CN112661012A - 一种起重机钢丝绳自动检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种起重机钢丝绳自动检测装置及方法，涉及起重机械领域，用于起重设备在无人状态下对于钢丝绳运行状态进行实时监测控制。本发明在实际生产中能有效解决起重机钢丝绳由于跳槽和重叠导致的钢丝绳异常变形的问题，并对钢丝绳的运行工作量进行明确的定义，从而提高起重安全作业率，防止钢丝绳异常事故，并能对钢丝绳运行工作量进行数据化控制，达到钢丝绳自动识别润滑度从而有效进行自动润滑，确保了起重机用钢丝绳的安全系数，达到解决生产安全问题的效果。

Description

一种起重机钢丝绳自动检测装置及方法

技术领域

本发明涉及起重机械领域，更具体地指一种起重机钢丝绳自动检测装置及方法，用于起重设备在无人状态下对于钢丝绳运行状态进行实时监测控制。

背景技术

钢丝绳是任何起重机械最重要的元件之一，必须正确无误地卷绕在卷筒上，才能顺利地进行作业。由于起重机械在正常工作时，钢丝绳与卷筒表面的螺旋槽组成一对摩擦体，而不同材料之间的摩擦系数是不同的。为了保证钢丝绳较高的强度与韧性，钢丝绳通常选择优质碳素钢来进行制造，不可使用脆性高的钢丝绳与卷筒搭配，否则极易出现钢丝绳断丝现象，直接对起重机械的正常使用造成安全隐患。

钢丝绳必须在有预紧的状态下进行卷绕，其目的是消除钢丝绳自身的刚度，有效提高钢丝绳在承受重物载荷时的整体稳定性。在卷绕的同时，为了防乱绳，利用卷筒表面螺旋槽起导向作用，保证钢丝绳排列整齐，有效避免相邻钢丝绳相互摩擦挤压。针对有可能出现钢丝绳脱槽的情况，卷筒两端应有凸缘。但在实际生产作业中，凸缘在遇到钢丝绳形成一定的横向拉力时，并不能有效的防止钢丝绳脱槽。而此横向拉力的产生，一般是由于吊物一侧失重后所造成，以及包括吊物重心判断有误后造成的歪拉斜吊等状态下形成的横向拉力。特别强调，正常状态下当钢丝绳绕过卷筒时，是必须保证钢丝绳中心线与螺旋槽中心线的偏斜角在设计规范之内的。

钢丝绳在卷筒中的固定，通常根据起重机械的额定起重量选用压板或楔块固定。如果钢丝绳端部采用压板固定，压板的数目至少为两个，且斜孔的角度不宜太大，同时压板螺栓要有防松装置，并且在安装时需要足够大的预紧力。当卷筒上的钢丝绳放出最多，即取物装置到达最低极限位置时，钢丝绳在卷筒中的余留圈数至少为2圈，但要除去固定钢丝绳尾端的圈数，以确保压板无受力，避免造成重物坠落。

目前对钢丝绳检查是以要求起重机操作人员、点检人员每班对钢丝绳压板以及钢丝绳状态和卷筒等各部件进行点检，其中观察钢丝绳运行状态中所涉及到的钢丝绳跳槽、钢丝绳重叠此类非正常运行状态，但是以人为方式的检查无法做到实时监控钢丝绳状态，效果不甚理想。而在实际生产中，由于起重机动、停频繁，一旦操作出现问题，或者出现歪拉斜吊的现象后，钢丝绳在卷筒上既可能显现上述中的钢丝绳跳槽以及钢丝绳重叠现象，而对于操作人员在驾驶室操作时是发现不了卷筒上方钢丝绳状态的。如继续无视跳槽及重叠现象，最终将导致钢丝绳出槽，造成吊物坠落的恶性严重事故发生。而对于检查人员来说在无法做到实时监测的情况下，只能依靠大量人力去进行多次的检查，这样给驾驶人员以及点检人员带来不便的同时也增加了非常大的工作量。

发明内容

(一)解决的技术问题

本发明针对上述现有技术的缺陷问题，提出一种起重机钢丝绳自动检测装置及方法，通过对钢丝绳在卷筒上运行的位置状态，定位钢丝绳所处卷筒位置，并通过相应位置偏差所造成的不同状态进行分析，在出现钢丝绳重叠以及跳槽这两种异常情况下进行示警，让操作人员进行对钢丝绳的状态确认，在事故发生前立即使钢丝绳返回正常位置，确保钢丝绳运行正常，达到避免由于钢丝绳出槽导致的起重机吊物坠落事故的发生。

(二)技术方案

一种起重机钢丝绳自动检测装置，包括卷筒、钢丝绳、接收面板、红外射线光源、微机处理器，卷筒内设有轮槽，所述卷筒对侧方向安装红外射线光源，所述红外射线光源对侧卷筒轮槽后方安装接收面板，红外射线射向卷筒轮槽，如果轮槽内有钢丝绳则射线受遮挡，接收面板无信号接收，如果轮槽内无钢丝绳则射线顺利通过，使接收面板接收到信号；接收面板通过信号线与微机处理器相连，微机处理器对整个接收面板的信号进行收集并一一对应显示。

根据本发明的一实施例，所述红外射线光源带有扩散板。

一种起重机钢丝绳自动检测方法，包括以下步骤：

S1、通过接收板收集的红外信号；

S2、提取信号相邻的两个数据进行判定；

S3、两个数据出现变化时，前一个数据所处在的位置即是钢丝绳目前所在轮槽位置。

根据本发明的一实施例，所述步骤S2自检系统中提取最初两个相应的二进制位(X,Y)，只要呈现(1，0)的情况即可自动判定钢丝绳所处位置X；循环中再提取下一组二进制位(X’/Y’)，同样只要呈现(1，0)的情况即可判定钢丝绳所处位置X’；之后对于两组变量X与X’所处位置进行对比判定，X’为新的轮槽位置，对比之前X轮槽所在位置，是否有变化进行判定，对比之前是增加或是减少(X+1|X-1)，从逻辑运算“或”的判断方式来判定卷筒自转1周圈，钢丝绳工作1周次，并以此作为钢丝绳工作量的基本参数。

根据本发明的一实施例，所述步骤S2自检系统中提取最初两个相应的二进制位(X,Y)只要呈现(0，1)的情况即可自动判定钢丝绳处于“跳槽”工作状态，微机处理器控制“跳槽”警示灯亮。

根据本发明的一实施例，所述步骤S2自检系统中提取最初两个相应的二进制位(X,Y)只要不呈现(0，1)的情况，如果出现X|Y＝2，即可自动判定钢丝绳处于“重叠”工作状态，微机处理器控制“重叠”警示灯亮。

(三)有益效果

采用了本发明的上述起重机钢丝绳自动检测装置，是无人化、少人化及复杂作业环境下提升起重机安全作业率、防止钢丝绳运行异常及安全隐患的安保装置；本发明方法根据目前大型起重设备中钢丝绳的运行工作量进行了自动化判别，并对于钢丝绳出现的异常情况(跳槽、重叠)进行判断以及预警，对钢丝绳的运行状态进行实时监控；本发明在实际生产中能有效解决起重机钢丝绳由于跳槽和重叠导致的钢丝绳异常变形的问题，并对钢丝绳的运行工作量进行明确的定义，从而提高起重安全作业率，防止钢丝绳异常事故，并能对钢丝绳运行工作量进行数据化控制，达到钢丝绳自动识别润滑度从而有效进行自动润滑，确保了起重机用钢丝绳的安全系数，达到解决生产安全问题的效果。

附图说明

在本发明中，相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1是本发明装置结构图；

图2是钢丝绳三种不同工作状态示意图；

图3是系统自检流程图；

图4是异常判断流程图。

附图标记说明：

1、卷筒；2、钢丝绳；3、接收面板；4、红外射线光源。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

结合图1，一种起重机钢丝绳自动检测装置，包括卷筒1、钢丝绳2、接收面板3、红外射线光源4、微机处理器。在卷筒1对侧方向安装红外射线光源4，红外射线光源4带有扩散板，可照射到整个卷筒1内轮槽。并在红外射线光源4对侧卷筒轮槽后方安装接收面板3，红外射线射向卷筒轮槽，如果轮槽内有钢丝绳2则射线受遮挡，接收面板3无信号；如果轮槽内无钢丝绳2则射线顺利通过，使接收面板3收到信号。接收面板3通过信号线与微机处理器相连，微机处理器对整个接收面板的信号进行收集并一一对应显示。

结合图2，给出了钢丝绳不同的三种工作状态，图2(1)是轮槽内有钢丝绳，图2(2)是轮槽内无钢丝绳，图2(3)是轮槽内存在两条以上的钢丝绳(钢丝绳重叠)，图2(3)是属于非正常情况。红外光通过卷筒射向接收面板，从接收面板中获得的具体数值信号可以确定整体钢丝绳所运行的具体位置，例如轮槽内有钢丝绳则接收面板列表中显示信号“1”，无钢丝绳则显示“0”，钢丝绳重叠则显示“2”。

一种起重机钢丝绳自动检测方法，包括以下步骤：

S1、通过接收板收集的红外信号；

S2、提取信号相邻的两个数据进行判定(逻辑“或”)；

S3、两个数据出现变化时，前一个数据所处在的位置即是钢丝绳目前所在轮槽位置。

正常情况下以一组10轮槽为例：表1中第7轮槽与第8轮槽的信号变换可以得知钢丝绳目前所处在第7轮槽位置。

表1：10轮槽钢丝绳工作状态表

表2：10轮槽钢丝绳工作状态表

从表1与表2中可以发现钢丝绳从原先所在的第7轮槽换位至第6轮槽，钢丝绳位置发生变化，就可以推导出卷筒自转一周圈，并可以得知钢丝绳下降L距离(微机中以“-1”的形式表述)，由此从卷筒自转一周作为参数从而确定数值变化的依据。

结合图3，确定钢丝绳所在位置并通过信号变化将可以判断卷筒自转一周圈，这将是整个装置系统中最为重要的的逻辑性判断。

自检判定环节以卷筒自转1周圈(钢丝绳上升或者下降L距离)作为钢丝绳运转的微量参数，从而可以确定钢丝绳运转的工作量。自检系统中提取最初两个相应的二进制位(X,Y)只要呈现(1，0)的情况即可自动判定钢丝绳所处位置X。循环中再提取下一组二进制位(X’/Y’)，同样只要呈现(1，0)的情况即可判定钢丝绳所处位置X’。之后对于两组变量X与X’所处位置进行对比判定，由于X’为新的轮槽位置，对比之前X轮槽所在位置，是否有变化进行判定，对比之前是增加或是减少(X+1|X-1)，从逻辑运算“或”的判断方式来判定卷筒自转1周圈，钢丝绳工作1周次，并以此作为钢丝绳工作量的基本参数。

表3中第7轮槽和第9轮槽存在钢丝绳，但第8轮槽内无钢丝绳，则可以判定为钢丝绳出现跳槽。表4中第6轮槽中出现2条钢丝绳，此情况为钢丝绳重叠。

表3：出现钢丝绳跳槽工作状态

表4：出现钢丝绳重叠工作状态

由于在钢丝绳初期出现跳槽和重叠时，只要及时进行操作调整即可以使钢丝绳重新返回轮槽内，并且不会对钢丝绳出现较大的损伤。因此对于钢丝绳实时监控装置的利用就更有其必要性。

结合图4，异常判断流程图，自检系统中提取最初两个相应的二进制位(X,Y)只要呈现(0，1)的情况即可自动判定钢丝绳处于“跳槽”工作状态，微机处理器控制“跳槽”警示灯亮。

自检系统中提取最初两个相应的二进制位(X,Y)只要不呈现(0，1)的情况，如果出现X|Y＝2，即可自动判定钢丝绳处于“重叠”工作状态，微机处理器控制“重叠”警示灯亮。

具体实施时，钢丝绳自检装置，以红外射线和接收面板作为检测载体，实时检测卷筒中钢丝绳所处的位置，并对位置信号进行收集和对比，从而判定是否卷筒自转一周。以卷筒自转一周作为钢丝绳进行一周圈的工作量，钢丝绳工作量的大小将直接影响钢丝绳的润滑性能指标。而系统中另一个作用是为对位置信号的收集和判定，介于钢丝绳在非正常状态下会出现跳槽和重叠，此两种非正常情况对于钢丝绳的损害非常之大(严重情况下可导致钢丝绳变形断裂，最终导致吊物坠落)。介于钢丝绳在大量跳槽和重叠后导致的事故后果非常严重，因此通过系统对于此两种情况的判别从而做出警示反馈，及时提醒操作人员尽快进行操作调整、处理。

系统判定钢丝绳所在轮槽内的位置进行处理，介于两种钢丝绳异常情况“跳槽”、“重叠”，警示操作人员在出现异常时的第一时间进行及时处理，避免事故扩大化。由于操作失误原因导致钢丝绳出现了跳槽现象或者重叠现象，在通过钢丝绳自动检测装置得到异常反馈信号后，操作人员能够第一时间得知卷筒内钢丝绳的状态，发现钢丝绳跳槽或重叠情况后可以立刻通过反向回转操作，让钢丝绳重新进行排列，将原本已经跳槽或是重叠的钢丝绳重回卷筒轮槽内，避免事故的发生。

在没有钢丝绳自动检测装置时，如果出现了钢丝绳跳槽或者重叠现象，操作人员在不知晓的情况下依旧盲目继续操作，后果则是钢丝绳越跳越多，重叠的钢丝绳也越来越多，最终导致钢丝绳变形、断裂，造成吊物坠落的严重后果。

本发明首先在行业中重新定义了起重机钢丝绳绕卷筒一周为钢丝绳的运行工作量，并以此作为钢丝绳的工作参数，理论依据成熟。并且在此系统中介入了钢丝绳是否异常的判断处理，对类似场合起重作业均有较高的应用价值。可在国内各大钢铁企业推广使用，具有非常广阔的应用前景。

综上所述，采用了本发明的技术方案，对钢丝绳所处卷筒位置进行定位，根据钢丝绳所处卷筒的位置变化判断是否出现异常，出现异常时即可发出警示，以便操作人员在事故发生进行及时更正，从而避免事故发生及扩大。起重机钢丝绳自动检测装置，是无人化、少人化及复杂作业环境下提升起重机安全作业率、防止钢丝绳运行异常及安全隐患的安保装置；本发明方法根据目前大型起重设备中钢丝绳的运行工作量进行了自动化判别，并对于钢丝绳出现的异常情况(跳槽、重叠)进行判断以及预警，对钢丝绳的运行状态进行实时监控；本发明在实际生产中能有效解决起重机钢丝绳由于跳槽和重叠导致的钢丝绳异常变形的问题，并对钢丝绳的运行工作量进行明确的定义，从而提高起重安全作业率，防止钢丝绳异常事故，并能对钢丝绳运行工作量进行数据化控制，达到钢丝绳自动识别润滑度从而有效进行自动润滑，确保了起重机用钢丝绳的安全系数，达到解决生产安全问题的效果。

Claims (6)

1.一种起重机钢丝绳自动检测装置，其特征在于：包括卷筒、钢丝绳、接收面板、红外射线光源、微机处理器，卷筒内设有轮槽，所述卷筒对侧方向安装红外射线光源，所述红外射线光源对侧卷筒轮槽后方安装接收面板，红外射线射向卷筒轮槽，如果轮槽内有钢丝绳则射线受遮挡，接收面板无信号接收，如果轮槽内无钢丝绳则射线顺利通过，使接收面板接收到信号；接收面板通过信号线与微机处理器相连，微机处理器对整个接收面板的信号进行收集并一一对应显示。

2.如权利要求1所述的一种起重机钢丝绳自动检测装置，其特征在于，所述红外射线光源带有扩散板。

3.一种起重机钢丝绳自动检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通过接收板收集的红外信号；

S2、提取信号相邻的两个数据进行判定；

S3、两个数据出现变化时，前一个数据所处在的位置即是钢丝绳目前所在轮槽位置。

4.如权利要求3所述的一种起重机钢丝绳自动检测方法，其特征在于，所述步骤S2自检系统中提取最初两个相应的二进制位(X,Y)，只要呈现(1，0)的情况即可自动判定钢丝绳所处位置X；循环中再提取下一组二进制位(X’/Y’)，同样只要呈现(1，0)的情况即可判定钢丝绳所处位置X’；之后对于两组变量X与X’所处位置进行对比判定，X’为新的轮槽位置，对比之前X轮槽所在位置，是否有变化进行判定，对比之前是增加或是减少(X+1|X-1)，从逻辑运算“或”的判断方式来判定卷筒自转1周圈，钢丝绳工作1周次，并以此作为钢丝绳工作量的基本参数。

5.如权利要求3所述的一种起重机钢丝绳自动检测方法，其特征在于，所述步骤S2自检系统中提取最初两个相应的二进制位(X,Y)只要呈现(0，1)的情况即可自动判定钢丝绳处于“跳槽”工作状态，微机处理器控制“跳槽”警示灯亮。

6.如权利要求3所述的一种起重机钢丝绳自动检测方法，其特征在于，所述步骤S2自检系统中提取最初两个相应的二进制位(X,Y)只要不呈现(0，1)的情况，如果出现X|Y＝2，即可自动判定钢丝绳处于“重叠”工作状态，微机处理器控制“重叠”警示灯亮。

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