CN102390787B - 自顶升塔式起重机顶升保护装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自顶升塔式起重机顶升保护装置及其控制方法。包括爬爪监测装置、顶升横梁监测装置和控制报警装置，所述的爬爪监测装置有两套，每套爬爪监测装置分别设置在每个爬爪以及与该爬爪对应的套架上，所述的顶升横梁监测装置有两套，分别设置在顶升横梁的两端，爬爪监测装置和顶升横梁监测装置均与控制报警装置连接，控制报警装置与顶升油缸连接。本发明所述的爬爪监测装置监测爬爪工作时是否卡进踏步中，顶升横梁监测装置监测顶升横梁是否工作到位，若上述两个监测装置发现存在危险动作，则触发控制报警装置停止危险动作并发出声光报警。本发明能保证塔机顶升过程安全可靠。

Description

自顶升塔式起重机顶升保护装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种塔式起重机顶升过程中的安全保护装置，尤其是一种自顶升塔式起重机顶升保护装置及其控制方法。

背景技术

自顶升塔式起重机的顶升过程为：拆除塔机上部（吊臂、平衡臂、塔顶、上下回转支座、套架等）与标准节连接的高强度螺栓（或销轴），将顶升横梁卡入标准节踏步之内，自顶升油缸伸出一个运动行程后，将套架爬爪卡入标准节踏步之内，收缩顶升油缸，完成一个顶升行程。第一个顶升行程完成后将顶升横梁再次放入标准节另一对踏步之内，进行第二次顶升行程，并将标准节引进，完成标准节的一次加节（不同的塔机顶升行程的次数不同，但原理一样）。重复多次的顶升作业可以使塔机升高到工作高度，从而满足工地吊重、搬运作业要求。在塔机顶升作业中，塔机上部与标准节的连接已经拆除，其重量则由顶升油缸横梁或套架爬爪来承受，从而支撑整个塔机的上部。塔机上部相对顶升油缸横梁或爬爪保持平衡臂和吊臂的两侧平衡，保证套架相对标准节四边间隙的均匀，从而确保塔机上部的垂直度。在整个顶升过程中，塔机上部的重量要么是由顶升横梁承受，要么由爬爪来承受，所以说顶升横梁或爬爪卡的是否到位，套架是否存在偏斜，是顶升作业的最关键工作，也是顶升作业是否安全最重要的环节，而在现有的塔机中，顶升作业顶升横梁、爬爪是否卡到位，塔机上部是否存在倾斜，完全靠工人的眼睛观察，没有任何的保护装置，所以在塔机自顶升过程中很容易出现事故。近几年频繁发生的塔机倒塌事故也说明了这一点，在发生倒塌的事故中，造成多人死亡的，绝大多数发生在塔机自顶升过程中，因顶升横梁或爬爪没有卡到位倒塌而酿成惨剧。

专利号为“201020198676.3”，专利名称为“塔机顶升机构遥控装置”的中国专利中公开了一种塔机顶升机构的遥控装置,它包括外套架平台、发射机和接收机。该专利中公开的技术方案总的说来是提供了一种可实现自动控制的用于塔机顶升的装置，并没有涉及到关于检测顶升过程中顶升横梁和爬爪是否工作到位正常等相关内容，因此还是无法解决因为顶升横梁和爬爪工作不到位引起的安全问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中的不足而提供一种能保证顶升过程安全可靠的自顶升塔式起重机顶升保护装置。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：该自顶升塔式起重机顶升保护装置，其特征在于：包括爬爪监测装置、顶升横梁监测装置和控制报警装置，所述的爬爪监测装置有两套，每套爬爪监测装置分别设置在每个爬爪以及与该爬爪对应的套架上，所述的顶升横梁监测装置有两套，分别设置在顶升横梁的两端，爬爪监测装置和顶升横梁监测装置均与控制报警装置连接，控制报警装置与顶升油缸连接。本发明所述的爬爪监测装置监测爬爪工作时是否卡进踏步中，顶升横梁监测装置监测顶升横梁是否工作到位，若上述两个监测装置发现存在危险动作，则触发控制报警装置停止危险动作并发出声光报警。

本发明所述所述的一套爬爪监测装置中包括第一安装支座、第一接近开关、第二安装支座、第二接近开关和感应块，第二安装支座焊接在爬爪一端，第二接近开关固定在第二安装支座上，爬爪另一端固定有感应块，第一安装支座焊接在套架上，第一接近开关固定在第一安装支座上，第一接近开关的位置与感应块位置对应，第二接近开关感应与标准节之间的间隙，第一接近开关感应与爬爪上的感应块的距离。本发明所述的爬爪监测装置一是测量爬爪与标准节主弦杆之间的距离，二是测量爬爪是否受力，从而保证爬爪工作正常。

本发明所述的一套顶升横梁监测装置包括顶升接近开关、顶升安装支座和顶升感应块，顶升感应块焊接在塔式起重机标准节每个踏步上侧的主弦杆上，顶升安装支座焊接在顶升横梁一端的上表面，顶升接近开关固定在顶升安装支座上，所述的顶升接近开关感应与顶升感应块之间的距离。

本发明还提供一种自顶升塔式起重机顶升保护装置的控制方法：所述的控制报警装置包括液压站控制系统、可编程控制器、中间继电器组和声光报警器，可编程控制器，中间继电器组，声光报警器安装在液压站控制系统中，其各部分之间采用电连接，通过爬爪监测装置中的接近开关感应爬爪的位置和受力情况，通过顶升横梁监测装置中的接近开关感应顶升横梁的位置，并将所有接近开关感应到的信号传输给可编程控制器，可编程控制器判断接收到的信号后通过中间继电器组启动声光报警器并停止顶升油缸的动作。

本发明所述的液压站控制系统中，采用三位四通电磁阀控制顶升油缸伸缩，能自动复位的两位控制手动操作手柄分别与套架顶中间继电器和套架降中间继电器线圈相连，油缸伸电磁阀电与中间继电器常开、常闭触点电连接，油缸缩电磁阀与中间继电器常开、常闭触点电连接，声光报警器与三个常开触点并联接入上述回路，爬爪监测装置和顶升横梁监测装置中的所有接近开关与可编程控制器输入点连接，可编程控制器的输出点分别与三个中间继电器连接，这三个中间继电器与上述三个常开触点一一对应。

本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明所述的爬爪监测装置分两部分，一是测量爬爪与标准节之间的间隙，从而确保爬爪在踏步平面内；二是测量爬爪是否已经受力。上述第一部分功能由第二安装支座和第二接近开关完成，通过调整第二接近开关，确定第二接近开关感应爬爪与标准节之间的距离，从而可以判断爬爪是否在可以卡入踏步的平面内。上述第二部分功能由第一安装支座、第一接近开关（也可以采用称重传感器，实现爬爪受力大小的显示及判断）、感应块完成，当爬爪被搁住时，爬爪翻转使得感应块接近第一接近开关使其动作，从而确定爬爪是否受力。当上述两部分监测都通过时，说明爬爪已经卡到位。本发明所述的顶升横梁监测装置，当顶升横梁卡入踏步中时，调整顶升接近开关，使顶升接近开关感应到顶升感应块，从而确定顶升横梁是否已经卡入踏步。无论是爬爪监测装置还是顶升横梁监测装置中任一环节没有到位，都会通过液压站控制系统停止顶升油缸的动作，同时激发控制报警装置中的声光报警器，发出连续的声光报警，提醒操作人员。本发明弥补现在顶升过程中没有任何安全保护装置的空白，在塔机顶升过程中，当塔机顶升横梁或爬爪存在不到位时，本发明能使塔机不允许进行顶升作业，同时发出声光报警，提醒顶升作业人员，检查爬爪、顶升横梁，从而保证顶升作业的安全。

附图说明

图1为本发明爬爪监测装置结构示意图。

图2为本发明顶升横梁监测装置结构示意图。

图3为本发明的控制原理图。

具体实施方式

参见图1-图2，本发明包括爬爪监测装置、顶升横梁监测装置和控制报警装置。爬爪监测装置和顶升横梁监测装置都设置有两套，爬爪监测装置分别监测两只爬爪，顶升横梁监测装置分别监测顶升横梁两端的卡爪，控制报警装置实现顶升作业相应动作的停止及报警提示。

一套爬爪监测装置包括第一安装支座4、第一接近开关5、第二安装支座7、第二接近开关8和感应块6，第二安装支座7焊接在爬爪9一端，第二接近开关8固定在第二安装支座7的安装孔内，两侧用螺母拧紧，爬爪9另一端固定有感应块6，第一安装支座4焊接在套架3上，第一接近开关5固定在第一安装支座7的安装孔内，两侧用螺母拧紧。第一接近开关5的位置与感应块6位置对应。当爬爪9正确卡入标准节踏步2，并承受塔机上部重量时，第二接近开关8可以感应爬爪9与标准节主弦杆1之间的间隙，第一接近开关5与感应块6判断爬爪是否已经受力。这是一套爬爪监测装置的安装，另一套爬爪监测装置相同。

爬爪监测装置的调整（参见图1）：在塔机初始安装过程中，套架安装好后，需要调整套架导轮间隙，保证套架立杆（主弦杆）与标准节主弦杆各侧间隙的相同。在套架导轮间隙调整好后，调整爬爪监测装置。一是将套架爬爪9摆到卡入踏步2的状态，如图1所示，将第二接近开关8两侧螺母松开，调整第二接近开关8位置，使之正好能够感应出标准节主弦杆1位置，即当第二接近开关8动作时，拧紧两侧螺母。二是第一接近开关5两侧螺母松开，调整第一接近开关5位置，当第一接近开关5感应出感应块6并动作时，拧紧两侧螺母。每个爬爪9都有爬爪监测装置，应对每侧的爬爪监测装置分别进行调整。

顶升横梁监测装置安装（参见图2）：一是在标准节每个踏步上侧主弦杆14上焊接顶升感应块15，二是将安装支座12焊接到顶升横梁11一端的上表面；三是将顶升接近开关13安装在安装支座12的安装孔内，拧紧两侧螺母。这是一端顶升横梁监测装置的安装，另一端相同。

顶升横梁监测装置调整：将顶升横梁11卡入踏步16之内，使之成为正常顶升作业状态，调整顶升接近开关13，与顶升感应块15形成作用，顶升接近开关13动作即可。 

参见图3，控制报警系统包括液压站控制系统，可编程控制器、中间继电器和声光报警器。可编程控制器，中间继电器，声光报警器安装在液压站控制系统中，其各部分之间通过外部电线进行连接，实现各部分之间的有机结合，完成联动保护动作。液压站控制系统中，采用三位四通电磁阀A控制顶升油缸伸缩，油缸伸电磁阀为YV1，油缸缩电磁阀为YV2，操作手柄B采用能自动复位的两位控制手动操作手柄，分别与套架顶中间继电器KA1和套架降中间继电器KA2线圈相连。一路常开触点ka1经常闭触点ka3、ka5与油缸伸电磁阀YV1相连，常开触点ka1另一路与可编程控制器PLC的X6相连。一路常开触点ka2经常闭触点ka4与油缸缩电磁阀YV2相连，常开触点ka2另一路与可编程控制器PLC的X7相连。声光报警器FMQ与常开触点ka3、ka4、ka5并联回路相连。顶升横梁监测装置的顶升接近开关C1、C2，爬爪监测装置的第一接近开关、第二接近开关C3、C4、C5、C6分别与可编程控制器PLC的输入点X0~X5相连。可编程控制器PLC的输出点Y0~Y3分别与中间继电器KA3、KA4、KA5相连，中间继电器KA3、KA4、KA5分别与常开触点ka3、ka4、ka5一一对应。

在塔机顶升过程中，会呈现出多种不同的状态，当出现以下状态时，顶升作业将会出现危险，发生事故，所以当出现下述状态时，自顶升塔式起重机顶升保护装置起作用，控制报警系统发出声光报警提醒操作人员并停止相应的顶升动作。

1、顶升作业首个顶升行程。当塔机上部与标准节连接螺栓（或销轴）被拆除，吊臂与平衡臂相对与顶升油缸已经找平时，顶升作业准备完成，进行顶升作业的首个顶升行程。此时，爬爪没有卡入标准节踏步，主要的危险因素来至顶升横梁两侧是否已经准确的卡入标准节踏步。当顶升横梁卡入标准节踏步，顶升横梁监测装置顶升接近开关检测与感应块之间的距离，如果顶升横梁准确的卡在标准节踏步中，则顶升接近开关C1、C2能够同时感应到感应块的存在并动作，同时将动作情况传递给可编程控制器。当操作操作手柄至升位时，套架顶中间继电器KA1动作，常开触点ka1闭合，输入PLC输入点X6，与C1、C1输入点进行比对，同时套架顶中间继电器KA1带动油缸伸电磁阀YV1动作，实现顶升油缸的伸出动作，完成首个顶升行程。当C1、C2两只顶升接近开关中有任何一只没有感应到感应块时，则逻辑程序动作,使得中间继电器KA3动作，切断油缸伸电磁阀回路，阻止顶升行程作业，同时常开触点ka3闭合，报警装置报警，提醒操作人员进行检查。此时顶升油缸可以收缩，方便顶升横梁的重新调整。

2、完成首个顶升行程，顶升油缸收缩，准备第二顶升行程。此时顶升横梁正卡在标准节踏步之中，由于完成一次的标准节顶升加节需要多个顶升行程，在进行第二个顶升行程前，需要将爬爪卡入标准节踏步，使爬爪承受塔机上部的受力，从而释放出顶升横梁进行第二个顶升行程的作业。为了能使爬爪卡入标准节踏步，顶升油缸需要进行收缩动作，使塔机上部整体下降，从而使爬爪卡入标准节踏步。在此过程中，由一个受力由顶升横梁转换为爬爪的过程，当爬爪四个接近开关分别感应到标准节主弦杆和爬爪感应块时，C3、C4、C5、C6及常开触点ka2信号输入PLC，当五个条件都满足时，顶升油缸继续收缩，释放顶升横梁，从而进行第二次顶升行程作业，当期间爬爪的四个接近开关有任何一个没有到位，则逻辑程序动作,使得中间继电器KA5动作，切断油缸收缩电磁阀回路，阻止油缸的收缩作业，同时常开触点ka5闭合，报警装置报警，提醒操作人员检查爬爪的位置，顶升横梁继续承受塔机上部的重量。此时顶升油缸不允许下降，但可以上升，方便爬爪位置的调整。

3、爬爪全部卡入踏步，顶升横梁进行第二个行程的顶升。当爬爪准确卡进标准节踏步后，继续收缩油缸，可以使顶升横梁从标准节踏步中脱出，从而进行第二个顶升行程。本过程与第一种情况类似，当顶升横梁没有准确的卡入标准节踏步时，则逻辑程序动作,使得中间继电器KA4动作，切断油缸伸电磁阀回路，阻止顶升行程作业，同时常开触点ka4闭合，报警装置报警，提醒操作人员进行检查，防止顶升横梁单边受力，并发出声光报警提醒操作人员检查横梁。此时顶升油缸可以收缩，方便顶升横梁的重新调整。

本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种自顶升塔式起重机顶升保护装置，其特征在于：包括爬爪监测装置、顶升横梁监测装置和控制报警装置，所述的爬爪监测装置有两套，每套爬爪监测装置分别设置在每个爬爪以及与该爬爪对应的套架上，所述的顶升横梁监测装置有两套，分别设置在顶升横梁的两端，爬爪监测装置和顶升横梁监测装置均与控制报警装置连接，控制报警装置与顶升油缸连接。

2.根据权利要求1所述的自顶升塔式起重机顶升保护装置，其特征在于：所述的每套爬爪监测装置中包括第一安装支座、第一接近开关、第二安装支座、第二接近开关和感应块，第二安装支座焊接在爬爪一端，第二接近开关固定在第二安装支座上，爬爪另一端固定有感应块，第一安装支座焊接在套架上，第一接近开关固定在第一安装支座上，第一接近开关的位置与感应块位置对应，第二接近开关感应与标准节之间的间隙，第一接近开关感应与爬爪上的感应块的距离。

3.根据权利要求1所述的自顶升塔式起重机顶升保护装置，其特征在于：所述的每套顶升横梁监测装置包括顶升接近开关、顶升安装支座和顶升感应块，顶升感应块焊接在塔式起重机标准节每个踏步上侧的主弦杆上，顶升安装支座焊接在顶升横梁一端的上表面，顶升接近开关固定在顶升安装支座上，所述的顶升接近开关感应与顶升感应块之间的距离。

4.根据权利要求1所述的自顶升塔式起重机顶升保护装置的控制方法，其特征在于：所述的控制报警装置包括液压站控制系统、可编程控制器、中间继电器组和声光报警器，可编程控制器，中间继电器组，声光报警器安装在液压站控制系统中，控制报警装置上述各部分之间采用电连接，通过爬爪监测装置中的接近开关感应爬爪的位置和受力情况，通过顶升横梁监测装置中的接近开关感应顶升横梁的位置，并将所有接近开关感应到的信号传输给可编程控制器，可编程控制器判断接收到的信号后通过中间继电器组启动声光报警器并停止顶升油缸的动作。

5.根据权利要求4所述的自顶升塔式起重机顶升保护装置的控制方法，其特征在于：所述的液压站控制系统中，采用三位四通电磁阀控制顶升油缸伸缩，能自动复位的两位控制手动操作手柄分别与套架顶中间继电器和套架降中间继电器线圈相连，油缸伸电磁阀与可编程控制器电连接，油缸缩电磁阀与可编程控制器电连接，声光报警器与三个常开触点并联接入上述回路，爬爪监测装置和顶升横梁监测装置中的所有接近开关与可编程控制器输入点连接，可编程控制器的输出点分别与三个中间继电器连接，这三个中间继电器与上述三个常开触点一一对应。

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