CN209117298U - 一种起重机防风能力检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种起重机防风能力检测系统，包括牵引装置、拉力传感器、风阻检测装置和测控装置；所述风阻检测装置包括风速传感器、风向传感器和坡度检测仪；所述牵引装置通过拉力传感器与起重机相连接；所述测控装置分别与所述牵引装置、拉力传感器、风速传感器、风向传感器和坡度检测仪相连接。本实用新型测量精度高且可靠，能有效保证起重机安全运行，同时避免不可控的安全风险。

Description

一种起重机防风能力检测系统

技术领域

本实用新型涉及起重机技术领域，尤其是涉及一种起重机防风能力检测系统。

背景技术

随着起重机装卸能力逐步提高，起重机也逐步朝着大型化方向发展，其迎风面积也越来越大；同时起重机逐步向自动化、智能化方向发展，导致其价值越来越高；还随着国家对起重机安全监管要求日趋严格，因此起重机防风能力就越来越重要。

现有起重机防风主要是依靠设备自重产生的摩擦阻力、工作制动器、轮边制动器、铁楔、锚定、防风拉杆等装置来实现，上述装置是否满足设备实际防风需求，以及长期使用后是否正常，将直接决定着起重机的防风能力。因此对起重机实际防风能力进行科学的检测就显得格外重要。

目前对起重机防风能力检测的现有方法都是利用拉压传感器，采用拉或顶的方式测量和计算防风能力，如专利文献CN200810203733.X公开的港口轨道起重机防风装置防风能力动态检测方法，其采用以千斤顶为主的加载系统在港口轨道起重机的大车制动器和夹轨器处于不同组合状态时顶推港口轨道起重机，同时采用压力传感器、振动传感器、数据采集模块、数据处理模块以及计算机分析软件采集、处理、计算港口轨道起重机处于不同制动状况下的制动力，并分别与设计值或理论值进行比较，以判定港口轨道起重机的大车制动器和夹轨器是否符合防风制动的要求，以及港口轨道起重机整机的制动能力是否符合防风制动的要求。但现有方法存在着如下缺点：1、未考虑现场环境因素对防风能力检测的影响，造成测量结果存在较大误差，测量精度低，不可靠，从而给起重机安全运行带来一定的安全隐患；2、当起重机被拉或顶而产生滑移后无法及时有效地停止起重机继续滑移，造成不可控的安全风险。因此如何对现有防风能力检测系统进行改进，以满足起重机防风能力检测要求就显得非常迫切。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于克服现有技术的不足，提供了一种测量精度高且可靠，能有效保证起重机安全运行，同时避免不可控的安全风险的起重机防风能力检测系统。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种起重机防风能力检测系统，包括牵引装置、拉力传感器、风阻检测装置和测控装置；所述风阻检测装置包括风速传感器、风向传感器和坡度检测仪；

所述牵引装置通过拉力传感器与起重机相连接；所述测控装置分别与所述牵引装置、拉力传感器、风速传感器、风向传感器和坡度检测仪相连接。

进一步地，还包括位移传感器，所述位移传感器与所述测控装置相连接。

进一步地，所述风速传感器和风向传感器安装于起重机上；所述坡度检测仪安装于起重机行走轨道或地面上。

进一步地，所述测控装置包括CPU；所述CPU分别与所述牵引装置、拉力传感器、风速传感器、风向传感器、坡度检测仪和位移传感器相连接。

进一步地，所述测控装置包括显示器；所述CPU与所述显示器相连接。

进一步地，还包括监控装置，所述监控装置与所述测控装置有线连接或无线连接。

进一步地，所述牵引装置通过钢丝绳与所述拉力传感器相连接；所述拉力传感器通过钢丝绳与所述起重机相连接。

本实用新型还提供了一种起重机防风能力检测方法，包括如下步骤：

牵引装置牵引起重机，且牵引装置通过拉力传感器与起重机相连接；通过拉力传感器测量牵引起重机所用的拉力，且拉力传感器将测量信息发送给测控装置；

风阻检测装置包括的风速传感器、风向传感器和坡度检测仪分别测量环境风速、环境风向、起重机行走轨道坡度或地面坡度，且风速传感器、风向传感器和坡度检测仪分别将测量信息发送给测控装置；

测控装置根据测量信息计算出起重机实际防风能力等级。

进一步地，位移传感器测量起重机的位移变化，且位移传感器将测量信息发送给测控装置。

进一步地，测控装置根据测量信息计算出起重机实际防风能力等级的具体步骤如下：

设风速传感器测量的环境风速为Vx，风向传感器测量的环境风向为α，起重机迎风面积为A，风载系数为C，风压高度系数为Kh，得知牵引起重机所受环境风阻F_ZW为：

F_ZW＝C*A*Kh*0.613Vx²*cosα；

设坡度检测仪测量的起重机行走轨道坡度或地面坡度为θ，起重机重量为G，得知牵引起重机所受坡度阻力Fp为：

Fp＝G*sinθ；

设拉力传感器测量的拉力为Fc，得知起重机所受实际防风阻力Fs为：

Fs＝Fc+Fzw+Fp；

设风阻等级表为Pw，且Pw＝C*A*Kh*0.613Vb²，Vb为蒲福风级表

中的风速；

将起重机所受实际防风阻力Fs与风阻等级表Pw内的低一级数值往高一级数值逐一进行比较，当实际防风阻力Fs小于风阻等级表Pw内的某一级数值时，可知低于某一级数值前的一级数值即为起重机能满足的实际防风能力等级。

进一步地，当环境风向α与起重机所受牵引方向之间的夹角小于90°时判定为逆风，环境风阻Fzw数值符号取+，当夹角大于90°时，环境风阻Fzw数值符号取-；

当起重机受上坡牵引时，坡度阻力Fp的数值符号取-，当起重机受下坡牵引时，坡度阻力Fp的数值符号取+。

进一步地，设定起重机实际防风能力等级下所能达到的防风风速为V0，可知：

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型通过牵引装置牵引起重机，通过拉力传感器以实时测量起重机所受到的拉力；通过风阻检测装置包括的风速传感器、风向传感器和坡度检测仪用于分别实时测量环境风速、环境风力、起重机行走轨道坡度或地面坡度；同时拉力传感器和风阻检测装置将测量信息发送给测控装置，通过测控装置计算分析以精确得出起重机实际防风能力等级，本实用新型在起重机防风能力检测过程中考虑现场环境因素对其产生的影响，大大提高起重机防风能力检测的测量精度高，可靠度高，从而能有效保证起重机安全运行。同时本实用新型不仅考虑了包括风速和风向的现场环境因素，同时还考虑包括起重机行走轨道坡度或地面坡度的现场环境因素，考虑因素全面，测量准确科学。

2、本实用新型通过位移传感器以实时测量起重机的位移变化，当起重机发生位移时，位移传感器发送信息给测控装置，测控装置控制牵引装置停止工作，以防止起重机发生位移后还继续牵引，造成起重机发生不可控的安全风险。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例一的结构示意图。

图2为本实用新型实施例二的结构示意图。

图3为本实用新型实施例三的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对实用新型进一步说明，但不用来限制本实用新型的范围。

如图1-3所示，本实施方式提供的一种起重机防风能力检测系统，包括牵引装置3、拉力传感器1、风阻检测装置和测控装置5；所述风阻检测装置包括风速传感器7、风向传感器8和坡度检测仪2。所述牵引装置3通过拉力传感器1与起重机9相连接；所述测控装置5分别与所述牵引装置3、拉力传感器1、风速传感器7、风向传感器8和坡度检测仪2相连接。

本实施方式中起重机9在进行防风能力检测全过程中，风速传感器7和风向传感器8分别实时测量起重机9所受到的环境风速和环境风向，并将环境风速和环境风向信号转换为电信号传送至测控装置5；同时通过坡度检测仪2以实时测量起重机9行起轨道坡度或地面坡度，并将坡度信息转换为电信号传送至测控装置5。

本实施方式中起重机9防风能力检测时，通过测控装置5发出命令启动牵引装置3，牵引装置3缓慢牵引起重机9，拉力传感器1实时测量起重机9所受到的拉力；风阻检测装置包括的风速传感器7、风向传感器8和坡度检测仪2用于分别实时测量环境风速、环境风力、起重机9行走轨道坡度或地面坡度，且拉力传感器1和风阻检测装置将测量信息发送给测控装置5，通过测控装置5计算分析以精确得出起重机9实际防风能力等级。本实施方式在起重机9防风能力检测过程中考虑现场环境因素对其产生的影响，大大提高起重机9防风能力检测的测量精度高，可靠度高，从而能有效保证起重机9安全运行。

本实施方式中不仅考虑了包括环境风速和风向的现场环境因素，同时还考虑包括起重机9行走轨道坡度或地面坡度的现场环境因素，考虑因素全面，测量准确科学。

本实施方式中牵引装置3通过拉力传感器1与起重机9直接连接，从而拉力传感器1实时且快速地测量出起重机9所受到的拉力，不仅误差小，且测量精准。

本实施方式中，所述风速传感器7和风向传感器8安装于起重机9上。如图1、3所示，坡度检测仪2安装于起重机9行走轨道上；如图2所示，或者坡度检测仪2安装于地面上。

本实施方式中，如图1-3所示，所述牵引装置3通过钢丝绳4与所述拉力传感器1相连接；所述拉力传感器1通过钢丝绳4与所述起重机9相连接。其中牵引装置3的数量为一个或两个，具体数量不限定，根据起重机9的大小等实际需求而定。

本实施方式中所述牵引装置3可为装载机、堆高机、正面吊、挖掘机、卷扬机等流动机械，也可为液压油缸、电动缸、千斤顶等设备。

本实施方式中拉力传感器1、风速传感器7、风向传感器8、坡度检测仪2和位移传感器6分别选用：北京一航华科科技有限公司YHC-102拉压传感器、北京飞超风速控制仪器有限责任公司FC-2A1分速传感器、北京飞超风速控制仪器有限责任公司FC-4XQ风向传感器、青岛前哨精密仪器有限公司WL11坡度检测仪、德国图尔克LI1000P1Q25LM1LIU5X3H1151电感式直线位移传感器。

本实施方式的检测系统进一步优选地，还包括位移传感器6，所述位移传感器6与所述测控装置5相连接。本实施方式中通过位移传感器1以实时测量起重机9的位移变化，当起重机9发生位移变化时，位移传感器1发送信息给测控装置5，测控装置5控制牵引装置3停止工作，以防止起重机9发生位移后还继续牵引，造成起重机9发生不可控的安全风险。本实施方式中，位移传感器1布置于起重机9行走机构附近。

本实施方式的检测系统进一步优选地，所述测控装置5包括CPU；所述CPU分别与所述牵引装置3、拉力传感器1、风速传感器7、风向传感器8、坡度检测仪2和位移传感器6相连接。

进一步地，CPU通过采集装置分别与所述牵引装置3、拉力传感器1、风速传感器7、风向传感器8、坡度检测仪2和位移传感器6相连接。通过采集装置以模拟量或通讯方式对拉力传感器1、风速传感器7、风向传感器8、坡度检测仪2和位移传感器6测量的电信号进行采集，并将采集到的各模拟量信号进行AD转换或直接读取通讯数据中各数字量信号后传送至CPU。本实施方式中采集装置为模拟量采集卡，其型号为：北京中泰研创科技有限公司生产的RM4018I模拟量采集模块。

CPU根据风速传感器7、风向传感器8、坡度检测仪2分别传送的环境风速信号、环境风向信号和坡度信号，得出起重机9在进行防风能力检测时所受到的环境风阻和坡度阻力，且根据拉力传感器测量的起重机所受到的拉力，以精确计算出起重机所受实际防风阻力，再与风阻等级表中的数值进行比较，以得出起重机实际防风能力等级。CPU记录起重机9被牵引装置3牵引前位移传感器6测量的初始位置，当牵引开始后位移传感器6测量到起重机9产生位移时，CPU发出信号自动停止牵引装置，从而预防起重机9被牵引位移后继续牵引，导致起重机9不可控的安全风险。本实施方式中，CPU选用西门子S7-1200系列PLC中CPU 1214C型CPU模块。

本实施方式中，所述测控装置5包括显示器；所述CPU与所述显示器相连接。测控装置5将计算得到的测量结果发送给显示器，显示器将测量结果以报表、图形等方式显示出来。本实施方式中，显示器选用：上海步科自动化股份有限公司生产的MT5520T触摸屏。

根据本实施方式的技术方案，本领域技术人员明确可知，还包括用于供电的电源，其中电源与其他元件之间的连接方式是现有公知技术，此不再赘述。同时各元件之间通过通讯电缆相连接，以传输信息。且本实施方式中各元件均采用现有产品，不仅降低研发费用，同时节约成本，有利于后期维护。其中以上各选用的型号均不限于上述所述，如改用其他型号，以能实现本实施方式的要求即可。

本实施方式进一步优选地，还包括监控装置，所述监控装置与所述测控装置有线连接或无线连接。测控装置通过通讯接口与监控装置相通讯，从而将测控装置计算得到的测量结果传递至监控装置，监控装置实现远程监控等。本实施方式中，

本实施方式进一步地，还提供了一种起重机防风能力检测方法，包括如下步骤：

牵引装置3牵引起重机9，且牵引装置3通过拉力传感器1与起重机9相连接；通过拉力传感器1测量牵引起重机9所用的拉力，且拉力传感器1将测量信息发送给测控装置5；

风阻检测装置包括的风速传感器7、风向传感器8和坡度检测仪2分别测量环境风速、环境风向、起重机9行走轨道坡度或地面坡度，且风速传感器7、风向传感器8和坡度检测仪2分别将测量信息发送给测控装置5；

测控装置5根据测量信息计算出起重机9实际防风能力等级。

本实施方式进一步优选地，测控装置5根据测量信息计算出起重机9实际防风能力等级的具体步骤如下：

设风速传感器7测量的环境风速为Vx，风向传感器8测量的环境风向为α，起重机9迎风面积为A，风载系数为C，风压高度系数为Kh，得知牵引起9重机所受环境风阻F_ZW为：

F_ZW＝C*A*Kh*0.613Vx²*cosα；

设坡度检测仪2测量的起重机9行走轨道坡度或地面坡度为θ，起重机9重量为G，得知牵引起重机9所受坡度阻力Fp为：

Fp＝G*sinθ；

设拉力传感器1测量的拉力为Fc，得知起重机9所受实际防风阻力Fs为：

Fs＝Fc+Fzw+Fp；

设风阻等级表为Pw，且Pw＝C*A*Kh*0.613Vb²，Vb为蒲福风级表中的风速；其中蒲福风级表为国际通用风级表，有17个风级，具有为：0级无风，风速为0.0-0.2m/s；1级软风，风速为0.3-1.5m/s；2级轻风，风速为1.6-3.5m/s；.....；17级超强台风(四级飓风)，风速为56.1-61.2m/s；

将起重机9所受实际防风阻力Fs与风阻等级表Pw内的低一级数值往高一级数值逐一进行比较，当实际防风阻力Fs小于风阻等级表Pw内的某一级数值时，可知低于某一级数值前的一级数值即为起重机9能满足的实际防风能力等级。

本实施方式中，当环境风向α与起重机9所受牵引方向之间的夹角小于90°时判定为逆风，环境风阻Fzw数值符号取+，当夹角大于90°时，环境风阻Fzw数值符号取-；

当起重机9受上坡牵引时，坡度阻力Fp的数值符号取-，当起重机9受下坡牵引时，坡度阻力Fp的数值符号取+。

本实施方式的检测方法中只是简单的四则运算和对比计算，计算过程简单快速，可由人工完成或由CPU完成。本实施方式能够自动检测起重机9行走轨道坡度或地面坡度，自动测量检测环境风速、风向实时数据，从而能精确、可靠地测量出起重机9实际防风能力等级；还能对测试数据进行自评分析、判断并评测起重机9实际防风能力等级。

本实施方式进一步优选地，设定起重机9实际防风能力等级下所能达到的防风风速为V0，可知：

本实施方式的检测方法进一步优选地，位移传感器6测量起重机9的位移变化，且位移传感器6将测量信息发送给测控装置5。本实施方式中通过位移传感器1以实时测量起重机9的位移变化，当起重机9发生位移变化时，位移传感器1发送信息给测控装置5，测控装置5控制牵引装置3停止工作，以防止起重机9发生位移后还继续牵引，造成起重机9发生不可控的安全风险。

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。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (7)

1.一种起重机防风能力检测系统，其特征在于，包括牵引装置(3)、拉力传感器(1)、风阻检测装置和测控装置(5)；所述风阻检测装置包括风速传感器(7)、风向传感器(8)和坡度检测仪(2)；

所述牵引装置(3)通过拉力传感器(1)与起重机(9)相连接；所述测控装置(5)分别与所述牵引装置(3)、拉力传感器(1)、风速传感器(7)、风向传感器(8)和坡度检测仪(2)相连接。

2.根据权利要求1所述的一种起重机防风能力检测系统，其特征在于，还包括位移传感器(6)，所述位移传感器(6)与所述测控装置(5)相连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种起重机防风能力检测系统，其特征在于，所述风速传感器(7)和风向传感器(8)安装于起重机(9)上；所述坡度检测仪(2)安装于起重机(9)行走轨道上或地面上。

4.根据权利要求2所述的一种起重机防风能力检测系统，其特征在于，所述测控装置(5)包括CPU；所述CPU分别与所述牵引装置(3)、拉力传感器(1)、风速传感器(7)、风向传感器(8)、坡度检测仪(2)和位移传感器(6)相连接。

5.根据权利要求4所述的一种起重机防风能力检测系统，其特征在于，所述测控装置(5)包括显示器；所述CPU与所述显示器相连接。

6.根据权利要求4所述的一种起重机防风能力检测系统，其特征在于，包括监控装置，所述监控装置与所述测控装置(5)有线连接或无线连接。

7.根据权利要求4所述的一种起重机防风能力检测系统，其特征在于，所述牵引装置(3)通过钢丝绳(4)与所述拉力传感器(1)相连接；所述拉力传感器(1)通过钢丝绳(4)与所述起重机(9)相连接。