CN201002926Y - 岸边起重机的运行状态判断装置及防风系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种岸边起重机的运行状态判断装置及防风系统，主要包括行走指令判断装置，判断所述岸边起重机的控制系统是否发出行走指令；车轮测速装置，判断所述岸边起重机的车轮是否滚动；风速测定装置，判断风速是否大于一预定风速；逻辑控制器，连接到所述行走指令判断装置、车轮测速装置、风速测定装置，判断装置在岸边起重机出现受风力影响的跑位时发出警报并输出制动控制信号。本实用新型能有效判断岸边起重机是否处于风载作用下的移动，并能在出现移动时通过投掷砂包来阻止这种移动，砂包能产生很大的运动阻尼，能有效阻止岸边起重机的移动且不给起重机带来很大的水平冲击。

Description

岸边起重机的运行状态判断装置及防风系统

技术领域

本实用新型涉及起重机安全技术领域，更具体地说，涉及一种岸边起重机的运行状态判断装置及防风系统，在岸边起重机受风力影响而出现跑位时能及时进行制动。

背景技术

随着我国国内和世界贸易量的不断增加，国内各地港口建设的不断增加和发展，特别是各大沿海港口大型、超大型岸边起重机械不断增加。由于沿海港口码头所处地理位置的特殊，南北方港口每年冬夏两季，都会遭受台风和强对流天气，对码头岸边起重机械的安全构成严重威胁。

由于港口码头作业平凡，特别是夏季突发性的灾难性天气，现代气象技术难以预报，若正在作业的大型起重机械未被锚地固定，加之起重机大车行走机构制动装置不完整，或制动力不能满足抵御突发风载的情况下，就会发生起重机在风载作用下自行跑位。一旦起重机自行跑位，码头岸边同轨道多台起重机之间就会发生碰撞损坏，严重情况下就会导致起重机的倾翻。

起重机在风载作用下自行跑位，随着跑位速度加快，恶性事故就不可避免，即便塞入轮下通常用于大车行走定位的铁靴，也挡不住运行中的起重机的。实践证明起重机在风载作用下自行跑位，比较有效的制动方式是，向运行着的大车行走轮下填充软体砂包，利用砂包在轨道和车轮之间形成很大的阻尼，在极短的范围内吸收转换整机动能，起到阻止起重机大车的跑位运行，进而赢得对起重机做进一步紧固处理的时间。

于是，就需要一种能及时判断起重机处于风载作用下的非正常跑位并能及时采用砂包进行制动的技术。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供一种能及时判断起重机处于风载作用下的非正常移动装置。

本实用新型的另一个目的是在起重机处于风载作用下的非正常移动时能及时采用砂包进行制动的系统。

根据本实用新型的第一方面，提供一种岸边起重机的运行状态判断装置，包括：

行走指令判断装置，判断所述岸边起重机的控制系统是否发出行走指令；

车轮测速装置，判断所述岸边起重机的车轮是否滚动；

风速测定装置，判断风速是否大于一预定风速；

逻辑控制器，连接到所述行走指令判断装置、车轮测速装置、风速测定装置，判断岸边起重机是否出现移动，以及判断该移动是受到风力影响的跑位还是正常运行；

所述运行状态判断装置在岸边起重机出现受风力影响的跑位时发出警报并输出制动控制信号。

该运行状态判断装置还包括电源模块，采用市电以及UPS向所述行走指令判断装置、车轮测速装置、风速测定装置和逻辑控制器供电。

根据本实用新型的第二方面，提供一种岸边起重机的防风系统，包括：

行走指令判断装置，判断所述岸边起重机的控制系统是否发出行走指令；

车轮测速装置，判断所述岸边起重机的车轮是否滚动；

风速测定装置，判断风速是否大于一预定风速；

逻辑控制器，连接到所述行走指令判断装置、车轮测速装置、风速测定装置，判断岸边起重机是否出现移动，以及判断该移动是受到风力影响的跑位还是正常运行；

报警装置，连接到所述运行状态判断装置，在收到运行状态判断装置发出的警报时，进行报警；

制动系统，连接到所述运行状态判断装置，在收到运行状态判断装置发出的制动控制信号时，进行制动。

防风系统还包括，

电源模块，采用市电以及UPS向所述行走指令判断装置、车轮测速装置、风速测定装置和逻辑控制器供电；

该电源模块还向报警装置及制动系统供电。

所述制动系统包括：

制动控制器，接收运行状态判断装置还发出的制动控制信号并采取动作；

砂包投掷机，由所述制动控制器控制，在制动控制器采取动作时投掷砂包到岸边起重机的车轮与轨道之间进行制动。

所述制动系统包括：

一组制动控制器，其中的每一个对应岸边起重机的一组车轮；

一组砂包投掷机，其中的每一个对应岸边起重机所述一组制动控制器中的一个，所述砂包投掷机安装在岸边起重机的每一组车轮中间的间隔处，其投掷的砂包掉落在所对应的一组车轮的前进方向的轨道上。

采用本实用新型的技术方案，能有效判断岸边起重机是否处于风载作用下的非正常跑位，并能在出现非正常跑位时通过投掷砂包来阻止这种移动，实践证明，砂包能产生很大的运动阻尼，能有效阻止岸边起重机的移动且不给起重机带来很大的水平冲击。

附图说明

在本实用新型中，相同的附图标记始终表示相同的特征，其中，

图1是根据本实用新型的一实施例的运行状态判断装置的结构框图；

图2是根据本实用新型的一实施例的防风系统结构框图；

图3是根据本实用新型的一实施例的防风系统电气原理图；

图4是根据本实用新型的一实施例的防风系统的砂包投掷机的安装位置示意图；

图5是根据本实用新型一实施例的防风系统砂包投掷机的工作原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步描述本实用新型的技术方案。

运行状态判断装置

首先，在判断并防止岸边起重机发生风载作用下的非正常跑位时，需要考虑如下几个问题：1)如何判断起重机大车运行是控制运行，还是自行移动？2)如何满足防风装置运行的不间断供电要求？3)如何确定起重机自行跑位运行速度的起止范围？

针对上述的要求，本实用新型提供一种岸边起重机的运行状态判断装置，当岸边起重机出现移动时，判断该移动是受到风力影响还是正常运行，参考图1，图1是根据本实用新型的一实施例的运行状态判断装置的结构框图，该运行状态判断装置100包括：

行走指令判断装置102，判断岸边起重机的控制系统是否发出行走指令；在电路实现中，如果岸边起重机的控制系统发出行走指令，则反馈高电平(或者反馈1)，如果岸边起重机的控制系统没有发出行走指令，则反馈低电平(或者反馈0)。

车轮测速装置104，判断岸边起重机的车轮是否滚动，；在电路实现中，如果岸边起重机的车轮滚动，则表明起重机出现移动，车轮测速装置104反馈高电平(或者反馈1)，如果岸边起重机的车轮没有滚动，则表明起重机没有出现移动，车轮测速装置104反馈低电平(或者反馈0)。

风速测定装置106，判断风速是否大于一预定风速；对于大型的岸边起重机来说，一般情况风速在25m/s以下时，各类型起重机迎风面所受风载下，是不会被风刮自行跑位的。但是，由于起重机型号规格的不同以及各个港口的环境的差别，使得风速的门限值会有所不同，所以，预定的风速门限值应当根据环境状况和起重机型号规格确定，此处，以最常见的门限值，25m/s为例进行说明，本领域的技术人员应当理解，25m/s仅仅是一个示例。当起重机没有发出控制运行指令就出现移动或运行，应该是起重机受到较大的风载，风速应该在25m/s以上。所以风速测定装置对风速信号以2Sm/s作为门槛值设置高电平或低电平。需要说明，风速在25m/s以下时，起重机如果出现非正常移动可能是出于其他的故障原因，这不在本实用新型的关注范围内，因此，本实用新型不涉及由于非风力原因而造成的非正常移动，但是，本实用新型所提供的采用砂包来阻止起重机移动的方法也可用于各种原因的非正常移动。在风速测定装置106的电路实现中，如果风速大于25m/s，则风速测定装置106反馈高电平(或者反馈1)，如果风速小于25m/s，则风速测定装置106反馈低电平(或者反馈0)。

逻辑控制器108，连接到行走指令判断装置102、车轮测速装置104、风速测定装置106，判断岸边起重机是否出现移动，以及判断该移动是受到风力影响还是正常运行。根据本实用新型的一实施例，逻辑控制器108的判断逻辑包括：

1)行走指令判断装置102指示有行走指令产生，即行走指令判断装置102反馈高电平或者1，车轮测速装置104指示岸边起重机有移动，即车轮测速装置104反馈高电平或者1，则逻辑控制器108判断该移动是正常移动；

2)行走指令判断装置102指示没有行走指令产生，即行走指令判断装置102反馈低电平或者0，车轮测速装置104指示岸边起重机没有移动，即车轮测速装置104反馈低电平或者0，则逻辑控制器108也判断岸边起重机处于正常状态；

3)行走指令判断装置102指示没有行走指令产生，即行走指令判断装置102反馈低电平或者0，而车轮测速装置104指示岸边起重机有移动，即车轮测速装置104反馈高电平或者1，并且风速测定装置106指示风速大于预定风速(25m/s)，即风速测定装置106反馈高电平或者1，则逻辑控制器108判断该移动是受到风力影响的跑位。

当判断岸边起重机出现受风力影响的跑位时，该运行状态判断装置100还发出警报并输出制动控制信号。根据本实用新型的实施例，逻辑控制器108采用8051系列单片机为主体，配以独立的WDT电路，用以保证控制系统的可靠性。该系列的单片机配有参数设定和显示人机接口，方便调试和控制。需要说明的是，根据本实用新型的实施例，该运行状态判断装置还可以增加其他的参数作为判断逻辑的考虑因素，比如，考虑起重机的非正常运行的速度，起重机非正常移动的距离，以及起重机非正常移动的速度变化趋势等等，这些因素在不同的应用环境中可以被使用，应为对于有些特殊的应用环境，比如地形特殊的港口，一定范围内的非正常移动不会造成危害，并会自行消除，此时并不一定需要进行人为的制动手段，对于本领域的技术人员来说，这并不超出本实用新型的保护范围，本实用新型是提出了一种判断是否是非正常跑位的方法并且提供了有效的制动手段。

继续参考图1，为了解决问题2)如何满足防风装置运行的不间断供电要求？本实用新型的运行状态判断装置100还包括电源模块110，采用市电以及UPS向行走指令判断装置102、车轮测速装置104、风速测定装置106和逻辑控制器108供电。当电网供电时系统工作在电网供电模式，一但电网停电系统自动转入UPS供电模式。根据本实用新型的运行状态判断装置的待机工作用电负荷量，UPS正常供电情况下可以持续48小时以上，并保证防风制动系统能正常实施工作。当电网恢复供电时，系统自动转入电网供电，同时电网向UPS充电储备电能。

岸边起重机的防风系统

根据本实用新型，还提供一种岸边起重机的防风系统，在已判断岸边起重机的运行状态的基础上，还增加考虑如何阻止非正常移动。如前面所说的，在出现受风力影响的跑位时，在起重机的车轮和轨道之间投掷砂包是最有效的阻止方法，因此，本实用新型的防风系统采用了该种技术来阻止受风力影响的跑位。

于是，本实用新型的岸边起重机的防风系统，能在岸边起重机出现移动时，判断该移动是受到风力影响还是正常运行，如果是受风力影响的跑位，则防风系统阻止该移动，参考图2，图2是根据本实用新型的一实施例的防风系统结构框图，该防风系统200包括：

运行状态判断装置201，包括：

行走指令判断装置202，判断岸边起重机的控制系统是否发出行走指令；在电路实现中，如果岸边起重机的控制系统发出行走指令，则反馈高电平(或者反馈1)，如果岸边起重机的控制系统没有发出行走指令，则反馈低电平(或者反馈0)。

车轮测速装置204，判断岸边起重机的车轮是否滚动，以判断岸边起重机是否出现移动；在电路实现中，如果岸边起重机的车轮滚动，则表明起重机出现移动，车轮测速装置204反馈高电平(或者反馈1)，如果岸边起重机的车轮没有滚动，则表明起重机没有出现移动，车轮测速装置204反馈低电平(或者反馈0)。

风速测定装置206，判断风速是否大于一预定风速；对于大型的岸边起重机来说，一般情况风速在25m/s以下时，各类型起重机迎风面所受风载下，是不会被风刮自行移动的。但是，由于起重机型号规格的不同以及各个港口的环境的差别，使得风速的门限值会有所不同，所以，预定的风速门限值应当根据环境状况和起重机型号规格确定，此处，以最常见的门限值，25m/s为例进行说明，本领域的技术人员应当理解，25m/s仅仅是一个示例。当起重机没有发出控制运行指令就出现移动或运行，应该是起重机受到较大的风载，风速应该在25m/s以上。所以风速测定装置对风速信号以25m/s作为门槛值设置高电平或低电平。需要说明，风速在25m/s以下时，起重机如果出现非正常移动可能是出于其他的故障原因，这不在本实用新型的关注范围内，因此，本实用新型不涉及由于非风力原因而造成的非正常移动，但是，本实用新型所提供的采用砂包来阻止起重机移动的方法也可用于各种原因的非正常移动。在风速测定装置206的电路实现中，如果风速大于25m/s，则风速测定装置206反馈高电平(或者反馈1)，如果风速小于25m/s，则风速测定装置206反馈低电平(或者反馈0)。

逻辑控制器208，连接到行走指令判断装置202、车轮测速装置204、风速测定装置206，判断岸边起重机是否出现移动，以及判断该移动是受到风力影响还是正常移动。根据本实用新型的一实施例，逻辑控制器208的判断逻辑包括：

1)行走指令判断装置202指示有行走指令产生，即行走指令判断装置202反馈高电平或者1，车轮测速装置204指示岸边起重机有移动，即车轮测速装置204反馈高电平或者1，则逻辑控制器208判断该移动是正常移动；

2)行走指令判断装置202指示没有行走指令产生，即行走指令判断装置202反馈低电平或者0，车轮测速装置204指示岸边起重机没有移动，即车轮测速装置204反馈低电平或者0，则逻辑控制器208也判断岸边起重机处于正常状态；

3)行走指令判断装置202指示没有行走指令产生，即行走指令判断装置202反馈低电平或者0，而车轮测速装置204指示岸边起重机有移动，即车轮测速装置204反馈高电平或者1，并且风速测定装置206指示风速大于预定风速(25m/s)，即风速测定装置206反馈高电平或者1，则逻辑控制器208判断该移动是受到风力影响的跑位。

当判断岸边起重机出现受风力影响的跑位时，该运行状态判断装置200还发出警报并输出制动控制信号。根据本实用新型的实施例，逻辑控制器208采用8051系列单片机为主体，配以独立的WDT电路，用以保证控制系统的可靠性。该系列的单片机配有参数设定和显示人机接口，方便调试和控制。需要说明的是，根据本实用新型的实施例，该运行状态判断装置还可以增加其他的参数作为判断逻辑的考虑因素，比如，考虑起重机的非正常运行的速度，起重机非正常移动的距离，以及起重机非正常移动的速度变化趋势等等，这些因素在不同的应用环境中可以被使用，应为对于有些特殊的应用环境，比如地形特殊的港口，一定范围内的非正常移动不会造成危害，并会自行消除，此时并不一定需要进行人为的制动手段，对于本领域的技术人员来说，这并不超出本实用新型的保护范围，本实用新型是提出了一种判断是否是非正常跑位的方法并且提供了有效的制动手段。

继续参考图2，该防风系统200还包括，

报警装置212，连接到运行状态判断装置201，在收到运行状态判断装置还发出的警报时，进行报警；比如，报警装置212是进行声光报警的装置。

制动系统214，连接到运行状态判断装置212，在收到运行状态判断装置212发出的制动控制信号时，进行制动。如上所述的，本实用新型的防风系统采用投掷砂包的方式来进行制动，根据本实用新型的一实施例，制动系统214包括：制动控制器，接收运行状态判断装置201还发出的制动控制信号并采取动作；砂包投掷机240，由制动控制器控制，在制动控制器采取动作时投掷砂包到岸边起重机的车轮与轨道之间进行制动。参考图4和图5，图4是根据本实用新型的一实施例的防风系统的砂包投掷机的安装位置示意图，图5是根据本实用新型一实施例的防风系统砂包投掷机的工作原理图。可采取如下的方式来配置制动系统214：一组制动控制器，其中的每一个对应岸边起重机的一组车轮；一组砂包投掷机240，其中的每一个对应岸边起重机的一组制动控制器中的一个，砂包投掷机240安装在岸边起重机的每一组车轮中间的间隔处，其投掷的砂包掉落在所对应的一组车轮的前进方向的轨道上。同时参考图4，图4中还示出了本实用新型的防风系统200的其他部分部件的安装位置。

继续参考图2，同样为了解决满足防风装置运行的不间断供电要求的问题，本实用新型的防风系统200还包括电源模块210，采用市电以及UPS向行走指令判断装置202、车轮测速装置204、风速测定装置206、逻辑控制器208、报警装置212和制动系统214供电。当电网供电时系统工作在电网供电模式，一但电网停电系统自动转入UPS供电模式。根据本实用新型的防风系统的待机工作用电负荷量，UPS正常供电情况下可以持续48小时以上，并保证防风制动系统能正常实施工作。当电网恢复供电时，系统自动转入电网供电，同时电网向UPS充电储备电能。

参考图3，图3是根据本实用新型的一实施例的防风系统电气原理图。其中示出了如下的器件：

行走指令判断装置202、车轮测速装置204，为测速发电机、风速测定装置206，通过一风速传感器207测定风速、逻辑控制器208、报警装置212、制动系统214中的一组制动控制器242a，242b，242c，242d。还示出了充电检测开关K1，手柄控制开关K2，紧急开关S2。图3所示的电气原理图的电控原理如下：

序号	代号	含义	范围	缺省	单位
						1	PO	密码	0～9999	0
2	FS	风速动作值	0～60.0		m/s
						3	TI	动作延时	0～9999		S
4	CS	车速动作起始值	0～60.0		m/min
						5	CH	车速动作终止值	0～60.0		m/min
6	F1	动作原因记录	2：手动4：自动
						7	UF	动作时风速			m/s
8	UC	动作时车速			m/min
						9

表格中的代号、含义、参数等进一步加以说明如下，

代号PO是对控制系统给出密码设置，其主要用意是非专管人员不能随意改变系统的参数设置。

代号FS是风速仪给出的风速反馈信号，是设置起重机大车移动时的风速值，风速值多大时反馈信号有效，风速设置范围在0～60.0m/min以内，也可以更高。

代号TI是指令执行前的延时，其目的是考虑到起重机大车运行机构在起重机正常作业时，会有小范围内的大车车轮摆动，剔除作业时大车车轮的摆动问题，适当延迟指令动作可以避免误动作，延时设置范围在0～9999 S以内。

代号CS是测速发电机测得的起重机大车运行机构速度反馈信号，是设置起重机大车移动时的起始度速有效值，同时也可避免起重机作业时车轮摆动的影响，车速动作起始值设置范围在0～60.0m/min以内，也可以更高。

代号CH是测速发电机测得的起重机大车运行机构速度反馈信号，是设置起重机大车正常运行时受到风载的作用，大车运行速度超出起重机最大额定运行速度时的一个设定值，超速设置范围在0～60.0m/min以内，也可以更高。

代号F1是表示智能防风装置进行了制动动作后的判别，表明这次动作是手动还是系统自动根据工况完成的，符号显示2为手动，符号显示4为自动。

代号F1、UC是表示在智能防风软制动装置完成制动动作(抛料)后，处理器记录当时动作的风速值和大车速度值，以备份系统工作统计。

系统微处理器(8051)接收反馈信号并进行运算处理，当逻辑判定关系成立，便发出驱动器执行抛料指令，同时声光报警器发出报警声和红光閃烁。驱动器控制砂包储存箱，开门机构箱门打开抛料，整个动作(开门、抛料)时间约0.5秒。

测试结果

阻挡加速度的测试：

利用60t门座式岸边起重机大车行走不同挡位速度，模拟不同风力下的起重机移动运行，并使防风系统强制抛出砂包进行加速度测试，大车行走给出的不同挡位速度分别选择为15m/min、20m/min、26.5m/min(该起重机大车最高运行速度为26.5m/min)。防风系统抛出砂包动作分两种工况抛掷，工况一，先在两条轨道上各抛下一只砂包，测试阻挡三种车速下的加速度，工况二，再在两条轨道上各抛下两只砂包，测试阻挡三种车速下的加速度。

阻挡力的测试：

利用一台十吨卷扬机配制滑轮组，将卷扬机固定于60t门座式起重机所在轨道中间，使卷扬机组可以对60t门座式起重机产生40吨以上的水平拉力。在滑轮组与卷扬机之间接入一只拉力传感器，测试砂包对起重机的阻挡力。

抛砂包分两种工况抛掷，工况一，先在两条轨道上各抛下一只砂包，开启卷扬机组拉动起重机行走，测两只砂包对起重机的阻挡力。工况二，再在两条轨道上各抛下两只砂包，开启卷扬机组拉动起重机行走，测试四只砂包对起重机的阻挡力。

结果如下：

1)砂包对起重机的阻挡效果非常好。当四只砂包同时对起重机移动进行阻挡时，起重机运行速度在26.5m/min时，大约在1～2秒时间内起重机运行速度由26.5m/min降至为零速，而此时落地的砂包几乎不移动位置，整个制动降速过程对起重机冲击非常平缓，它的负加速度值甚至比起重机大车起动时的加速度值还要小。说明砂包和轨道轮子之间相互运动阻尼非常之大，但对起重机却没有大的冲击，可以非常有效的阻挡住运行中的起重机。

2)对起重机运行阻挡力的测试结果，将砂包事先搁置在60吨门座起重机轨道上，开启卷扬机组拉动起重机行走，同样砂包几乎不移动位置。

采用本实用新型的技术方案，能有效判断岸边起重机是否处于风载作用下的非正常移动，并能在出现非正常移动时通过投掷砂包来阻止这种移动，实践证明，砂包能产生很大的运动阻尼，能有效阻止岸边起重机的移动且不给起重机带来很大的水平冲击。

Claims (6)

1.一种岸边起重机的运行状态判断装置，其特征在于，包括：

行走指令判断装置，判断所述岸边起重机的控制系统是否发出行走指令；

车轮测速装置，判断所述岸边起重机的车轮是否滚动；

风速测定装置，判断风速是否大于一预定风速；

逻辑控制器，连接到所述行走指令判断装置、车轮测速装置、风速测定装置，判断岸边起重机是否出现移动，以及判断该移动是受到风力影响的跑位还是正常运行；

所述运行状态判断装置在岸边起重机出现受风力影响的跑位时发出警报并输出制动控制信号。

2.如权利要求1所述的岸边起重机的运行状态判断装置，其特征在于，还包括，

电源模块，采用市电以及UPS向所述行走指令判断装置、车轮测速装置、风速测定装置和逻辑控制器供电。

3.一种岸边起重机的防风系统，其特征在于，包括：

行走指令判断装置，判断所述岸边起重机的控制系统是否发出行走指令；

车轮测速装置，判断所述岸边起重机的车轮是否滚动；

风速测定装置，判断风速是否大于一预定风速；

逻辑控制器，连接到所述行走指令判断装置、车轮测速装置、风速测定装置，判断岸边起重机是否出现移动，以及判断该移动是受到风力影响的跑位还是正常运行；

报警装置，连接到所述运行状态判断装置，在收到运行状态判断装置发出的警报时，进行报警；

制动系统，连接到所述运行状态判断装置，在收到运行状态判断装置发出的制动控制信号时，进行制动。

4.如权利要求3所述的岸边起重机的防风系统，其特征在于，还包括，

电源模块，采用市电以及UPS向所述行走指令判断装置、车轮测速装置、风速测定装置和逻辑控制器供电；

该电源模块还向报警装置及制动系统供电。

5.如权利要求3所述的岸边起重机的防风系统，其特征在于，所述制动系统包括：

制动控制器，接收运行状态判断装置还发出的制动控制信号并采取动作；

砂包投掷机，由所述制动控制器控制，在制动控制器采取动作时投掷砂包到岸边起重机的车轮与轨道之间进行制动。

6.如权利要求3所述的岸边起重机的防风系统，其特征在于，所述制动系统包括：

一组制动控制器，其中的每一个对应岸边起重机的一组车轮；

一组砂包投掷机，其中的每一个对应岸边起重机所述一组制动控制器中的一个，所述砂包投掷机安装在岸边起重机的每一组车轮中间的间隔处，其投掷的砂包掉落在所对应的一组车轮的前进方向的轨道上。

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