CN108529456A - 一种新型塔机力矩安全控制系统及方法 - Google Patents

一种新型塔机力矩安全控制系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新型塔机力矩安全控制系统，包括塔机控制系统和与之相连的操纵装置和显示装置；其中，操纵装置用于给定塔机运行动作控制信号；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；所述塔机控制系统包括控制装置、起升控制系统和变幅控制系统；控制装置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；起升控制系统与所述控制装置相连，用于控制塔机起升作业运行；变幅控制系统与所述控制装置相连，用于控制塔机变幅作业运行。根据检测电机电流获取的吊重重量和幅度检测装置获取的吊钩运行幅度获取塔机工作实时力矩值，实现力矩值的检测精度高、稳定性好、成本低。

Description

一种新型塔机力矩安全控制系统及方法
技术领域
本发明涉及塔机技术领域，具体涉及一种新型塔机力矩安全控制系统及方法。
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。
现有技术采用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。因此会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、成本高的问题。
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
根据现有技术的不足，本发明提供一种新型塔机力矩安全控制系统及方法。
本发明按以下技术方案实现：
一种新型塔机力矩安全控制系统，包括塔机控制系统和与之相连的操纵装置和显示装置；其中，操纵装置用于给定塔机运行动作控制信号；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；
所述塔机控制系统包括：
控制装置，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，其与所述控制装置相连，用于控制塔机起升作业运行；以及
变幅控制系统，其与所述控制装置相连，用于控制塔机变幅作业运行。
优选的是，所述起升控制系统包括：
起升变频驱动装置，其与所述控制装置相连，用于执行控制命令，控制电机的运行及检测电机工作电流；
起升电机，其与所述起升变频驱动装置相连，提供负载运行动力，驱动负载运行；
起升编码器，其与所述起升电机相连，用于检测电机的运行速度；
起升减速机，其与所述述起升电机相连，是动力传达机构，根据相应的减速比将电机的输出速度和转矩传动给负载；
起升卷筒，其与所述起升减速机相连，用于收放卷起升钢丝绳；
吊钩，其与所述起升钢丝绳相连，用于悬挂载荷的作用。
优选的是，所述起升变频驱动装置采用变频器。
优选的是，在吊钩与起升钢丝绳之间设有起升绳系滑轮，用于缠绕支撑钢丝绳，起到改变力的方向和大小的作用。
优选的是，所述变幅控制系统包括：
变幅驱动装置，其与所述控制装置相连，用于执行控制命令及控制变幅电机的运行；
变幅电机，其与所述变幅驱动装置相连，用于驱动变幅小车运行，同时带动吊钩在幅度方向上运行；
变幅减速机，其与所述变幅电机相连，是动力传达机构；
变幅卷筒，其与所变幅减速机相连，用于收放卷变幅钢丝绳；
变幅小车，用于带动吊钩在幅度方向上运行；
变幅检测装置，其与所述变幅卷通相连，置用于检测吊钩运行的幅度位置。
优选的是，所述变幅检测装置采用幅度传感器。
优选的是，在变幅小车与变幅钢丝绳之间设有变幅绳系滑轮，用于缠绕支撑钢丝绳，起到改变力的方向和大小的作用。
一种新型塔机力矩安全控制方法，该方法为：当操控装置给定塔机运行动作控制信号时，控制装置根据接收到的起升运行控制信号控制起升电机运动动作，带动吊钩吊起负载，起升变频驱动装置在一定匀速运行或零速悬停过程中对起升电机实时工作电流进行检测，并将电流检测值以总线通信方式发送给控制装置；
控制装置根据检测电流值通过预置的电流与重量对应关系模型算法计算出吊重负载重量；
当控制装置接收到变幅控制运行信号时，控制变幅机构运行动作，同时通过变幅检测装置检测吊钩运行的幅度位置；同时，控制装置根据重量值和幅度值获取实时工作力矩值；
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；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；
通过起升变频驱动装置实时检测的起升电机电流获得吊重重量和变幅检测装置检测的吊钩实时运行幅度值获得实时工作力矩值，实现防拆；当拆除时，控制系统停止工作并报警。
优选的是，所述起升变频驱动装置采用变频器；所述变幅检测装置采用幅度传感器。
本发明提出一种新型塔机力矩安全控制方法及系统，通过总线将变频器、显示屏与控制装置集成，采用变频器对起升电机运行速度进行控制及对起升电机工作电流进行实时检测，控制装置根据实时检测的电机电流，结合预置的电流与重量对应关系模型算法，从而获得吊重重量。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。因此具有以下几个优点：
1. 通过变频器检测电机工作电流的方法实现重量检测，无需采用销轴传感器，从而避免了销轴传感器带来的检测精度低、稳定性差、成本高的问题。
2. 根据检测电机电流获取的吊重重量和幅度检测装置获取的吊钩运行幅度获取塔机工作实时力矩值，实现力矩值的检测精度高、稳定性好、成本低。
3.通过总线以通信的方式将控制装置与起升变频驱动装置系统集成，并通过起升变频器实时检测的起升电机电流获得吊重重量和幅度传感器检测的吊钩实时运行幅度值获得实时工作力矩值，可以实现防拆除。当拆除时，控制装置控制系统停止工作并报警。
附图说明
图1为本发明的塔机力矩安全控制系统框图。
具体实施方式
以下结合附图，通过具体实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本发明由操控装置1、控制装置2、起升变频驱动装置4、显示装置3、起升编码器5、起升电机6、起升减速机7、起升制动器12、起升卷筒8、起升钢丝绳9、起升绳系滑轮10、吊钩11、变幅驱动装置13、变幅电机14、变幅减速机15、变幅卷筒16、变幅钢丝绳18、变幅绳系滑轮19、变幅检测装置17、变幅小车20组成。
操控装置1用于给定塔机运行动作控制信号；控制装置2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；起升变频驱动装置4用于执行控制命令，控制电机的运行及检测电机工作电流；显示装置3用于显示塔机运行参数、参数设置及显示报警信息；起升编码器5用于检测电机的运行速度；起升电机6提供负载运行动力，驱动负载运行；起升制动器12用于对起升电机6进行制动；起升减速机7是动力传达机构，根据相应的减速比将电机的输出速度和转矩传动给负载；起升卷筒8用于收放卷起升钢丝绳9；起升钢丝绳9用于将起升卷筒8和吊钩11连接起来，起到牵引吊钩上下运动的作用；起升绳系滑轮10用于缠绕支撑钢丝绳，起到改变力的方向和大小的作用；吊钩11用于悬挂载荷的作用。变幅驱动装置13，用于执行控制命令及控制变幅电机的运行；变幅电机14用于驱动变幅小车运行，同时带动吊钩在幅度方向上运行；变幅减速机15是动力传达机构；变幅卷筒16用于收放卷变幅钢丝绳；变幅钢丝绳18用于将变幅卷筒16和变幅小20车连接起来，实现卷筒运行带动变幅小车20运行；变幅绳系滑轮19用于缠绕支撑钢丝绳，起到改变力的方向和大小的作用；变幅小车20用于带动吊钩11在幅度方向上运行；变幅检测装置17用于检测吊钩11运行的幅度位置。
当操控装置1给定塔机运行动作控制信号时，控制装置2根据接收到的起升运行控制信号控制起升电机6运动动作，带动吊钩11吊起负载，起升变频驱动装置4在一定匀速运行或零速悬停过程中对电机实时工作电流进行检测，并将电流检测值以总线通信方式发送给控制装置2。控制装置2根据检测电流值通过预置的电流与重量对应关系模型算法计算出吊重负载重量。当控制装置2接收到变幅控制运行信号时，控制变幅机构运行动作，同时通过变幅检测装置17检测吊钩11运行的幅度位置。同时，控制装置2根据重量值和幅度值获取实时工作力矩值。当实时工作力矩值超过一级限速阀值时，控制装置2控制变幅向外减速运行；当实时工作力矩制超过二级限制阀值时，控制装置2控制变幅向外运行停止。通过起升变频器实时检测的起升电机电流获得吊重重量和幅度传感器检测的吊钩实时运行幅度值获得实时工作力矩值，实现防拆。当拆除时，控制系统停止工作并报警。
本发明提出一种新型塔机力矩安全控制方法及系统，通过总线将起升变频器、显示屏与控制装置集成，采用起升变频器对起升电机运行速度进行控制及对电机工作电流进行实时检测，控制装置根据实时检测的电机电流，结合预置的电流与重量对应关系模型算法，从而获得吊重重量。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。因此具有以下几个优点：
1. 通过变频器检测电机工作电流的方法实现重量检测，无需采用销轴传感器，从而避免了销轴传感器带来的检测精度低、稳定性差、成本高的问题。
2. 根据检测电机电流获取的吊重重量和幅度检测装置获取的吊钩运行幅度获取塔机工作实时力矩值，实现力矩值的检测精度高、稳定性好、成本低。
3.通过总线以通信的方式将控制装置与起升变频驱动装置系统集成，并通过起升变频器实时检测的起升电机电流获得吊重重量和幅度传感器检测的吊钩实时运行幅度值获得实时工作力矩值，可以实现防拆除。当拆除时，控制装置控制系统停止工作并报警。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种新型塔机力矩安全控制系统，其特征在于：包括塔机控制系统和与之相连的操纵装置和显示装置；
其中，操纵装置用于给定塔机运行动作控制信号；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；
所述塔机控制系统包括：
控制装置，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，其与所述控制装置相连，用于控制塔机起升作业运行；
以及
变幅控制系统，其与所述控制装置相连，用于控制塔机变幅作业运行。
2.根据权利要求1所述的一种新型塔机力矩安全控制系统，其特征在于：所述起升控制系统包括：
起升变频驱动装置，其与所述控制装置相连，用于执行控制命令，控制电机的运行及检测电机工作电流；
起升电机，其与所述起升变频驱动装置相连，提供负载运行动力，驱动负载运行；
起升编码器，其与所述起升电机相连，用于检测电机的运行速度；
起升减速机，其与所述述起升电机相连，是动力传达机构，根据相应的减速比将电机的输出速度和转矩传动给负载；
起升卷筒，其与所述起升减速机相连，用于收放卷起升钢丝绳；
吊钩，其与所述起升钢丝绳相连，用于悬挂载荷的作用。
3.根据权利要求2所述的一种新型塔机力矩安全控制系统，其特征在于：所述起升变频驱动装置采用变频器。
4.根据权利要求2所述的一种新型塔机力矩安全控制系统，其特征在于：在吊钩与起升钢丝绳之间设有起升绳系滑轮，用于缠绕支撑钢丝绳，起到改变力的方向和大小的作用。
5.根据权利要求1所述的一种新型塔机力矩安全控制系统，其特征在于：所述变幅控制系统包括：
变幅驱动装置，其与所述控制装置相连，用于执行控制命令及控制变幅电机的运行；
变幅电机，其与所述变幅驱动装置相连，用于驱动变幅小车运行，同时带动吊钩在幅度方向上运行；
变幅减速机，其与所述变幅电机相连，是动力传达机构；
变幅卷筒，其与所变幅减速机相连，用于收放卷变幅钢丝绳；
变幅小车，用于带动吊钩在幅度方向上运行；
变幅检测装置，其与所述变幅卷通相连，置用于检测吊钩运行的幅度位置。
6.根据权利要求5所述的一种新型塔机力矩安全控制系统，其特征在于：所述变幅检测装置采用幅度传感器。
7.根据权利要求5所述的一种新型塔机力矩安全控制系统，其特征在于：在变幅小车与变幅钢丝绳之间设有变幅绳系滑轮，用于缠绕支撑钢丝绳，起到改变力的方向和大小的作用。
8.一种新型塔机力矩安全控制方法，其特征在于，该方法为：当操控装置给定塔机运行动作控制信号时，控制装置根据接收到的起升运行控制信号控制起升电机运动动作，带动吊钩吊起负载，起升变频驱动装置在一定匀速运行或零速悬停过程中对起升电机实时工作电流进行检测，并将电流检测值以总线通信方式发送给控制装置；
控制装置根据检测电流值通过预置的电流与重量对应关系模型算法计算出吊重负载重量；
当控制装置接收到变幅控制运行信号时，控制变幅机构运行动作，同时通过变幅检测装置检测吊钩运行的幅度位置；同时，控制装置根据重量值和幅度值获取实时工作力矩值；
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；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；
通过起升变频驱动装置实时检测的起升电机电流获得吊重重量和变幅检测装置检测的吊钩实时运行幅度值获得实时工作力矩值，实现防拆；当拆除时，控制系统停止工作并报警。
9.根据权利要求8所述的一种新型塔机力矩安全控制方法，其特征在于：所述起升变频驱动装置采用变频器；所述变幅检测装置采用幅度传感器。
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