CN105110188B - 一种快捷精准的桥式抓斗卸船机动态称重方法 - Google Patents

Abstract

一种快捷精准的桥式抓斗卸船机动态称重方法，属于卸船机装卸称重控制方法技术领域。本发明采用累计均值法作为称重运算的方法，利用这种方法可以使累计均值的计算结果无限趋近于真实值；本发明读取起升力矩和开闭力矩并求和，乘以比例系数10作为本斗总力矩值,再乘以折算系数作为本斗总重,通过超重比例和起升高度对抓斗是否超载进行判断及处理。本方法的平均称重误差为0.29%，最大称重误差为1.25%。本方法保证了卸船机在抓斗起升的初始阶段即能较为精准的报出超载故障，是国内外首创，解决了目前存在的称重误差大、超载漏报多、影响装卸效率等难题，对于提高卸船作业效率，保证设备安全运行、防止机损船损事故起到了有效作用。

Description

一种快捷精准的桥式抓斗卸船机动态称重方法

技术领域

本发明涉及一种桥式抓斗卸船机动态称重方法，属于卸船机装卸称重控制方法技术领域。

背景技术

在港口装卸工作中，卸船机利用抓斗进行货物装卸是常用的方法。抓斗在抓取货物时不能超载，否则会引起设备损坏等事故，因此必须对抓斗进行称重，以避免超载发生。目前的称重方法是在每个PLC扫描周期内取力矩曲线连续5点的方式，采用移动均值法将5点平均值换算为称重值，随读入新数据随丢弃旧数据，公式为：

$m=\frac{T_1+T_2+T_3+T_4+T_5}{5}\×\frac{m_r}{T_r}$

式中的m为称重吨数；T₁-T₅为5点力矩值；m_r为卸船机额定载重量；T_r为满载力矩额定值。

在实际工作中发现，现有技术有以下一些缺点：

首先，读点数量少且割裂了起升过程各点的前后联系，如果在10m高读入称重值时处位于波形的波峰附近则数值偏大，如果位于波谷附近则数值偏小，造成较大的计重误差。

其次，2-10m起升范围内，起升为全速匀速运行状态，且小车仅在边角作业时做慢速短距离移动，此时加上10吨补偿量会加大超载计算误差。

再次，超载报警存在漏报的情况。根据大比重货物南非粉95％抓取量的超载测试结果，27次抓取中110％报警6次，漏报4次，报警正确率为60％。

再有，转矩与起重量的折算系数偏大，偏差约12％。

因此，针对现有技术的不足，有必要开发一种新的称重方法，以对抓斗进行更加准确地称重，避免发生事故。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种快捷精准的桥式抓斗卸船机动态称重方法，这种称重方法能够在卸船机抓斗起升的初始阶段较为精准地报出超载故障，对于提高卸船作业效率、保证设备安全运行、防止机损船损事故起到有效作用。

解决上述技术问题的技术方案是：

一种快捷精准的桥式抓斗卸船机动态称重方法，它采取以下步骤进行：

a.使用累计均值法作为称重运算的方法，在起升过程中不断读取力矩值，并将新力矩值与先前已读取的各力矩值相加求平均数。公式为：

$a_1=\frac{n_1}{1};a_2=\frac{n_1+n_2}{2};a_3=\frac{n_1+n_2+n_3}{3};a_4=\frac{n_1+n_2+n_3+n_4}{4};......$

利用这种方法可以使累计均值的计算结果无限趋近于真实值；

b.利用变频器的起升力矩曲线和开闭力矩曲线在抓斗闭合后出现近似轴对称波动，在2-10米起升高度范围内水平同向波动的特点，先取两条曲线在各瞬时点的平均值，再使用累计均值法实现平均值曲线的直线化；

c.读取起升力矩和开闭力矩并求和；

d.因变频器直接输出的力矩值读数为1/10力矩值，故需乘以比例系数10作为本斗实际总力矩值；

e.乘以折算系数作为本斗总重,折算系数式中T_r为满载力矩额定值，m_r为卸船机额定载重量；

f.超载故障判断：在重量值高于125％的情况下，上升过程且起升10m高度以下时设备急停，复位后将抓斗移回舱内减载；

g.超载报警判断：在重量值高于110％的情况下，仅作声光报警，不作设备急停，减载至90％后报警解除。

上述快捷精准的桥式抓斗卸船机动态称重方法，所述折算系数的计算方法如下：

根据异步电动机S1工作制的容量公式：式中P为电动机功率，n为电动机转速，T为电动机转矩；可知，P＝kP_n，式中P_n为电动机稳态起升功率，k为折算系数，转矩和起重量存在线性比例关系；

设T₀为抓斗空载力矩平均值，T_r为满载力矩额定值，m₀为抓斗自重，m_r为卸船机额定载重量，于是得到如下比例关系：由得出

则转矩与起重量的折算系数为

本发明的有益效果是：

本发明采用累计均值法作为称重运算的方法，利用这种方法可以使累计均值的计算结果无限趋近于真实值；本发明读取起升力矩和开闭力矩并求和，乘以比例系数10作为本斗总力矩值,再乘以折算系数作为本斗总重,通过超重比例和起升高度对抓斗是否超载进行判断及处理。

本方法的平均称重误差为0.29％，最大称重误差为1.25％。在95％的正常工况下，平均1.9秒将误差限定在2％以内；5％的特殊工况下，平均3.5秒将误差限定在3％以内，随后继续趋近标准值。

本方法保证了卸船机在抓斗起升的初始阶段即能较为精准的报出超载故障，是国内外首创，解决了目前存在的称重误差大、超载漏报多、影响装卸效率等难题，对于提高卸船作业效率，保证设备安全运行、防止机损船损事故起到了有效作用，在行业内有良好的推广应用价值。

附图说明

图1是本发明中卸船机不同工作过程的起升开闭力矩、力矩平均值、累计均值的曲线示意图；

图2是本发明中卸船机动态称重方法的实施流程示意图。

具体实施方式

本发明采取以下步骤进行：

a.使用累计均值法作为称重运算的方法，在起升过程中不断读取力矩值，并将新力矩值与先前已读取的各力矩值相加求平均数。公式为：

$a_1=\frac{n_1}{1};a_2=\frac{n_1+n_2}{2};a_3=\frac{n_1+n_2+n_3}{3};a_4=\frac{n_1+n_2+n_3+n_4}{4};......$

利用这种方法可以使累计均值的计算结果无限趋近于真实值；

b.利用变频器的起升力矩曲线和开闭力矩曲线在抓斗闭合后出现近似轴对称波动，在2-10米起升高度范围内水平同向波动的特点，先取两条曲线在各瞬时点的平均值，再使用累计均值法实现平均值曲线的直线化；

c.读取起升力矩和开闭力矩并求和；

d.乘以比例系数10作为本斗总力矩值；

e.乘以折算系数作为本斗总重,折算系数式中T_r为满载力矩额定值，m_r为卸船机额定载重量；

f.超载故障判断：在重量值高于125％的情况下，上升过程且起升10m高度以下时设备急停，复位后将抓斗移回舱内减载；

g.超载报警判断：在重量值高于110％的情况下，仅作声光报警，不作设备急停，减载至90％后报警解除。

本发明的折算系数的计算方法如下：

《起重机设计规范》GB3811-2008附录P的起升电机初选公式：式中，P_n为电动机稳态起升功率kw，P_q为额定起升载荷N，V为起升速度m/s，η为起升机构总效率。

根据异步电动机S1工作制的容量公式：P为电动机功率，n为电动机转速，T为电动机转矩，可知，P＝kP_n，转矩和起重量存在线性比例关系。

设T₀为抓斗空载力矩平均值，T_r为满载力矩额定值，m₀为抓斗自重，m_r为卸船机额定载重量，于是得到如下比例关系：由得出则转矩与起重量的折算系数为

以下根据图2所示的实施流程对本发明的方法作进一步地详细描述。

累计称重清零：卸船机司机点击操作台的累计称重清零按钮时，累计称重清零。

单斗称重清零：在控制合、抓斗闭合且非特殊工作模式的情况下，控制装置自动将本斗总重、当本斗净重、本斗瞬时值计数三个变量清零。

将力矩值转化为重量值：1.读取起升力矩和开闭力矩并求和；2.乘以比例系数10作为本斗总力矩值；3.乘以折算系数作为本斗总重。

超载故障判断：在重量值高于125％的情况下，上升过程且起升10m高度以下时设备急停，复位后将抓斗移回舱内减载。

超载报警判断：在重量值高于110％的情况下，仅作声光报警，不作设备急停，减载至90％后报警解除。

单斗称重运算：1.本斗总重做累计均值运算；2.本斗总重减去抓斗自重为本斗净重；3.本斗瞬时值计数加1。

循环：在起升高度小于10米的情况下，重复单斗处于运行路线不同瞬时位置点的数值转化及单斗称重运算的步骤。

累计称重运算：在起升高度大于10米、抓斗闭合、非特殊工作模式且延时允许称重累加的情况下，总称重加入最新一斗净重，且斗数加1。

本方法的平均称重误差为0.29％，最大称重误差为1.25％。在95％的正常工况下，平均1.9秒将误差限定在2％以内；5％的特殊工况下，平均3.5秒将误差限定在3％以内，随后继续趋近标准值。

本方法保证了卸船机在抓斗起升的初始阶段即能较为精准的报出超载故障，对于提高卸船作业效率，保证设备安全运行、防止机损船损事故起到有效作用。

Claims (2)

1.一种快捷精准的桥式抓斗卸船机动态称重方法，其特征在于：它采取以下步骤进行：

a.使用累计均值法作为称重运算的方法，在起升过程中不断读取力矩值，并将新力矩值与先前已读取的各力矩值相加求平均数，公式为：

利用这种方法可以使累计均值的计算结果无限趋近于真实值；

b.利用变频器的起升力矩曲线和开闭力矩曲线在抓斗闭合后出现近似轴对称波动，在2-10米起升高度范围内水平同向波动的特点，先取两条曲线在各瞬时点的平均值，再使用累计均值法实现平均值曲线的直线化；

c.读取起升力矩和开闭力矩并求和；

d.因变频器直接输出的力矩值读数为1/10力矩值，故需乘以比例系数10作为本斗实际总力矩值；

e.乘以折算系数作为本斗总重,折算系数式中T_r为满载力矩额定值，m_r为卸船机额定载重量；

f.超载故障判断：在重量值高于125％的情况下，上升过程且起升10m高度以下时设备急停，复位后将抓斗移回舱内减载；

g.超载报警判断：在重量值高于110％的情况下，仅作声光报警，不作设备急停，减载至90％后报警解除。

2.根据权利要求1所述的快捷精准的桥式抓斗卸船机动态称重方法，其特征在于：所述折算系数的计算方法如下：

根据异步电动机S1工作制的容量公式：式中P为电动机功率，n为电动机转速，T为电动机转矩；可知，P＝kP_n，式中P_n为电动机稳态起升功率，k为折算系数，转矩和起重量存在线性比例关系；

设T₀为抓斗空载力矩平均值，T_r为满载力矩额定值，m₀为抓斗自重，m_r为卸船机额定载重量，于是得到如下比例关系：由得出

则转矩与起重量的折算系数为