开关（2）的输入轴安装磁钢（7），转速传感器（3）与磁钢（7）对应安装；

步骤六：转速信号输出线（9）一端和转速传感器（3）连接，另一端和微处理器控制电路（11）的转速信号输入接口（15）连接；触头动作信号输出线（10）一端和超速保护开关（3）触头连接，另一端和微处理器控制电路（11）的超速保护开关触头动作接口（16）连接；

步骤七：改变调速电动机（6）的输出转速，触发超速保护开关触头动作，读取超速保护开关（2）动作转速整定值；

步骤八：根据检测规范，判断超速保护开关（2）动作转速整定值合理性，从而判定超速保护开关（2）合格性。

Images