CN103776625B - 用于检测伸缩机构驱动装置负载故障的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于检测伸缩机构驱动装置负载故障的方法及系统。本发明的方法包括：向左变频器以及右变频器发送动作指令信号；采集所述左变频器的输出扭矩以及所述右变频器的输出扭矩；以及计算所述左变频器的输出扭矩以及所述右变频器的输出扭矩的差值率，并将所述差值率输出和显示。本发明通过比较左负载驱动的左变频器和右负载驱动的右变频器的输出扭矩来判断装船机伸缩机构驱动装置中是否有负载发生故障，在判断有故障发生时可以发出报警和停止伸缩动作的指令，提高了伸缩机构的操作的安全性。

Description

用于检测伸缩机构驱动装置负载故障的方法及系统

技术领域

本发明涉及故障检测领域，更具体地，涉及一种用于检测伸缩机构驱动装置负载故障的方法及系统。

背景技术

伸缩机构是装船机中的重要组件，大部分港口的装船机伸缩机构均采用两台变频器驱动两套负载的驱动方式。然而按照目前的设计方式，伸缩机构上没有报警装置，当左负载驱动或右负载驱动的其中之一有部件发生故障后再次做伸缩动作时，将只靠另一套负载驱动来承担重量，从而导致另一套负载驱动的部件也发生故障，甚至会导致负载轴断裂，装船机臂架坠海的重大事故，不仅会造成设备的损坏，更会导致人员伤亡。

发明内容

本发明的目的在于针对目前装船机伸缩机构无报警的缺点，提供一种用于检测伸缩机构驱动装置中的负载发生故障的方法及系统，可以在伸缩机构驱动装置中有负载部件发生故障时及时报警和停止操作，避免进一步事故的发生。

根据本发明的一个方面，提供一种用于检测伸缩机构驱动装置负载故障的方法，包括：向左变频器以及右变频器发送动作指令信号；采集所述左变频器的输出扭矩以及所述右变频器的输出扭矩；以及计算所述左变频器的输出扭矩以及所述右变频器的输出扭矩的差值率，并将所述差值率输出和显示。

优选地，所述差值率可以满足以下公式：

当T₁≥T₂时，

当T₁＜T₂时，

其中，T₁为所述左变频器的输出扭矩，T₂为所述右变频器的输出扭矩，n为所述差值率。

优选地，该方法还可以包括在所述差值率大于预定误差率临界值时报警和/或发送停止伸缩指令。

优选地，所述预定误差率临界值可以为0.05-0.2。

根据本发明的另一个方面，提供一种用于检测伸缩机构驱动装置负载故障的系统，包括：信号采集装置，用于采集所述左变频器和所述右变频器的输出扭矩；控制装置，用于向所述信号采集装置发出采集变频器输出扭矩的指令，并计算所述左变频器的输出扭矩以及所述右变频器的输出扭矩的差值率；以及显示装置，用于对所述差值率输出并显示。

优选地，所述差值率可以满足以下公式：

当T₁≥T₂时，

当T₁＜T₂时，

其中，T₁为所述左变频器的输出扭矩，T₂为所述右变频器的输出扭矩，n为所述差值率。

优选地，该系统还可以包括：报警装置，用于在所述差值率大于预定误差率临界值时发出报警；以及信号输出装置，用于在所述差值率大于预定误差率临界值时发出停止伸缩指令。

优选地，所述预定误差率临界值可以为0.05-0.2。

本发明提供的用于检测伸缩机构驱动装置负载故障的方法及系统可以通过比较左负载驱动的左变频器和右负载驱动的右变频器的输出扭矩来判断装船机伸缩机构驱动装置中是否有负载发生故障，并且在判断有故障发生时可以发出报警和停止伸缩动作的指令，能够有效预防由一套负载驱动的部件发生故障导致另外一套负载驱动也发生故障的事故，提高了伸缩机构的操作的安全性。

附图说明

图1是装船机伸缩机构驱动装置的示意图；

图2是根据本发明的用于检测伸缩机构驱动装置中的负载发生故障的方法的流程图；

图3是根据本发明的用于检测伸缩机构驱动装置负载故障的系统的结构示意图。

附图标记说明

10信号采集装置11电机

12电机输出轴13联轴节

14减速机输入轴15减速机

16减速机输出轴17齿轮

18齿轮19齿轮轴

20控制装置30显示装置

110驱动齿柱111驱动齿轮

具体实施方式

下面参考附图详细描述本发明。

图1是装船机伸缩机构驱动装置的示意图。其中，该装船机伸缩机构驱动装置由彼此对称的左负载驱动和右负载驱动组成。左负载驱动和右负载驱动中的电机11、电机输出轴12、联轴节13、减速机输入轴14、减速机15、减速机输出轴16、齿轮17、齿轮18、齿轮轴19以及驱动齿轮111安装在主臂架上；驱动齿柱110安装在伸缩臂架上。所述电机11带动驱动齿轮111来驱动所述驱动齿柱110，并且由所述驱动齿柱110带动伸缩臂架做伸缩。

左负载驱动和右负载驱动中的电机11通过电缆分别与位于电气室中的左变频器和右变频器连接，左变频器和右变频器分别用于驱动左负载驱动和右负载驱动中的电机11。电机输出轴12、联轴节13、减速机输入轴14、减速机15、减速机输出轴16、齿轮17以及齿轮轴19均为易损坏部件，当左负载驱动或右负载驱动中有上述部件损坏时，该左负载驱动或右负载驱动失效，相应的变频器的输出扭矩也会小于正常工作时的输出扭矩。极端的情况为左负载驱动或右负载驱动其中之一发生断轴，该负载驱动的变频器的输出扭矩为零，而另一套负载驱动的变频器的输出扭矩增大一倍。

本发明通过比较左负载驱动的左变频器和右负载驱动的右变频器的输出扭矩来判断装船机伸缩机构是否有负载驱动发生故障。

如图2所示，根据本发明实施方式的用于检测伸缩机构驱动装置负载故障的方法包括：向左变频器以及右变频器发送动作指令信号S1；采集所述左变频器的输出扭矩以及所述右变频器的输出扭矩S2；以及计算所述左变频器的输出扭矩以及所述右变频器的输出扭矩的差值率S3，并将所述差值率输出和显示S4。

作为一个实施例，港口装船机伸缩机构的操作人员使用操作手柄向控制装置发送动作指令信号，该动作指令信号可以是代表方向的数字信号和代表速度的模拟信号。控制装置通过数字量输入模块和模拟量输入模块从操作手柄接收动作指令信号，并通过数字量输出模块、模拟量输出模块向左变频器和右变频器发出动作指令信号。

作为一个实施例，所述左变频器的输出扭矩以及所述右变频器的输出扭矩可通过公式（1）来计算：

$T=9550\frac{i^{2}r}{n}---\left(1\right)$

其中，T代表变频器输出扭矩；i代表变频器输出电流，可由变频器内部的测量装置测得并传送至控制装置，或者由与变频器集成的控制装置直接测得；r代表变频器的电阻，为已知常数，可从变频器生产厂家获得；以及n代表变频器的转速，可由变频器内部的测量装置测得并传送至控制装置，或者由与变频器集成的控制装置直接测得。

根据本发明的优选实施方式，所述差值率可以满足以下公式（2）：

当T₁≥T₂时，

当T₁＜T₂时，（2）

其中，T₁为所述左变频器的输出扭矩，T₂为所述右变频器的输出扭矩，n为所述差值率。

根据本发明的优选实施方式，用于检测伸缩机构驱动装置中的负载发生故障的方法还可以包括在所述差值率大于预定误差率临界值时报警和/或发送停止伸缩指令。

港口装船机伸缩机构的操作人员可以实时地监控输出显示的所述差值率，根据经验判断伸缩机构驱动装置的负载是否发生了故障，但由于港口工作环境复杂以及并非所有操作人员均具有丰富的经验，会有发生故障却没有被操作人员及时发现的情况发生。

因此，可以在控制装置中预先设置预定误差临界值，当输出的差值率大于所述预定误差率临界值时，表明伸缩机构驱动装置中有负载处于非正常工作状态，控制单元可以发送报警信号来提醒操作人员和/或发送停止伸缩指令来自动的强制停止伸缩机构的运行。

优选地，所述预定误差率临界值可以为0.05-0.2。其中，将所述预定误差临界值设置为0.1为最佳实施方式。

本发明还提供一种用于检测伸缩机构驱动装置负载故障的系统，该系统包括：信号采集装置10，用于采集所述左变频器和所述右变频器的输出扭矩；控制装置20，用于向所述信号采集装置10发出采集变频器输出扭矩的指令，并计算所述左变频器的输出扭矩以及所述右变频器的输出扭矩的差值率；以及显示装置30，用于对所述差值率输出并显示。

所述信号采集装置10可以是安装在变频器内部的能够测量电流值、电压值和转速的传感器。所述控制装置20可以例如是可编程控制单元，通过有线或无线的方式与所述信号采集装置10和所述显示装置30通信，接收采集到的电流值和转速等信息以及将计算出的所述差值率发送给显示装置30。所述显示装置30可以是单独的显示器，也可以是位于操作手柄上的显示器，以便操作人员随时监控所述差值率。

根据本发明的优选实施方式，所述差值率可以满足以下公式：

当T₁≥T₂时，

当T₁＜T₂时，

其中，T₁为所述左变频器的输出扭矩，T₂为所述右变频器的输出扭矩，n为所述差值率。

根据本发明的优选实施方式，该系统还可以包括：报警装置，用于在所述差值率大于预定误差率临界值时发出报警。此外，还可包括信号输出装置，用于在所述差值率大于预定误差率临界值时发出停止伸缩指令。

其中，所述报警装置可以是声音报警器，用来在所述差值率大于预定误差率临界值时发出蜂鸣来提示操作人员；也可以与所述显示装置相集成，用来在所述差值率大于预定误差率临界值时以闪烁方式显示所述差值率。

优选地，所述预定误差率临界值可以为0.05-0.2。其中，将所述预定误差临界值设置为0.1为最佳实施方式。

本发明提供的用于检测伸缩机构驱动装置负载故障的方法及系统可以通过比较左负载驱动的左变频器和右负载驱动的右变频器的输出扭矩来判断装船机伸缩机构驱动装置中是否有负载发生故障，并且在判断有故障发生时可以发出报警和停止伸缩动作的指令，提高了伸缩机构的操作的安全性。在一套负载驱动的部件发生故障时通过及时停止伸缩机构工作，能够有效预防由一套负载驱动的部件发生故障导致另外一套负载驱动也发生故障的事故。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (6)

1.一种用于检测伸缩机构驱动装置负载故障的方法，其特征在于，该方法包括：

向左变频器以及右变频器发送动作指令信号；

采集所述左变频器的输出扭矩以及所述右变频器的输出扭矩；

计算所述左变频器的输出扭矩以及所述右变频器的输出扭矩的差值率，并将所述差值率输出和显示；

在所述差值率大于预定误差率临界值时发出报警信息；以及

在所述差值率大于预定误差率临界值时发送停止伸缩指令。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述差值率满足以下公式：

当T₁≥T₂时，

当T₁＜T₂时，

其中，T₁为所述左变频器的输出扭矩，T₂为所述右变频器的输出扭矩，n为所述差值率。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定误差率临界值为0.05-0.2。

4.一种用于检测伸缩机构驱动装置负载故障的系统，该系统包括：

信号采集装置，用于采集左变频器和右变频器的输出扭矩；

控制装置，用于向所述信号采集装置发出采集变频器输出扭矩的指令，并计算所述左变频器的输出扭矩以及所述右变频器的输出扭矩的差值率；

显示装置，用于对所述差值率输出并显示；

报警装置，用于在所述差值率大于预定误差率临界值时发出报警；以及

信号输出装置，用于在所述差值率大于预定误差率临界值时发出停止伸缩指令。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述差值率满足以下公式：

当T₁≥T₂时，

当T₁＜T₂时，

其中，T₁为所述左变频器的输出扭矩，T₂为所述右变频器的输出扭矩，n为所述差值率。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述预定误差率临界值为0.05-0.2。