CN108128716A - 一种塔机力矩限制器及其安全控制系统、方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布一种塔机力矩限制器及其安全控制系统、方法，属于工程提升机械。包括控制塔机起升运行动作的起升控制系统，用于控制塔机回转运行动作的回转控制系统，用于控制塔机变幅运行动作的变幅控制系统，向起升控制系统、回转控制系统和变幅控制系统发出运行动作控制命令的控制装置，以及用于操作控制装置的操控装置；塔机力矩限制器中总线通信装置和微动开关连接至控制装置。本发明能实现全臂长范围内不同幅度下的实时力矩值检测，并实现安全控制；提高了信号抗干扰能力和检测精度，同时具有防拆功能；力矩限制器具有机械开关点和数字量的双重力矩检测，提高安全性。

Description

一种塔机力矩限制器及其安全控制系统、方法

技术领域

本发明涉及一种工程提升机械，具体是一种塔机力矩限制器及其安全控制系统、方法。

背景技术

目前塔机行业内普遍采用在塔机机构上安装力矩测力环机械开关点（最多4个检测点）对塔机工作力矩进行检测，并对塔机运行动作进行限速切换及限制停止，但这样无法获取力矩实时数据，操作人员无法直观可视，无法提前做出预判的安全操作。为此，行业内有部分厂家在起重量滑轮上安装销轴传感器对吊物重量进行检测，获得吊重重量实时数据。同时采用幅度传感器获得吊钩实时运行的幅度值。控制装置根据吊重重量和吊钩幅度值计算出实时工作力矩值。

在对不同力矩的塔机工作运行动作安全控制上，采用几个力矩阀值等级分别限制不同力矩下的塔机工作运行动作。行业内一般起升变幅设置几个速度控制等级、1个超80%力矩限速信号、1个超100%力矩限制停止信号，当PLC控制装置检测到力矩M≥80%时，控制变幅向力矩增大方向的运行动作进行降速运行，禁止高速运行；当检测到力矩M≥100%时，控制变幅向力矩增大方向的运行动作进行限制停止运行。

上述技术出现以下几个技术缺点：

1. 用销轴传感器检测吊重重量的精度低、稳定性差、成本高；

2. 采用几个力矩阀值等级分别限制不同力矩下的塔机运行动作，存在力矩限位点易拆除问题；

3.采用控制装置根据吊重重量和吊钩幅度值获取实时工作力矩值，存在精度低、稳定性差、成本高的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种塔机力矩限制器及其安全控制系统、方法。

本发明通过以下技术方案实现：一种塔机力矩限制器，包括固定在塔机钢构上的弓型板和固定在弓型板上的壳体；所述壳体内设有固定在弓型板上的应变片；所述应变片连接有电路转换装置，电路转换装置连接总线通信装置；所述壳体内还设有多个固定在弓型板上的微动开关；在壳体上安装有与微动开关相对的用于碰撞微动开关的触碰装置。

优选的：所述微动开关共有四个，并列成一排；微动开关连接有电缆线。

优选的：所述壳体上设有铅封锁。

一种塔机力矩限制器的安全控制系统；包括控制塔机起升运行动作的起升控制系统，用于控制塔机回转运行动作的回转控制系统，用于控制塔机变幅运行动作的变幅控制系统，向起升控制系统、回转控制系统和变幅控制系统发出运行动作控制命令的控制装置，以及用于操作控制装置的操控装置；所述塔机力矩限制器中总线通信装置和微动开关连接至控制装置；所述安全控制系统还包括与控制装置连接的用于显示塔机运行参数、参数设置及报警信息的显示装置。

一种塔机力矩限制器的安全控制方法，包括如下步骤：

①操控装置给定塔机运行动作控制信号，控制装置根据接收到的运行动作控制信号控制塔机起升、回转、变幅运行；

②塔机在吊载运行过程中，钢构受力引起力矩限制器的弓型板受力变形；

③应变片检测到受力大小，经电路转换装置将此受力值转换为数字信号以总线通信的方式发送至控制装置，控制装置根据此力矩值对塔机进行力矩安全限制；

④在全臂长幅度范围内，当实时工作力矩值超过一级限速阀值时，控制装置控制变幅向外减速运行；

⑤当实时工作力矩制超过二级限制阀值时，控制装置控制变幅向外运行停止；同时，实时工作力矩值显示在显示装置上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1通过应变片检测弓型板形变检测实时力矩值，并以数字量的形式发送给塔机控制系统的控制装置，并将实时力矩值显示在显示装置上，实现全臂长范围内不同幅度下的实时力矩值检测，并实现安全控制；

2力矩限制器以总线通信的方式将检测的实时工作力矩值传输给塔机控制系统的控制装置，控制装置根据此力矩值对塔机进行安全控制，提高信号抗干扰能力和检测精度，同时具有防拆功能，当拆除时，塔机控制系统会产生报警并控制塔机不能动作；

3力矩限制器具有机械开关点和数字量的双重力矩检测，提高安全性。

附图说明

图1是塔机力矩限制器的结构示意图；

图2是塔机力矩限制器的安全控制系统示意图。

具体实施方式

以下是本发明的一个具体实施例，现结合附图对本发明做进一步说明。

如图1所示，一种塔机力矩限制器，用于检测塔机在吊载受力时的力矩值。其中弓型板1是两端窄中间宽的长条形，弓型板1焊接在塔机钢构上，用于在受力时产生形变。壳体5固定在弓型板1中部，用于保护各个零部件，壳体5上设有铅封锁7；应变片3固定在弓型板1上，用于检测弓型板受力时产生形变的大小；应变片3还连接有电路转换装置8，电路转换装置8连接总线通信装置6；电路转换装置8用于将应变片3的应力值转换为电信号和数字信号，总线通信装置6用于将检测的数字信号发送给塔机控制系统的控制装置。

壳体5内还设有4个并列固定在弓型板1上的微动开关9，微动开关9连接有电缆线4；在壳体5上安装有与微动开关9相对的用于碰撞微动开关9的触碰装置2。微动开关9用于检测弓型板1形变并给出力矩控制信号至塔机控制系统的控制装置。

再结合图2所示，一种塔机力矩限制器的安全控制系统，包括与控制装置连接的起升控制系统、回转控制系统、变幅控制系统、操控装置和塔机力矩限制器。操控装置用于给定塔机运行动作控制信号。控制装置是控制系统的核心，用于接收操控装置的塔机运行动作控制信号、并发出运行动作控制命令。起升控制系统控制塔机起升运行动作；回转控制系统用于控制塔机回转运行动作；变幅控制系统用于控制塔机变幅运行动作；显示装置用于显示塔机运行参数、参数设置及显示报警信息。塔机力矩限制器中总线通信装置6和微动开关9连接至控制装置；塔机力矩限制器以总线通信的方式将检测的实时工作力矩值传输给塔机控制系统的控制装置。

塔机力矩限制器的安全控制方法包括如下步骤：

①操控装置给定塔机运行动作控制信号，控制装置根据接收到的运行动作控制信号控制塔机起升、回转、变幅运行；

②塔机在吊载运行过程中，钢构受力引起力矩限制器的弓型板受力变形；

③应变片检测到受力大小，经电路转换装置将此受力值转换为数字信号以总线通信的方式发送至控制装置，控制装置根据此力矩值对塔机进行力矩安全限制；

④在全臂长幅度范围内，当实时工作力矩值超过一级限速阀值时，控制装置控制变幅向外减速运行；

⑤当实时工作力矩制超过二级限制阀值时，控制装置控制变幅向外运行停止；同时，实时工作力矩值显示在显示装置上。

另外，当拆除限位器总线时，控制装置检测不到总线握手信号，将立即报警并锁死控制系统不能运行；当拆除应变片的模拟量信号线路时，控制装置硬件电路能自动检测识别应变片模拟信号线路开路将立即报警并锁死系统不能运行；当应变片的模拟信号电路损坏时，控制装置根据检测信号无变化和变幅运行信号判断出力矩限制器故障将将立即报警并锁死系统不能运行；当拆除应变片的模拟量信号并接入一个定值信号代替应变片检测信号时，控制装置根据检测信号无变化、预设初始值和变幅运行信号判断出力矩限制器故障将将立即报警并锁死系统不能运行。

本发明中弓型板受力后发生弹性形变，应变片检测此形变并通过电路转化装置将弹性形变转换为电信号，在将电信号转化为数字信号，通过总线的方式将数字信号发送给塔机控制装置，控制装置将数字信号转化为力矩值对塔机进行力矩计算，并进行相应的限制及安全控制。另外，塔机力矩限制器还具有通过微动开关的机型开关点进行力矩检测限制功能，因此此塔机力矩限制器具有机械开关点和数字量双重力矩限制功能，提高力矩安全性。当拆除此塔机力矩限制器时，塔机控制系统在吊载运行过程中在预设时间内接收不到检测的实时工作力矩值时，塔机控制系统控制塔机不能向外变幅和起升上升运行动作。本发明以此解决了行业中采用几个开关点进行力矩限制的易拆除及不安全问题，以及模拟量力矩限制器的精度低、稳定性差、成本高的问题，提高了信号抗干扰能力和检测精度。

Claims (5)

1.一种塔机力矩限制器，其特征在于：包括固定在塔机钢构上的弓型板（1）和固定在弓型板（1）上的壳体（5）；所述壳体（5）内设有固定在弓型板（1）上的应变片（3）；所述应变片（3）连接有电路转换装置（8），电路转换装置（8）连接总线通信装置（6）；所述壳体（5）内还设有多个固定在弓型板（1）上的微动开关（9）；在壳体（5）上安装有与微动开关（9）相对的用于碰撞微动开关（9）的触碰装置（2）。

2.根据权利要求1所述的塔机力矩限制器，其特征在于：所述微动开关（9）共有四个，并列成一排；微动开关（9）连接有电缆线（4）。

3.根据权利要求1所述的塔机力矩限制器，其特征在于：所述壳体（5）上设有铅封锁（7）。

4.一种权利要求2所述的塔机力矩限制器的安全控制系统；包括控制塔机起升运行动作的起升控制系统，用于控制塔机回转运行动作的回转控制系统，用于控制塔机变幅运行动作的变幅控制系统，向起升控制系统、回转控制系统和变幅控制系统发出运行动作控制命令的控制装置，以及用于操作控制装置的操控装置；所述塔机力矩限制器中总线通信装置（6）和微动开关（9）连接至控制装置；

所述安全控制系统还包括与控制装置连接的用于显示塔机运行参数、参数设置及报警信息的显示装置。

5.一种权利要求4所述的塔机力矩限制器的安全控制方法，包括如下步骤：

①操控装置给定塔机运行动作控制信号，控制装置根据接收到的运行动作控制信号控制塔机起升、回转、变幅运行；

②塔机在吊载运行过程中，钢构受力引起力矩限制器的弓型板受力变形；

③应变片检测到受力大小，经电路转换装置将此受力值转换为数字信号以总线通信的方式发送至控制装置，控制装置根据此力矩值对塔机进行力矩安全限制；

④在全臂长幅度范围内，当实时工作力矩值超过一级限速阀值时，控制装置控制变幅向外减速运行；

⑤当实时工作力矩制超过二级限制阀值时，控制装置控制变幅向外运行停止；同时，实时工作力矩值显示在显示装置上。