CN202912581U - 具有场区自动识别功能的轮胎吊 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有场区自动识别功能的轮胎吊，包括柴油发电机组、用于外接电网的岸电供电端子、起升机构、大车行走机构、小车机构、转向机构、主控系统、电源切换模块和区域识别控制单元；所述电源切换模块分别连接柴油发电机组和岸电供电端子，选择其中一路供电电源与轮胎吊中的负载电路连通；所述区域识别控制单元自动检测并识别轮胎吊所处的工作场区类型，并生成相应的检测信号输出至所述的主控系统；所述主控系统根据接收到的检测信号以及所选择的供电方式生成控制信号输出至起升机构，以控制起升机构的动作模式。本实用新型的轮胎吊采用按照工作场区类型自动提示并强制选择不同供电方式的能源转换策略，节约了能源，减少了排放。

Description

具有场区自动识别功能的轮胎吊

技术领域

本实用新型属于起吊设备技术领域，具体地说，是涉及一种可以根据起重机所处位置自动提示并强制采取不同供电方式的起重设备。

背景技术

轮胎式集装箱龙门起重机，也可简称轮胎吊，是港口集装箱装卸作业中非常重要的主力设备。目前的轮胎吊，其供电系统大多采用柴油发电机组提供工作电源。其工作原理是：当柴油发电机组启动运行后，输出三相交流440V电源，一方面提供给轮胎吊内部包括用于提升、大车行走、下车行走的变频器等动力负载，以控制轮胎吊中的起升机构、大车行走机构、小车机构和转向机构等运行；另一方面，通过变压器将交流440V电源降压为交流380V/220V电源，为轮胎吊上的风机、泵、空调、照明等负载供电。

由于柴油发电机组直接设置在轮胎吊上，因此可以随时随地的为轮胎吊提供动力能源，使得轮胎吊可以自由转场作业。但是，这种供电方式能耗大，排放严重，污染环境，不适合当今社会所提倡的节能减碳的发展趋势。为了节约能源、保护环境，许多港口码头采用“油改电”技术对轮胎吊的供电系统进行改造，即直接使用电网电力（也可称为岸电）为轮胎吊供电。其设计原理是：在轮胎吊工作的场区周围或者一侧安装与市电电网连接的架空滑触线，在架空滑触线上安装滑触线供电装置，向滑触线供电。在滑触线上安装集电小车，集电小车上安装集电器，集电器通过碳刷与滑触线接触，采集电能并通过电缆传输至轮胎吊，为轮胎吊提供动力能源。轮胎吊在行走的过程中，同时拖动集电小车在滑触线上滑动，随之行走。“油改电”技术使轮胎吊摆脱了对柴油发电机组的应用，实现了降低排放、改善港口环境的设计目的，但是，却限制了轮胎吊的运行区域，使得轮胎吊只能在架设有滑触线的固定区域内行走，不能自由转场，这也是导致现有的轮胎吊仍需配置柴油发电机组的主要原因。

在对港口码头的集装箱装卸区域进行了“油改电”技术改造后，大部分场区都实现了滑触线供电，但仍有一部分场区没有改造，仍然需要使用柴油发电机组进行装卸作业，这样就导致某些轮胎吊在电场区作业时仍采用柴油发电机进行供电，无法达到节能减排的设计要求。

在这种背景下，如何实现轮胎吊在非电场区采用柴油发电机组供电，而在电场区能够自动地切换至岸电供电，以降低柴油发电组的功耗，节约能源，是目前轮胎吊制造行业需要解决的一项主要课题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种具有场区自动识别功能的轮胎吊，通过辨识轮胎吊所处的位置，自动判断轮胎吊所在的场区是电场区还是非电场区，进而提示并强制司机选择合理的供电方式为轮胎吊供电，以达到节能减排的设计要求。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种具有场区自动识别功能的轮胎吊，包括柴油发电机组、用于外接电网的岸电供电端子、起升机构、大车行走机构、小车机构、转向机构、主控系统、电源切换模块和区域识别控制单元；所述电源切换模块分别连接柴油发电机组和岸电供电端子，选择其中一路供电电源与轮胎吊中的负载电路连通；所述区域识别控制单元自动检测并识别轮胎吊所处的工作场区类型，并生成相应的检测信号输出至所述的主控系统；所述主控系统根据接收到的检测信号以及所选择的供电方式生成控制信号输出至起升机构，以控制起升机构的动作模式。

进一步的，在所述区域识别控制单元中设置有定位模块和处理器，所述定位模块检测轮胎吊所处的位置，并生成位置信息输出至处理器，所述处理器根据接收到的位置信息识别出轮胎吊所处的工作场区类型，进而生成相应的检测信号输出至所述的主控系统。

优选的，所述定位模块优选采用GPS卫星定位模块；所述处理器优选采用单片机进行区域识别控制单元的具体设计。

作为一种优选控制方式，所述主控系统在轮胎吊处于电场区且选用柴油发电机组供电方式时，向起升机构输出禁止下降的控制信号。通过控制起升机构只能上升不能下降，以强制司机在电场区改用岸电供电方式进行正常作业。

进一步的，在所述起升机构中设置有用于驱动吊具升降的电机，在电机的反转供电线路中串联一组交流接触器的辅助触点，所述主控系统输出控制信号至交流接触器的线圈，通过控制串联在反转供电线路中的辅助触点在轮胎吊处于电场区且选用柴油发电机组供电方式时保持断开状态，由此来实现起升机构在电场区采用柴油发电机组供电方式只能上升、不能下降的设计要求。

优选的，在所述主控系统中优选设置可编程逻辑控制器，通过所述可编程逻辑控制器接收区域识别控制单元输出的检测信号，并生成开关量控制信号输出至所述交流接触器的线圈。

作为所述电源切换模块的一种优选电路设计方案，在所述电源切换模块中包含有两个交流接触器和两个时间继电器，其中，第一交流接触器的线圈与第二交流接触器的常闭触点以及第一时间继电器的延时闭合触点串联后，连接在柴油发电机组的两相供电端子之间，所述第一交流接触器的常开触点串联在柴油发电机组连接负载电路的供电线路中；所述第一时间继电器的线圈连接在柴油发电机组的两相供电端子之间，所述第二时间继电器的线圈连接在岸电供电端子的两相端子之间；所述第二交流接触器的线圈与第一交流接触器的常闭触点以及第二时间继电器的延时闭合触点串联后，连接在岸电供电端子的两相端子之间，所述第二交流接触器的常开触点串联在岸电供电端子连接负载电路的供电线路中。

进一步的，所述主控系统根据司机操作生成启停控制信号输出至所述的柴油发电机组。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的轮胎式集装箱龙门起重机通过采用定位模块来实时地检测轮胎吊当前所处的地理位置，进而根据轮胎吊工作的场区类型自动提示并强制选择不同的供电模式，实现在电场区采用岸电为轮胎吊整机供电，而在非电场区采用柴油发电机组为轮胎吊整机供电的能源转换控制策略，节约了能源，减少了排放，操作简单，安全可靠。

结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本实用新型所提出的具有场区自动识别功能的轮胎吊的一种实施例的电控系统架构示意图；

图2是图1中电源切换模块的一种实施例的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细地描述。

实施例一，本实施例为了达到轮胎吊可以在任意场区作业，但在电场区必须插电作业，以节约柴油损耗，降低排放的设计目的，提出了一种可以根据轮胎吊所处的地理位置，自动判断轮胎吊所在的场区类型（即电场区还是非电场区），进而自动提示并强制司机采取相应的供电模式（即在电场区采用岸电供电，而在非电场区采用柴油发电机组供电），以杜绝过去那种在电场区仍采用柴油发电机组供电，所造成的能源浪费问题的出现。

为了达到上述设计目的，本实施例对轮胎吊中的电控系统进行改进，通过增加区域识别控制单元来采集轮胎吊的行走位置，进而根据轮胎吊所处的地理位置自动识别出轮胎吊的作业场区，并结合轮胎吊当前所选用的供电方式，实现根据作业场区的不同自动提示并强制执行合理供电方式的设计任务。

具体设计方式参见图1所示，在本实施例的轮胎吊中设置有起升机构、大车行走机构、小车机构、转向机构、柴油发电机组、岸电供电端子、电源切换模块、区域识别控制单元和主控系统。其中，岸电供电端子用于外接电场区架设的滑触线，将电网电力引入轮胎吊，为轮胎吊中的负载供电。将柴油发电机组和岸电供电端子各自通过一组供电线缆连接所述的电源切换模块，在电源切换模块的切换作用下，选择其中一路供电电源（即柴油发电机组输出的交流供电或者网电输出的交流供电）与轮胎吊中的负载电路连通，为轮胎吊中的各用电负载供电。所述区域识别控制单元用于对轮胎吊的大车行走位置进行准确定位，并自动识别出轮胎吊当前所在工作场区的场区类型（即电场区还是非电场区），进而生成与工作场区类型相对应的检测信号C1（例如电场区用高电平1表示，非电场区用低电平0表示）输出至所述的主控系统。所述主控系统根据接收到的检测信号C1并结合当前轮胎吊所使用的供电方式（即柴油发电机组供电还是岸电供电），生成合适的控制信号输出至起升机构，以控制起升机构的动作模式，即升降模式或者仅上升模式。具体来讲，当轮胎吊在电场区采用岸电供电时，或者在非电场区采用柴油发电机组供电时，主控系统控制各机构均可正常工作；而当轮胎吊在电场区使用柴油发电机组供电时，主控系统控制起升机构只能上升、不能下降，其它机构可正常运行，从而保证在电场区只有插电才能正常作业，若用柴油发电机组供电，则不能正常作业。由此可以减少柴油的消耗，降低二氧化碳的排放量。

在所述区域识别控制单元中包含有定位模块和处理器，所述处理器优选采用单片机连接主控系统中的可编程逻辑控制器PLC，如图1所示。将定位模块连接所述的单片机，通过单片机接收定位模块产生的位置信息W1，并由此识别出轮胎吊所处的场区类型，进而生成与该场区类型相对应的检测信号C1输出至所述的PLC。PLC根据接收到的检测信号C1生成相应的控制信号CTL1输出至起升机构，以控制起升机构的动作模式。

具体来讲，当PLC接收到表示非电场区的检测信号C1（例如低电平0）时，输出无效的控制信号CTL1，不对起升机构的升降动作进行干预，完全按照司机的操作指令控制起升机构进行正常的升降作业。当PLC接收到表示电场区的检测信号C1（例如高电平1）时，则进一步检测轮胎吊当前所采用的供电方式，若采用岸电供电，则输出无效的控制信号CTL1，不对起升机构的升降动作进行干预；若采用柴油发电机组供电（通过判断司机室内用于启动柴油发电机组运行的启停开关是否处于启动状态，来判断当前是否选用了柴油发电机组供电方式，具体判断过程可以由PLC自动完成，PLC根据启停开关的位置状态生成相应的启动控制信号ON/OFF输出至柴油发电机组，以控制柴油发电机组启动运行或者停机），则输出禁止下降的控制信号CTL1，阻止起升机构中用于驱动吊具升降的电机反转，进而达到禁止升降机构下降的设计目的。具体电路设计方式可以为：在升降电机的反转供电线路中串联一组交流接触器的辅助触点，将PLC输出的禁止下降的控制信号CTL1传输至所述交流接触器的线圈，通过控制所述交流接触器串联在反转供电线路中的辅助触点断开，由此来实现起升机构在电场区采用柴油发电机组供电方式只能上升、不能下降的设计要求。

所述控制信号CTL1可以是开关量控制信号，例如用高电平表示无效的控制信号，用低电平表示禁止下降的控制信号，输出至所述交流接触器的线圈，通过控制所述线圈通电或者断电，以控制其辅助触点吸合或者断开，实现对升降电机反转供电线路的通断控制。

由于轮胎吊在电场区采用柴油发电机组进行供电时，起升机构不能下降，因此导致整机无法正常作业，必须限制操作人员关闭柴油发电机组并接入岸电后，才能控制整机正常作业。由此便实现了在电场区只能采用岸电作业，而在非电场区采用柴油发电机组作业的节能减排的设计要求。

在本实施例中，所述定位模块优选采用GPS卫星定位模块，以实现对轮胎吊的准确定位。

当然，用于采集轮胎吊行走位置的定位模块也可以采用北斗卫星定位模块，本实施例对此不进行具体限制。

为了减少因干扰等因素引起的定位偏差程度， PLC优选仅在轮台吊大车行走的过程中采集区域识别控制单元输出的检测信号C1；若大车停止行走，则PLC不再采集区域识别控制单元输出的检测信号C1，即新的位置信号，只保持上次的位置信号。

对于所述的电源切换模块来说，可以采用如图2所示的电路设计方式，包括两个交流接触器K1、K2和两个时间继电器K3、K4。将第一交流接触器K1的线圈与第二交流接触器K2的常闭触点以及第一时间继电器K3的延时闭合触点串联后，连接在柴油发电机组的两相供电端子L11、L12之间，并将第一交流接触器K1的常开触点串联在柴油发电机组连接负载电路的供电线路中。将第一时间继电器K3的线圈连接在柴油发电机组的两相供电端子L11、L12之间，在柴油发电机组启动运行时，控制其延时闭合触点在延迟设定时间后闭合，以连通第一交流接触器K1线圈的供电回路，进而控制第一交流接触器K1的常开触点吸合，由此来选择柴油发电机组为轮胎吊中的各机构供电。同理，将第二交流接触器K2的线圈与第一交流接触器K1的常闭触点以及第二时间继电器K4的延时闭合触点串联后，连接在岸电供电端子的两相端子L21、L22之间，并将第二交流接触器K2的常开触点串联在岸电供电端子连接负载电路的供电线路中。将第二时间继电器K4的线圈连接在岸电供电端子的两相端子L21、L22之间，在柴油发电机组停机、岸电接入时，控制第二时间继电器K4的延时闭合触点在延迟设定时间后闭合，以连通第二交流接触器K2线圈的供电回路，进而控制第二交流接触器K2的常开触点吸合，由此来选择岸电为轮胎吊中的各机构供电。通过以上设计便实现了两组供电电源的选择切换。

本实施例在电源切换模块中设置两个时间继电器K3、K4，控制两路供电电源在延时一段时间后再接入到轮胎吊的负载回路中，是为了避开柴油发电机组刚启动运行时以及岸电刚接入时输出电源不稳定的时段，以保证后续负载用电的安全性。

当然，以上所述仅是本实用新型的一种优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种具有场区自动识别功能的轮胎吊，包括柴油发电机组、用于外接电网的岸电供电端子、起升机构、大车行走机构、小车机构、转向机构和主控系统；其特征在于：还包括电源切换模块和区域识别控制单元，所述电源切换模块分别连接柴油发电机组和岸电供电端子，选择其中一路供电电源与轮胎吊中的负载电路连通；所述区域识别控制单元自动检测并识别轮胎吊所处的工作场区类型，并生成相应的检测信号输出至所述的主控系统；所述主控系统根据接收到的检测信号以及所选择的供电方式生成控制信号输出至起升机构，以控制起升机构的动作模式。

2.根据权利要求1所述的具有场区自动识别功能的轮胎吊，其特征在于：在所述区域识别控制单元中设置有定位模块和处理器，所述定位模块检测轮胎吊所处的位置，并生成位置信息输出至处理器，所述处理器根据接收到的位置信息识别出轮胎吊所处的工作场区类型，进而生成相应的检测信号输出至所述的主控系统。

3.根据权利要求2所述的具有场区自动识别功能的轮胎吊，其特征在于：所述定位模块为GPS卫星定位模块。

4.根据权利要求2所述的具有场区自动识别功能的轮胎吊，其特征在于：所述处理器为单片机。

5.根据权利要求1所述的具有场区自动识别功能的轮胎吊，其特征在于：所述主控系统在轮胎吊处于电场区且选用柴油发电机组供电方式时，向起升机构输出禁止下降的控制信号。

6.根据权利要求5所述的具有场区自动识别功能的轮胎吊，其特征在于：在所述起升机构中设置有用于驱动吊具升降的电机，在电机的反转供电线路中分别串联有一组交流接触器的辅助触点，所述主控系统输出控制信号至交流接触器的线圈，控制串联在反转供电线路中的辅助触点在轮胎吊处于电场区且选用柴油发电机组供电方式时保持断开状态。

7.根据权利要求6所述的具有场区自动识别功能的轮胎吊，其特征在于：在所述主控系统中包含有可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器接收区域识别控制单元输出的检测信号，并生成开关量控制信号输出至所述交流接触器的线圈。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的具有场区自动识别功能的轮胎吊，其特征在于：在所述电源切换模块中包含有两个交流接触器和两个时间继电器，其中，第一交流接触器的线圈与第二交流接触器的常闭触点以及第一时间继电器的延时闭合触点串联后，连接在柴油发电机组的两相供电端子之间，所述第一交流接触器的常开触点串联在柴油发电机组连接负载电路的供电线路中；所述第一时间继电器的线圈连接在柴油发电机组的两相供电端子之间，第二时间继电器的线圈连接在岸电供电端子的两相端子之间；所述第二交流接触器的线圈与第一交流接触器的常闭触点以及第二时间继电器的延时闭合触点串联后，连接在岸电供电端子的两相端子之间，所述第二交流接触器的常开触点串联在岸电供电端子连接负载电路的供电线路中。

9.根据权利要求8所述的具有场区自动识别功能的轮胎吊，其特征在于：所述主控系统根据司机操作生成启停控制信号输出至所述的柴油发电机组。

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