CN205442424U - 液压抓斗自检测及安全系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种液压抓斗自检测及安全系统，其特征在于，包括设置在抓斗上的传感器组件，与传感器组件连接的数据采集及监控系统，与数据采集及监控系统连接的现场显示终端系统；所述数据采集及监控系统用于控制液压抓斗的停用；所述现场显示终端系统用于显示相关工作参数和控制状态，并将数据远距离通信和存储。通过本系统能够很好地解决液压抓斗自检测及安全监控问题，可以及时快速的检测出问题，保证了抓斗工作现场的安全。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种液压抓斗，具体的来说涉及液压抓斗自检测及安全系统。
背景技术
液压抓斗是一种可远程操控的抓取类吊具，在某些工作环境下抓斗距离操作人员有数十米甚至几十米的距离。故传统液压抓斗工作时，无法对抓斗工作状态进行监测。在抓斗发生故障时，其故障诊断依旧局限于在检测环节的人工操作。故存在检测维修效率低下；无法在抓斗故障早期发现问题。
一旦抓斗工作过程中如发生故障，容易造成液压抓斗抓取无力、抓取速度下降甚至抓斗合拢状态下意外松开或由于过载烧毁电机，造成严重事故。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种液压抓斗自检测及安全系统。
为了解决上述问题本实用新型的技术方案是这样的：
液压抓斗自检测及安全系统，包括设置在抓斗上的传感器组件，与传感器组件连接的数据采集及监控系统，与数据采集及监控系统连接的现场显示终端系统；所述数据采集及监控系统用于控制液压抓斗的停用；所述现场显示终端系统用于显示相关工作参数和控制状态，并将数据远距离通信和存储。
所述传感器组件包括液压类传感器、电气类传感器、环境类传感器；液压类传感器在工作时将对液压抓斗液压系统中关键部件组件的工作油压进行数据采集；电气类传感器将对液压抓斗的电气系统关键部分进行数据采集；环境类传感器将对环境类参数进行采集；所有传感器组件通过数据线与数据采集及监控系统连接。
所述数据采集及监控系统包括数据采集模块、控制模块及通讯模块；其中，数据采集模块在工作时通过数据线采集各传感器参数；控制模块主要功用为对采集的数据与记录在寄存器内的各传感器许用数值进行对比及分析，当有传感器参数处于超限等异常情况下，该模块通过通讯模块将异常数据上传至现场显示终端；在重要工作零部件出现工作参数异常或者接受现场显示终端所上传的停机指令时，该系统将主动切断液压阀块的控制电路，从而实现系统带故障停用；直至完成系统维修并清除故障码；通讯模块主要功用为通过无线/有线通讯系统与现场显示终端连接。
所述现场显示终端系统包括通讯模块，显示模块，GPS/GPRS模块，数据外传接口模块；其中，通讯模块通过无线/有线通讯与数据采集及监控系统连接；显示模块主要用于显示系统状态、各传感器参数、系统是否故障信息，在系统发生故障时，通过显示系统进行报警；GPRS模块主要功用为通过远程数据链将系统参数及故障情况上传至远程终端；数据外传接口主要通过有线数据传输模式将数据外传至指定系统。
液压抓斗自检测及安全系统的自检测方法，包括以下步骤：
a)接通液压抓斗电源；
b)液压泵进入工作状态，此时，液压阀关闭；使液压泵泵油仅通过溢流阀回如液压油箱；通过液压泵前端安装的压力、流量传感器对液压泵泵油压力、泵油流量进行监测；计算液压泵容积效率及工作油压；同时，监测电机线电流，线电压与温升情况；
c)液压泵停止工作，液压阀关闭；使液压泵与液压阀之间管路形成保压；通过计算单位时间内的液压油压力下降量判定液压油泵与液压阀块的密封性能；
d)液压油泵进入工作状态，液压阀正向开启，接通油缸至液压泵的回路，直至油缸张至最大行程；关闭液压阀，使液压阀至液压缸之间管路形成保压；通过计算单位时间内的液压油压力下降量判定液压阀至液压缸的密封性能；
e)当系统出现故障导致有部分非主要工作系统物理量监控数值超过许用区间；数据采集及监控系统将根据预编写的故障判定算法对发生故障的系统进行记录，并将故障代码上传至现场显示终端系统；现场显示终端系统通过声光报警提示操作人员；并通过GPRS模块将故障代码、出现时间和故障其他信息上传至远程终端。
液压抓斗自检测及安全系统的安全监控方法，包括以下步骤：
a)传感器组件将各检测数据上传至数据采集及监控系统；
b)数据采集及监控系统按时序分别记录各数据采集通道的数值，通过I/O转换将模拟量信号转换为数字信号，并与储存在监控系统中的各物理量许用区间进行对比；当系统各部分物理量在许用范围内，监控系统不介入抓斗控制；各传感器采集参数通过通讯模块传输至现场显示终端系统予以显示与记录；
c)当系统出现故障导致有部分非主要工作系统物理量监控数值超过许用区间；数据采集及监控系统将根据预编写的故障判定算法对发生故障的系统进行记录，并将故障代码上传至现场显示终端系统；现场显示终端系统通过声光报警提示操作人员；并通过GPRS模块将故障代码、出现时间和故障其他信息上传至远程终端；
d)当重要工作系统出现故障时，数据采集及监控系统在上传故障信息的同时将自动切断阀组的控制端；并进入故障保护模式；在此模式下，抓斗在完成张开动作后控制系统将锁定抓斗从而防止带故障运行导致更大的破坏；直至抓斗完成维修并清除故障代码。
有益效果，本实用新型能够在抓斗工作过程中，全面检测液压抓斗各系统工作状况，并将数据通过有线/无线数据链传至现场显示终端及远程终端。从而在液压抓斗工作时能够实时对液压系统各部分数据进行采集并显示；在系统出现异常造成监测项目超限时，该系统能够自动予以报警提醒操作人员；同时，该系统只需要布置数个用于安装传感器及现场监测系统的支架，故该系统对液压抓斗原有结构改动小，有利于批量化升级改造。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型；
图1为本实用新型所述的液压抓斗各传感器布置位置示意图。
图2为本实用新型所述的液压抓斗自检测及安全系统的工作状态流程图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
液压抓斗自检测及安全系统，包括设置在抓斗上的传感器组件，与传感器组件连接的数据采集及监控系统，与数据采集及监控系统连接的现场显示终端系统；所述数据采集及监控系统用于控制液压抓斗的停用，所述现场显示终端系统用于显示相关工作参数和控制状态并将数据外传至指定系统。
所述传感器组件：传感器组件主要由液压类传感器、电气类传感器、环境类传感器组成；液压类传感器在工作时将对液压抓斗液压系统中关键部件(如液压泵、换向阀块、液压缸等)组件的工作油压进行数据采集；电气类传感器将对液压抓斗的电气系统关键部分(如电机工作参数，阀块工作参数等)进行数据采集；环境类传感器将对环境类参数(如外界温度、外界湿度等)参数进行采集；所有传感器组件通过数据线与数据采集及监控系统连接。
参看图1，其中A为电机参数监测点，设置有电气传感器；B为油泵参数监测点，设置有液压传感器；C为油缸工作油压监测点，设置有液压传感器；D为电磁换向阀监测点，设置有电气传感器；E为主工作油路油压监控点，设置有液压传感器；F为液压油液位监控点，设置有液压传感器；G为油液污染监控点，设置有液压传感器；H为油缸行程监测点，设置有液压传感器。
数据采集及监控系统：该系统主要由数据采集模块、控制模块及通讯模块组成；其中，数据采集模块在工作时通过数据线采集各传感器参数。控制模块主要功用为对采集的数据与记录在寄存器内的各传感器许用数值进行对比及分析，当有传感器参数处于超限等异常情况下，该模块通过通讯模块将异常数据上传至现场显示终端；在重要工作零部件(如液压缸、液压泵等)出现工作参数异常或者接受现场显示终端所上传的停机指令时，该系统将主动切断液压阀块的控制电路，从而实现系统带故障停用；直至完成系统维修并清除故障码；通讯模块主要功用为通过无线/有线通讯系统与现场显示终端连接。
现场显示终端系统：该系统包含通讯模块，显示模块，GPS/GPRS模块，数据外传接口模块等，实现数据远距离通信和存储，显示相关工作参数和控制状态；其中，通讯模块通过无线/有线通讯与数据采集及监控系统连接；显示模块主要用于显示系统状态、各传感器参数、系统是否故障等信息，在系统发生故障时，通过显示系统进行报警。GPRS模块主要功用为通过远程数据链将系统参数及故障情况上传至远程终端。数据外传接口主要通过有线数据传输模式(如：CAN接口、RS485接口等)将数据外传至指定系统。
参看图2，液压抓斗自检测及安全系统的自检测方法，包括以下步骤：
a)接通液压抓斗电源；
b)液压泵进入工作状态，此时，液压阀关闭；使液压泵泵油仅通过溢流阀回如液压油箱；通过液压泵前端安装的压力、流量传感器对液压泵泵油压力、泵油流量进行监测；计算液压泵容积效率及工作油压；同时，监测电机线电流，线电压与温升情况；
c)液压泵停止工作，液压阀关闭；使液压泵与液压阀之间管路形成保压；通过计算单位时间内的液压油压力下降量判定液压油泵与液压阀块的密封性能；
d)液压油泵进入工作状态，液压阀正向开启，接通油缸至液压泵的回路，直至油缸张至最大行程；关闭液压阀，使液压阀至液压缸之间管路形成保压；通过计算单位时间内的液压油压力下降量判定液压阀至液压缸的密封性能；
e)当系统出现故障导致有部分非主要工作系统物理量监控数值超过许用区间；数据采集及监控系统将根据预编写的故障判定算法对发生故障的系统进行记录，并将故障代码上传至现场显示终端系统；现场显示终端系统通过声光报警提示操作人员；并通过GPRS模块将故障代码、出现时间和故障其他信息上传至远程终端。
自检测状态是指在抓斗完成维修及长时间不使用再次进入使用状态时，按照预编写的检测程序对抓斗液压系统进行自检，并且自动判定液压系统重要组件是否处于故障状态。
液压抓斗自检测及安全系统的安全监控方法，包括以下步骤：
a)传感器组件将各检测数据上传至数据采集及监控系统；
b)数据采集及监控系统按时序分别记录各数据采集通道的数值，通过I/O转换将模拟量信号转换为数字信号，并与储存在监控系统中的各物理量许用区间进行对比；当系统各部分物理量在许用范围内，监控系统不介入抓斗控制；各传感器采集参数通过通讯模块传输至现场显示终端系统予以显示与记录；
c)当系统出现故障导致有部分非主要工作系统物理量监控数值超过许用区间；数据采集及监控系统将根据预编写的故障判定算法对发生故障的系统进行记录，并将故障代码上传至现场显示终端系统；现场显示终端系统通过声光报警提示操作人员；并通过GPRS模块将故障代码、出现时间和故障其他信息上传至远程终端；
d)当重要工作系统出现故障时，数据采集及监控系统在上传故障信息的同时将自动切断阀组的控制端；并进入故障保护模式；在此模式下，抓斗在完成张开动作后控制系统将锁定抓斗从而防止带故障运行导致更大的破坏；直至抓斗完成维修并清除故障代码。
本系统本能够在抓斗工作过程中，全面检测液压抓斗各系统工作状况，并将数据通过有线/无线数据链传至现场显示终端及远程终端。从而在液压抓斗工作时能够实时对液压系统各部分数据进行采集并显示；在系统出现异常造成监测项目超限时，该系统能够自动予以报警提醒操作人员；同时，该系统只需要布置数个用于安装传感器及现场监测系统的支架，故该系统对液压抓斗原有结构改动小，有利于批量化升级改造。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型专利要求保护的范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (4)
1.液压抓斗自检测及安全系统，其特征在于，包括设置在抓斗上的传感器组件，与传感器组件连接的数据采集及监控系统，与数据采集及监控系统连接的现场显示终端系统；所述数据采集及监控系统用于控制液压抓斗的停用；所述现场显示终端系统用于显示相关工作参数和控制状态，并将数据远距离通信和存储。
2.根据权利要求1所述的液压抓斗自检测及安全系统，其特征在于，所述传感器组件包括液压类传感器、电气类传感器、环境类传感器；液压类传感器在工作时将对液压抓斗液压系统中关键部件组件的工作油压进行数据采集；电气类传感器将对液压抓斗的电气系统关键部分进行数据采集；环境类传感器将对环境类参数进行采集；所有传感器组件通过数据线与数据采集及监控系统连接。
3.根据权利要求1所述的液压抓斗自检测及安全系统，其特征在于，所述数据采集及监控系统包括数据采集模块、控制模块及通讯模块；其中，数据采集模块在工作时通过数据线采集各传感器参数；控制模块主要功用为对采集的数据与记录在寄存器内的各传感器许用数值进行对比及分析，当有传感器参数处于超限异常情况下，该模块通过通讯模块将异常数据上传至现场显示终端；在重要工作零部件出现工作参数异常或者接受现场显示终端所上传的停机指令时，该系统将主动切断液压阀块的控制电路，从而实现系统带故障停用；直至完成系统维修并清除故障码；通讯模块主要功用为通过无线/有线通讯系统与现场显示终端连接。
4.根据权利要求1所述的液压抓斗自检测及安全系统，其特征在于，所述现场显示终端系统包括通讯模块，显示模块，GPS/GPRS模块，数据外传接口模块；其中，通讯模块通过无线/有线通讯与数据采集及监控系统连接；显示模块主要用于显示系统状态、各传感器参数、系统是否故障信息，在系统发生故障时，通过显示系统进行报警；GPRS模块主要功用为通过远程数据链将系统参数及故障情况上传至远程终端；数据外传接口主要通过有线数据传输模式将数据外传至指定系统。
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