CN104261257B - 塔式起重机调速方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种塔式起重机调速方法、装置及系统，其中，该停车控制方法包括：根据实时检测的手柄档位与用于表征塔式起重机速度的参量，判断塔式起重机是否处于反档状态；在确定所述塔式起重机处于反档状态后，根据所述实时检测的手柄档位确定输出至变频电机的直流电压值，以使得所述变频电机输出用于制动力矩的涡流电流值；根据所述实时检测的手柄档位控制所述表征塔式起重机速度的参量的变化。本发明提供的塔式起重机调速方法、装置及系统能实现塔式起重机反档停车控制。

Description

塔式起重机调速方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及一种塔式起重机领域，特别涉及一种塔式起重机调速方法及系统。

背景技术

现有塔式起重机回转机构的调速方式一般包括：双速电机+液力耦合器组成的拖动系统、绕线电机+涡流制动器组成的拖动系统以及变频+涡流调速组成的拖动系统等。其中，绕线电机+涡流制动器是利用减小电动力矩的原理减速，效果十分有限；双速电机+液力耦合器是利用电机变级和打反挡的方法实现减速停车，就位冲击较大，常造成传动轴及减速器的损伤；变频+涡流调速是一个较好的拖动方式，加减速比较平稳，能按要求输出相应的电动力矩，且一般能够根据不同的回转速度档位，给回转电机的涡流制动器施加不同的直流电压值，以缓冲回转在换挡时的冲击。

上述调速方式中，变频+涡流调速的方式应用较为广泛。但是，现有变频+涡流调速的方式需要操作者设定不同的回转速度档位，进而给回转电机的涡流制动器施加不同的直流电压值实现停车；在操作手对各档位不熟悉的情况下，难以快速有效地停车。

故，亟待提出一种塔式起重机调速系统，以在利用变频+涡流调速的塔式起重机中实现根据操作者的操作体验及使用习惯实现快速有效地停车。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种塔式起重机调速方法、装置及系统，以实现反档停车。

一方面，本发明提供了一种塔式起重机调速方法，包括：步骤A：根据实时检测的手柄档位与用于表征塔式起重机速度的参量，判断塔式起重机是否处于反档状态；步骤B：在确定所述塔式起重机处于反档状态后，根据所述实时检测的手柄档位确定输出至变频电机的直流电压值，以使得所述变频电机输出用于制动力矩的涡流电流值；步骤C：根据所述实时检测的手柄档位控制所述表征塔式起重机速度的参量的变化。

进一步地，所述表征塔式起重机速度的参量为回转调速曲线中的速度向量；所述步骤C包括：控制所述速度向量按照预存的归零速度曲线递减输出。

进一步地，所述表征塔式起重机速度的参量为变频器输出的用于表征回转速度向量的频率或电流；所述的步骤C包括：发出速度归零的控制指令至所述变频器，以使得所述变频器按照内部存储的曲线控制所述频率或电流的输出直至所述塔式起重机速度归零。

进一步地，在执行所述步骤B之后还包括：接收所述变频电机的涡流电流值，并建立所述直流电压值与所述变频电机的涡流电流值的对应关系。

进一步地，所述步骤B包括：在确定所述塔式起重机处于反档状态后，再判断反档状态是否有效，在确定所述塔式起重机的反档状态有效后，控制所述直流电压按步长线性增加到与所述实时检测的手柄档位对应的目标值；每一手柄档位对应的目标值预先存储。

进一步地，在执行所述步骤C之后，还包括：根据所述用于表征塔式起重机速度的参量确定所述塔式起重机速度小于第一预设阈值时，以及在所述变频电机的涡流电流值小于第二预设阈值时，控制输出用于提示反挡松手的信息。

进一步地，在执行所述步骤A之前还包括：是否有用于表征选择变频反档的指示信息；在确定有所述指示信息后，再执行所述步骤A。

另一方面，本发明提供了一种塔式起重机调速装置，包括：判断单元，用于根据实时检测的手柄档位与用于表征塔式起重机速度的参量，判断塔式起重机是否处于反档状态；控制单元，用于在所述判断单元确定所述塔式起重机处于反档状态后，根据所述实时检测的手柄档位确定输出至所述变频电机的直流电压值，以使得所述变频电机输出用于制动力矩的涡流电流值；并根据所述实时检测的手柄档位控制所述表征塔式起重机速度的参量的变化。

再一方面，本发明提供了一种塔式起重机调速系统，包括：变频器及变频电机；所述塔式起重机调速系统还包括所述的塔式起重机调速装置，所述塔式起重机调速装置与所述变频器及所述变频电机均信号连接。

进一步地，所述塔式起重机调速系统还包括电流传感器，用于感测所述涡流电流值，并将所述涡流电流值输送至所述塔式起重机调速装置；或者，所述塔式起重机调速装置包括电流反馈接口，用于感测所述涡流电流值；和/或；所述塔式起重机调速系统还包括测速传感器，用于实时感测所述变频电机的实际速度，并将所述变频电机的实际速度输送至所述塔式起重机调速装置；和/或；所述塔式起重机调速系统还包括显示器，用于显示所述塔式起重机调速装置发送的用于表征选择变频反档的指示信息和/或预设的各手柄档位对应的目标值。

本发明塔式起重机调速方法、装置及系统通过根据实时检测的手柄档位确定输出至变频电机的直流电压值及控制所述表征塔式起重机速度的参量的变化，实现塔式起重机调速，能有效克服现有塔式起重机不能通过打反挡实现停车的不足，为塔式起重机操作者提供了一种新型的操作方法。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的塔式起重机调速方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的塔式起重机调速系统的结构框图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

方法实施例

图1为本发明实施例提供的塔式起重机调速方法的流程图；如图1所示，本实施例塔式起重机调速方法可以包括如下步骤：

S10：判断是否有用于表征选择变频反档的指示信息；该指示信息表征操作者选择了“变频反档”，即允许变频反档停车操作；

S11：在确定有所述指示信息后，根据实时检测的手柄档位与用于表征塔式起重机速度的参量，判断塔式起重机是否处于反档状态；

具体操作时，有两种方式实现调速，第一种是回转调速曲线由控制器(中央处理器)输出，变频器仅作为配合执行装置，此种方式中所述表征塔式起重机速度的参量为控制器输出的回转调速曲线中的速度向量，具体可结合实际检测的手柄档位与控制器输出的回转调速曲线判断出反挡状态；如若在回转正向2挡时快速打反挡，实测档位为反档档位，但速度变化滞后，未减小到一个近0速度(一般速度只有在低于一个近0速度时更换方向)，与实际检测的档位对应的速度变化情况不符，此时可判断为反挡操作；第二种是：控制器(中央处理器)发出控制指令，变频器响应控制指令并按内部预置曲线输出，此方式中所述表征塔式起重机速度的参量为变频器输出的用于表征回转速度向量的频率或电流，具体可以根据实际检测的档位与从变频器读取的频率或电流等可表征速度的向量相结合判断出反挡状态；

S10及S11保证了在操作方式选择“变频反挡”时才进行反挡判断，进而进行后续的反档停车操作；若无该指示信息，则不进行反档状态的判断，进而也不执行反档停车的功能；

S12：优选地，为避免在高速时打反挡引起制动力矩过大，进而导致机构损伤，结合反馈的电机实际速度作为反挡是否有效的判断依据，如可设计为当回转反馈的速度低于750rpm时反挡操作才有效，最大程度保护机构和操作安全；

S13：在确定所述塔式起重机处于反档状态及反档有效后，根据所述实时检测的手柄档位确定输出至变频电机的直流电压值，以使得所述变频电机输出用于制动力矩减速停车的涡流电流值；

具体地，所述“根据所述实时检测的手柄档位确定输出至变频电机的直流电压值”的操作可以为：控制所述直流电压按步长线性增加到与所述实时检测的手柄档位对应的目标值；每一手柄档位对应的目标值预存在所述控制器中；如检测到反1挡或反2挡信号时，为避免换挡不稳，直流电压按步长线性增加到反1挡或反2挡设定的目标值线性输出；

S14：在确定所述塔式起重机处于反档状态后，根据所述实时检测的手柄档位控制所述表征塔式起重机速度的参量的变化；

具体地，当所述表征塔式起重机速度的参量为控制器输出的回转调速曲线中的速度向量时，该“根据所述实时检测的手柄档位控制所述表征塔式起重机速度的参量的变化”的操作可以为：控制所述速度向量按照所述控制器内部存储的归零速度曲线递减输出；

当所述表征塔式起重机速度的参量为变频器输出的用于表征回转速度向量的频率或电流时，该“根据所述实时检测的手柄档位控制所述表征塔式起重机速度的参量的变化”的操作可以为：发出速度归零的控制指令至所述变频器，以使得所述变频器按照内部存储的曲线控制所述频率或电流的输出直至所述塔式起重机速度归零；

需要说明的是，上述控制器中的回转调速曲线由控制器及变频器内部预置的曲线可以由控制器依据采集的实际手柄档位和档位方向，并结合判断的反挡状态进行规划；规划的意义在于使塔机依据操作手的需求尽快平稳准确的停车；具体速度规划时可采取多直线段规划或类似S曲线等规划。规划时以停车平稳时间短为依据，以2直线段规划为例简单举例说明。

1)当控制器规划回转调速曲线时，则

{

v1’＝k1*v1，v2’＝k2*v2；约束条件：0<k1<k2<1；

其中v1,v1’是第1段刚开始减速速度较高时，分别为当前和上次的速度；

v2,v2’是第2段减速至速度较低时，分别为当前和上次的速度；

}

此情形下，规划速度曲线时通过控制参数k1,k2即可规划相应的曲线；

2)当变频器内部预置曲线时，速度规划预置切换速度或频率，当达到切换速度或频率时，通过改变加减速时间或加减速缓冲时间等同样达到规划曲线的目的；

上述S13及S14均为确定所述塔式起重机处于反档状态后的操作，执行次序无先后关系；

S15：在执行步骤S13之后，接收所述变频电机的涡流电流值，并建立所述直流电压值与所述变频电机的涡流电流值的对应关系；

具体地，可以通过设置用于感测所述涡流电流值的电流传感器，以将所述涡流电流值输送至所述控制器；或者，所述控制器包括电流反馈接口，直接感测所述涡流电流值；

S16：在执行S14及S15之后，根据所述用于表征塔式起重机速度的参量确定所述塔式起重机速度小于第一预设阈值时，以及在所述变频电机的涡流电流值小于第二预设阈值时，控制输出用于提示反挡松手的信息；

即松开的时机(输出用于提示反挡松手的信息的时机)由控制器依据步骤14反馈的实际涡流和电机的实际速度决策，一般当电机实际速度较低(小于第二预设阈值)即可松手时，可以给出反挡松手倒计时，倒计时到则提示可松手状态，操作手依此状态松手；当然，若手柄未及时松开，控制器可以直接处理为正常反向运行信号，不执行反转停车功能。

需要说明的是，各回转反挡施加的目标值可根据需要调整，如：反1挡在[区间1，区间2]调整，其中0％max电压≤区间1<区间2≤100％max电压。反2挡类似，一般反1挡设定的目标值≤反2挡设定的目标值；通过此方法的设定，塔式起重机司机可根据习惯选择仅用反1挡或者同时使用反1挡和反2挡进行反挡操作。依此方案，也可扩展为同时使用多个档位进行反挡操作。

本实施例通过控制器根据实时检测的手柄档位确定输出至变频电机的直流电压值及控制所述表征塔式起重机速度的参量的变化，实现塔式起重机调速，能有效克服现有塔式起重机不能通过打反挡实现停车的不足，为塔式起重机操作者提供了一种新型的操作方法；同时，回转反挡目标值区间设置灵活，可扩充性好，能够根据塔式起重机司机操作习惯灵活配置。

系统实施例

图2为本发明实施例提供的塔式起重机调速系统的结构框图；如图2所示，本实施例塔式起重机调速系统可以包括：控制器(即为塔式起重机调速装置)、变频器及变频电机；其中该所述控制器的控制流程可以参见图1所示实施例的解释说明；该控制器与所述变频器及变频电机均信号连接，该控制器包括：判断单元(图中未示出)，用于根据实时检测的手柄档位与用于表征塔式起重机速度的参量，判断塔式起重机是否处于反档状态；控制单元(图中未示出)，用于在所述判断单元在确定所述塔式起重机处于反档状态后，根据所述实时检测的手柄档位确定输出至所述变频电机的直流电压值，以使得所述变频电机输出用于制动力矩的涡流电流值；并根据所述实时检测的手柄档位控制所述表征塔式起重机速度的参量的变化。

优选地，所述塔式起重机调速系统还包括电流传感器(图中未示出)，用于感测所述涡流电流值，并将所述涡流电流值输送至所述控制器；或者，所述控制器包括电流反馈接口(图中未示出)，用于感测所述涡流电流值。

优选地，所述的塔式起重机调速系统还包括测速传感器(图中未示出)，用于实时感测所述变频电机的实际速度，并将所述变频电机的实际速度输送至所述控制器。该控制器接收电机的实际速度一方面用于辅助松手的决策，即一般当电机实际速度较低(小于第二预设阈值)即可松手；另一方面作为反挡是否有效的决策，如只有当速度低于750rpm时反挡操作才有效，避免高速反挡引起制动力矩过大，进而导致机构损伤。

优选地，所述的塔式起重机调速系统还包括显示器，用于显示所述控制器发送的用于表征选择变频反档的指示信息和/或预设的各手柄档位对应的目标值等。该显示器还可以选择变频反档或无反档等。

本实施例通过变频器驱动变频电机执行，由控制器输出的线性直流电压，在回转变频电机中产生涡流电流，进而提供减速制动力矩，同时由控制器控制所述表征塔式起重机速度的参量的变化，实现塔式起重机调速，能有效克服现有塔式起重机不能通过打反挡实现停车的不足；此外通过显示器实现回转反挡松手状态决策和可视化，便于回转精准停车。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种塔式起重机调速方法，其特征在于，包括：

步骤A：根据实时检测的手柄档位与用于表征塔式起重机速度的参量，判断塔式起重机是否处于反档状态；

步骤B：在确定所述塔式起重机处于反档状态后，根据所述实时检测的手柄档位确定输出至变频电机的直流电压值，以使得所述变频电机输出用于制动力矩的涡流电流值；

步骤C：根据所述实时检测的手柄档位控制所述表征塔式起重机速度的参量的变化。

2.根据权利要求1所述的塔式起重机调速方法，其特征在于，所述表征塔式起重机速度的参量为回转调速曲线中的速度向量；

所述步骤C包括：控制所述速度向量按照预存的归零速度曲线递减输出。

3.根据权利要求1所述的塔式起重机调速方法，其特征在于，所述表征塔式起重机速度的参量为变频器输出的用于表征回转速度向量的频率或电流；

所述的步骤C包括：发出速度归零的控制指令至所述变频器，以使得所述变频器按照内部存储的曲线控制所述频率或电流的输出直至所述塔式起重机速度归零。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的塔式起重机调速方法，其特征在于，在执行所述步骤B之后还包括：

接收所述变频电机的涡流电流值，并建立所述直流电压值与所述变频电机的涡流电流值的对应关系。

5.根据权利要求4所述的塔式起重机调速方法，其特征在于，所述步骤B包括：

在确定所述塔式起重机处于反档状态后，再判断反档状态是否有效，在确定所述塔式起重机的反档状态有效后，控制所述直流电压按步长线性增加到与所述实时检测的手柄档位对应的目标值；每一手柄档位对应的目标值预先存储。

6.根据权利要求4所述的塔式起重机调速方法，其特征在于，在执行所述步骤C之后，还包括：

根据所述用于表征塔式起重机速度的参量确定所述塔式起重机速度小于第一预设阈值时，以及在所述变频电机的涡流电流值小于第二预设阈值时，控制输出用于提示反挡松手的信息。

7.根据权利要求6中所述的塔式起重机调速方法，其特征在于，在执行所述步骤A之前还包括：是否有用于表征选择变频反档的指示信息；在确定有所述指示信息后，再执行所述步骤A。

8.一种塔式起重机调速装置，其特征在于，包括：判断单元，用于根据实时检测的手柄档位与用于表征塔式起重机速度的参量，判断塔式起重机是否处于反档状态；

控制单元，用于在所述判断单元确定所述塔式起重机处于反档状态后，根据所述实时检测的手柄档位确定输出至变频电机的直流电压值，以使得变频电机输出用于制动力矩的涡流电流值；并根据所述实时检测的手柄档位控制所述表征塔式起重机速度的参量的变化。

9.一种塔式起重机调速系统，包括：变频器及变频电机；其特征在于，所述塔式起重机调速系统还包括如权利要求8所述的塔式起重机调速装置，所述塔式起重机调速装置与所述变频器及所述变频电机均信号连接。

10.根据权利要求9所述的塔式起重机调速系统，其特征在于，

所述塔式起重机调速系统还包括电流传感器，用于感测所述涡流电流值，并将所述涡流电流值输送至所述塔式起重机调速装置；或者，所述塔式起重机调速装置包括电流反馈接口，用于感测所述涡流电流值；和/或；

所述塔式起重机调速系统还包括测速传感器，用于实时感测所述变频电机的实际速度，并将所述变频电机的实际速度输送至所述塔式起重机调速装置；和/或；

所述塔式起重机调速系统还包括显示器，用于显示所述塔式起重机调速装置发送的用于表征选择变频反档的指示信息和/或预设的各手柄档位对应的目标值。