CN115417334B - 一种塔式起重机断轴保护装置及断轴保护方法 - Google Patents
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Abstract
一种塔式起重机断轴保护装置及断轴保护方法，控制系统采集并计算一个第一长时间间隔t1内卷筒和驱动电机的转动信息的第一实际差量△1，与预存的第一差量阈值Y1进行对比，当第一实际差量△1达到第一差量阈值Y1，控制系统向刹车装置发送刹车指令，接着控制系统连续采集两个短时间间隔内卷筒和驱动电机的转动信息的第二实际差量△2和第三实际差量△3，与系统预存的第二差量阈值Y2和第三差量阈值Y3进行对比，当第二实际差量△2和第三实际差量△3各自均未达到第二差量阈值Y2和第三差量阈值Y3时，控制系统向刹车装置发送中止并撤回尚未完成的刹车动作指令。本发明通过连续的断轴判断来提高报警准确性和干预刹车操作，能及时解除因系统误判导致的刹车错误，减少操控惯性的不良影响。
Description
技术领域
本发明涉及起重机安全保护技术领域，具体涉及一种塔式起重机断轴保护装置及断轴保护方法。
背景技术
塔式起重机采用的断轴保护装置包括安装在卷筒转轴一侧的编码器和安装在驱动电机一侧的控制系统，在卷扬机构运行中，编码器采集卷筒转动信息(角位移/线位移)并传送给控制系统，控制系统同时也在采集电机转动信息(角位移/线位移)，结合两部分转动信息和减速机提供的传动比就能判断卷筒和电机转动是否匹配，如果超过了预设的判断值，则进行断轴报警并同时由控制系统向刹车装置发送指令，控制刹车装置进行刹车，在这个过程中，由于系统一般是计算一个预设时间间隔t内的转动位移来进行比较，时间间隔t取值大小决定了系统报警和刹车的灵敏度，如果预设时间间隔t取值过大，可能不能及时预防事故带来的伤害，比如起吊物品的掉落，如果预设时间间隔t取值过小，受电机或卷筒运行瞬时状态的影响，误判概率会随着提高。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种塔式起重机断轴保护装置，通过连续的断轴判断来提高报警准确性和干预刹车操作，减少操控惯性的不良影响。
本发明的技术方案如下：
一种塔式起重机断轴保护装置，包括：
编码器，所述编码器安装在卷扬机构的卷筒的转轴一侧，采集卷筒转动信息并传送给控制系统，所述卷筒的转轴经由驱动电机和减速机驱动旋转；
控制系统，所述控制系统同时与编码器和驱动电机的控制器电连接，接收所述编码器采集的卷筒转动信息，同时也采集驱动电机转动信息；
控制系统设置成在卷扬机构运行中根据采集的卷筒转动信息和驱动电机转动信息结合减速机提供的传动比判断卷筒和驱动电机的转动信息是否匹配，具体为，控制系统采集并计算一个第一长时间间隔t1内卷筒和驱动电机的转动信息差量，记为第一实际差量△1，控制系统预存有与所述第一长时间间隔t1对应的卷筒和驱动电机的转动信息的极限差量阈值，记为第一差量阈值Y1，控制系统实时将所述第一实际差量△1与所述第一差量阈值Y1进行对比，当所述第一实际差量△1达到所述第一差量阈值Y1，控制系统向刹车装置发送指令，控制刹车装置开始进行刹车；接着，控制系统连续采集至少两个短时间间隔内卷筒和驱动电机的转动信息差量，至少两个短时间间隔包括一个第一短时间间隔t′1和一个第二短时间间隔t′2，其对应的卷筒和驱动电机的转动信息差量记为第二实际差量△2和第三实际差量△3，控制系统预存有与两个短时间间隔对应的卷筒和驱动电机的转动信息极限差量阈值，记为第二差量阈值Y2和第三差量阈值Y3，控制系统实时将所述第二实际差量△2和第三实际差量△3分别与所述第二差量阈值Y2和第三差量阈值Y3进行对比，当所述第二实际差量△2和第三实际差量△3各自均未达到所述第二差量阈值Y2和第三差量阈值Y3，控制系统向刹车装置发送指令，控制刹车装置中止并撤回尚未完成的刹车动作。
可选的，所述卷筒转动信息和驱动电机转动信息为角位移或线位移。
可选的，控制系统向刹车装置发送指令，控制刹车装置开始进行刹车的同时，发出断轴报警。
可选的，控制系统向刹车装置发送指令，控制刹车装置中止并撤回尚未完成的刹车动作的同时，解除断轴报警。
可选的，所述至少两个短时间间隔仅包含两个短时间间隔。
可选的，第一短时间间隔t′1＝第二短时间间隔t′2。
可选的，第一短时间间隔t′1＞第二短时间间隔t′2。
一种采用上述塔式起重机断轴保护装置实施的断轴保护方法，包括步骤：
S1：卷扬机构运行，控制系统采集并计算第一长时间间隔t1内卷筒和驱动电机的转动信息的第一实际差量△1，与预存的第一差量阈值Y1进行对比，如果第一实际差量△1未达到第一差量阈值Y1，卷扬机构继续运转，如果第一实际差量△1达到第一差量阈值Y1，进入步骤S2；
S2：控制系统向刹车装置发送指令，控制刹车装置开始进行刹车；
S3：控制系统采集第一短时间间隔t′1内卷筒和驱动电机的转动信息的第二实际差量△2，与预存的第二差量阈值Y2进行对比，如果第二实际差量△2未达到第二差量阈值Y2，进入步骤S4，如果第二实际差量△2达到第二差量阈值Y2，重新执行步骤S3；
S4：控制系统采集第二短时间间隔t′2内卷筒和驱动电机的转动信息的第三实际差量△3，与预存的第三差量阈值Y3进行对比，如果第三实际差量△3未达到第三差量阈值Y3，进入步骤S5，如果第三差量阈值Y3达到第三差量阈值Y3，重新执行步骤S3；
S5：控制系统向刹车装置发送指令，控制刹车装置中止并撤回尚未完成的刹车动作。
可选的，步骤S2中，控制系统向刹车装置发送指令，控制刹车装置开始进行刹车的同时，发出断轴报警。
可选的，步骤S5中，控制系统向刹车装置发送指令，控制刹车装置中止并撤回尚未完成的刹车动作的同时，解除断轴报警。
本发明的技术效果是：
本发明提出的塔式起重机断轴保护装置及断轴保护方法，与目前采用的简单将卷筒与驱动电机的转动信息进行对比后确定是否刹车的方案相比，控制系统采集并计算与目前时间间隔类似的第一长时间间隔t1内卷筒和驱动电机的转动信息的第一实际差量△1，与预存的第一差量阈值Y1进行对比，当第一实际差量△1达到第一差量阈值Y1，控制系统向刹车装置发送指令，控制刹车装置开始进行刹车，此后接着控制系统连续采集两个短时间间隔内卷筒和驱动电机的转动信息的第二实际差量△2和第三实际差量△3，与系统预存的第二差量阈值Y2和第三差量阈值Y3进行对比，当第二实际差量△2和第三实际差量△3各自均未达到第二差量阈值Y2和第三差量阈值Y3时，控制系统就能向刹车装置发送指令，控制刹车装置中止并撤回尚未完成的刹车动作，由于上述判断和响应过程是短暂的，从而本发明提出的塔式起重机断轴保护装置和方法能够通过连续的断轴判断来提高报警准确性和干预刹车操作，在刹车动作刚刚开始或者尚未完成时就能及时解除因系统误判导致的刹车指令错误，使卷筒恢复运转，减少操控惯性的不良影响。
附图说明
图1为本发明实施例提供的塔式起重机断轴保护装置构成原理图；
图2为本发明实施例提供的塔式起重机断轴保护方法流程图。
具体实施方式
实施例1
参见图1，本实施例提供的一种塔式起重机断轴保护装置，包括：
编码器3，所述编码器3安装在卷扬机构的卷筒1的转轴一侧，采集卷筒转动信息并传送给控制系统4，所述卷筒1的转轴经由驱动电机2和减速机5驱动旋转。
控制系统4，所述控制系统4同时与编码器3和驱动电机2的控制器电连接，接收所述编码器3采集的卷筒转动信息，同时也采集驱动电机转动信息。
控制系统设置成在卷扬机构运行中根据采集的卷筒转动信息和驱动电机转动信息结合减速机5提供的传动比判断卷筒1和驱动电机2的转动信息是否匹配。这里所述卷筒转动信息和驱动电机转动信息可以同时为角位移，也可以同时为线位移，只需要提供程序提前设定采集目标或者换算规则即可，属于现有技术，不再详细列举。
本实施例不同于现有技术的是，控制系统是按照下列程序进行响应，具体为：控制系统采集并计算一个第一长时间间隔t1内卷筒1和驱动电机2的转动信息差量，记为第一实际差量△1，控制系统预存有与所述第一长时间间隔t1对应的卷筒1和驱动电机2的转动信息的极限差量阈值，记为第一差量阈值Y1，控制系统实时将所述第一实际差量△1与所述第一差量阈值Y1进行对比，当所述第一实际差量△1达到所述第一差量阈值Y1，控制系统向刹车装置发送指令，控制刹车装置开始进行刹车。到这一步基本与现有技术的响应方式类似，控制系统所设定的第一长时间间隔t1也与目前时间间隔类似，根据灵敏度要求和经验设定，不同的是，采用本实施例接下来的响应纠正程序后，本发明所设定的第一长时间间隔t1其实是可以适当短于以往经验值的。
接着，控制系统连续采集至少两个短时间间隔内卷筒1和驱动电机2的转动信息差量，本实施例所述至少两个短时间间隔仅包含两个短时间间隔，这也是本发明优选的设置方式，具体所述的至少两个短时间间隔包括第一短时间间隔t′1和第二短时间间隔t′2，其对应的卷筒1和驱动电机2的转动信息差量记为第二实际差量△2和第三实际差量△3，控制系统预存有与两个短时间间隔对应的卷筒1和驱动电机2的转动信息极限差量阈值，记为第二差量阈值Y2和第三差量阈值Y3。
接下来，控制系统实时将所述第二实际差量△2和第三实际差量△3分别与所述第二差量阈值Y2和第三差量阈值Y3进行对比，当所述第二实际差量△2和第三实际差量△3各自均未达到所述第二差量阈值Y2和第三差量阈值Y3，控制系统向刹车装置发送指令，控制刹车装置中止并撤回尚未完成的刹车动作。
从以上手段可以看出，本实施例中，如果一开始根据第一长时间间隔t1内卷筒和驱动电机的转动信息的第一实际差量△1与系统预存的第一差量阈值Y1进行对比的结果进行的刹车动作是由系统运转不稳定或者转速的瞬时影响导致的误判，在接下来的短暂时间内，控制系统能够通过快速对两个更短时间间隔内卷筒1和驱动电机2的转动匹配情况进行判断，进而及时发现刹车误判，从而可以在刹车动作尚未实质对卷筒起效或者刹车动作只是进行到一定程度尚未实质引起卷筒停转的情况下中止并撤回尚未完成的刹车动作。
本发明中所称的“长时间间隔”和“短时间间隔”并不是一个绝对的概念，而是两者相比较产生的概念，也就是说，只要第一短时间间隔t′1和第二短时间间隔t′2都小于第一长时间间隔t1，就满足本发明的定义。实际操作中，在根据实验和经验选择上述t1、t′1、t′2的值时，优选第一长时间间隔t1的选择能够保证断轴预警有一定的准确率，而优选第一短时间间隔t′1和第二短时间间隔t′2在能获得足够用来比较的角位移或者线位移的情况下尽可能的短，这样可以确保在发现刹车错误后能够及时在刹车动作尚未实质对卷筒起效或者刹车动作只是进行到一定程度尚未实质引起卷筒停转的情况下中止并撤回尚未完成的刹车动作，这种情况下，第一短时间间隔t′1和第二短时间间隔t′2有效验证值其实要比第一长时间间隔t1短很多，例如，第一长时间间隔t1如果选择160ms，第一短时间间隔t′1和第二短时间间隔t′2中的每个可能均不足80ms，本发明之所以连续采集两个短时间间隔内卷筒1和驱动电机2的转动信息差量来进行比对，一是为了提高准确率，防止只采集一个时间间隔内数据进行比对时驱动电机或卷筒的瞬时不稳定因素影响尚未结束，一是可以尽量缩短每个时间间隔的时长，用增加采集时段的方式弥补缩短时长而降低的精度。
作为优选，在本实施例的方案中，控制系统向刹车装置发送指令，控制刹车装置开始进行刹车的同时，发出断轴报警，并且，控制系统向刹车装置发送指令，控制刹车装置中止并撤回尚未完成的刹车动作的同时，解除断轴报警。
另外，根据上面介绍的原理，本实施例第一短时间间隔t′1和第二短时间间隔t′2可以相等，也可以使第一短时间间隔t′1略大于第二短时间间隔t′2。
实施例2
一种采用实施例1的塔式起重机断轴保护装置实施的断轴保护方法，包括步骤：
S1：卷扬机构运行，控制系统采集并计算第一长时间间隔t1内卷筒1和驱动电机2的转动信息的第一实际差量△1，与预存的第一差量阈值Y1进行对比，如果第一实际差量△1未达到第一差量阈值Y1，卷扬机构继续运转，如果第一实际差量△1达到第一差量阈值Y1，进入步骤S2；
S2：控制系统向刹车装置发送指令，控制刹车装置开始进行刹车；
S3：控制系统采集第一短时间间隔t′1内卷筒1和驱动电机2的转动信息的第二实际差量△2，与预存的第二差量阈值Y2进行对比，如果第二实际差量△2未达到第二差量阈值Y2，进入步骤S4，如果第二实际差量△2达到第二差量阈值Y2，重新执行步骤S3；
S4：控制系统采集第二短时间间隔t′2内卷筒1和驱动电机2的转动信息的第三实际差量△3，与预存的第三差量阈值Y3进行对比，如果第三实际差量△3未达到第三差量阈值Y3，进入步骤S5，如果第三差量阈值Y3达到第三差量阈值Y3，重新执行步骤S3；
S5：控制系统向刹车装置发送指令，控制刹车装置中止并撤回尚未完成的刹车动作。
上述断轴保护方法相关原理和优点在实施例1中已经有所介绍，不再重复叙述，同样作为优选，步骤S2中，控制系统向刹车装置发送指令，控制刹车装置开始进行刹车的同时，发出断轴报警，步骤S5中，控制系统向刹车装置发送指令，控制刹车装置中止并撤回尚未完成的刹车动作的同时，解除断轴报警。其余控制细节以及参数的选择依据均可参见实施例1。
以上所述，仅为本发明较佳的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种塔式起重机断轴保护装置，包括：
编码器(3)，所述编码器(3)安装在卷扬机构的卷筒(1)的转轴一侧，采集卷筒转动信息并传送给控制系统(4)，所述卷筒(1)的转轴经由驱动电机(2)和减速机(5)驱动旋转；
控制系统(4)，所述控制系统(4)同时与编码器(3)和驱动电机(2)的控制器电连接，接收所述编码器(3)采集的卷筒转动信息，同时也采集驱动电机转动信息；
其特征在于，控制系统设置成在卷扬机构运行中根据采集的卷筒转动信息和驱动电机转动信息结合减速机(5)提供的传动比判断卷筒(1)和驱动电机(2)的转动信息是否匹配，具体为，控制系统采集并计算一个第一长时间间隔t1内卷筒(1)和驱动电机(2)的转动信息差量，记为第一实际差量△1，控制系统预存有与所述第一长时间间隔t1对应的卷筒(1)和驱动电机(2)的转动信息的极限差量阈值，记为第一差量阈值Y1，控制系统实时将所述第一实际差量△1与所述第一差量阈值Y1进行对比，当所述第一实际差量△1达到所述第一差量阈值Y1，控制系统向刹车装置发送指令，控制刹车装置开始进行刹车；接着，控制系统连续采集至少两个短时间间隔内卷筒(1)和驱动电机(2)的转动信息差量，至少两个短时间间隔包括一个第一短时间间隔t′1和一个第二短时间间隔t′2，其对应的卷筒(1)和驱动电机(2)的转动信息差量记为第二实际差量△2和第三实际差量△3，控制系统预存有与两个短时间间隔对应的卷筒(1)和驱动电机(2)的转动信息极限差量阈值，记为第二差量阈值Y2和第三差量阈值Y3，控制系统实时将所述第二实际差量△2和第三实际差量△3分别与所述第二差量阈值Y2和第三差量阈值Y3进行对比，当所述第二实际差量△2和第三实际差量△3各自均未达到所述第二差量阈值Y2和第三差量阈值Y3，控制系统向刹车装置发送指令，控制刹车装置中止并撤回尚未完成的刹车动作。
2.根据权利要求1所述的一种塔式起重机断轴保护装置，其特征在于，所述卷筒转动信息和驱动电机转动信息为角位移或线位移。
3.根据权利要求1所述的一种塔式起重机断轴保护装置，其特征在于，控制系统向刹车装置发送指令，控制刹车装置开始进行刹车的同时，发出断轴报警。
4.根据权利要求1或3所述的一种塔式起重机断轴保护装置，其特征在于，控制系统向刹车装置发送指令，控制刹车装置中止并撤回尚未完成的刹车动作的同时，解除断轴报警。
5.根据权利要求1所述的一种塔式起重机断轴保护装置，其特征在于，所述至少两个短时间间隔仅包含两个短时间间隔。
6.根据权利要求1所述的一种塔式起重机断轴保护装置，其特征在于，第一短时间间隔t′1＝第二短时间间隔t′2。
7.根据权利要求1所述的一种塔式起重机断轴保护装置，其特征在于，第一短时间间隔t′1＞第二短时间间隔t′2。
8.一种采用权利要求1所述的塔式起重机断轴保护装置实施的断轴保护方法，其特征在于，包括步骤：
S1：卷扬机构运行，控制系统采集并计算第一长时间间隔t1内卷筒(1)和驱动电机(2)的转动信息的第一实际差量△1，与预存的第一差量阈值Y1进行对比，如果第一实际差量△1未达到第一差量阈值Y1，卷扬机构继续运转，如果第一实际差量△1达到第一差量阈值Y1，进入步骤S2；
S2：控制系统向刹车装置发送指令，控制刹车装置开始进行刹车；
S3：控制系统采集第一短时间间隔t′1内卷筒(1)和驱动电机(2)的转动信息的第二实际差量△2，与预存的第二差量阈值Y2进行对比，如果第二实际差量△2未达到第二差量阈值Y2，进入步骤S4，如果第二实际差量△2达到第二差量阈值Y2，重新执行步骤S3；
S4：控制系统采集第二短时间间隔t′2内卷筒(1)和驱动电机(2)的转动信息的第三实际差量△3，与预存的第三差量阈值Y3进行对比，如果第三实际差量△3未达到第三差量阈值Y3，进入步骤S5，如果第三差量阈值Y3达到第三差量阈值Y3，重新执行步骤S3；
S5：控制系统向刹车装置发送指令，控制刹车装置中止并撤回尚未完成的刹车动作。
9.根据权利要求8所述的断轴保护方法，其特征在于，步骤S2中，控制系统向刹车装置发送指令，控制刹车装置开始进行刹车的同时，发出断轴报警。
10.根据权利要求8或9所述的断轴保护方法，其特征在于，步骤S5中，控制系统向刹车装置发送指令，控制刹车装置中止并撤回尚未完成的刹车动作的同时，解除断轴报警。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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