CN210795605U - 一种应用于起重机起升机构的断轴保护系统 - Google Patents

Abstract

一种应用于起重机起升机构的断轴保护系统，包括主处理器、第一光电传感器、第二光电传感器、第一振动传感器、第二振动传感器、第一信号调理电路、第二信号调理电路、无线接口、存储模块、报警器、第一报警指示灯和第二报警指示灯；本实用新型结构简单、操作方便、成本低、可靠性好,将转轴转速信号和振动信号同时作为断轴事故的检测依据，有效提高了断轴事故检测的准确度；自动确定断轴位置，可以提高工作人员后续检修工作的针对性；兼具超速报警和起升高度检测功能。

Description

一种应用于起重机起升机构的断轴保护系统

技术领域

本实用新型涉及起重机起升机构安全防护技术领域，尤其是涉及了一种应用于起重机起升机构的断轴保护系统。

背景技术

起重机作为一种在指定区域内对重物进行垂直提升或水平搬运的多动作起重机械，被广泛的应用于当今工业现场，起升机构作为起重机的最核心的机构，其运行的安全可靠性直接影响到整个生产过程的正常运行。

在起重机起升机构转轴高速运行过程中，在轴的薄弱环节因裂纹扩展或过载塑性失稳，会产生转轴突然折断或转子飞逸的严重事故，一旦发生断轴事故将直接影响生产安全，造成不可挽回的损失，因此需要在起重机起升机构中增加断轴保护的措施；现有技术中，采用的断轴保护措施一般是在电机端和卷筒端各安装一个编码器，同时测量电机和卷筒转轴速度，根据电机与卷筒转速的比例关系判断是否出现断轴事故；但现有技术存在以下缺点：一是在检测过程中只能判定出现了断轴事故，但不能判定断轴出现在电机侧还是卷筒侧，不利于工作人员后续有针对性地检修，二是若转轴出现轻度裂缝或弯曲时，对转轴转速影响较小，根据电机与卷筒转速的比例关系易造成误判，有严重的安全隐患，三是同时采用两套编码器进行转速检测成本较高。

实用新型内容

为了克服背景技术中的不足，本实用新型公开了一种应用于起重机起升机构的断轴保护系统，利用转轴的转速信号和振动信号，实现了起升机构转轴运行的精确监控，可有效提高断轴事故检测的准确度。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种应用于起重机起升机构的断轴保护系统，包括主处理器、第一光电传感器、第二光电传感器、第一振动传感器、第二振动传感器、第一信号调理电路、第二信号调理电路、无线接口、存储模块、报警器、第一报警指示灯和第二报警指示灯；所述第一光电传感器和第二光电传感器分别通过第一信号调理电路与主处理器相连，所述第一振动传感器、第二振动传感器分别通过第二信号调理电路与主处理器相连，所述无线接口、存储模块、报警器、第一报警指示灯和第二报警指示灯分别与主处理器相连。

优选的，所述起重机起升机构的电机转轴端部设置有第一码盘，第一光电传感器设置于电机侧面与第一码盘对应位置。

优选的，所述起重机起升机构的卷筒转轴端部设置有第二码盘，第二光电传感器通过立板固定于卷筒底座与第二码盘对应位置。

优选的，所述第一振动传感器设置于电机转轴中部，第二振动传感器设置于卷筒转轴中部。

优选的，所述第一信号调理电路和第二信号调理电路均包括信号放大模块和滤波模块。

优选的，所述存储模块选用非易失性存储器FLASH存储器。

优选的，所述主处理器的输出端与电机制动机构和卷筒制动机构相连。

由于采用如上所述的技术方案，本实用新型具有如下有益效果：采用传感器作为电机和卷筒转轴转速检测装置，成本低，可靠性好；将转轴转速信号和振动信号同时作为断轴事故的检测依据，有效提高了断轴事故检测的准确度；自动确定断轴位置，可以提高工作人员后续检修工作的针对性；兼具超速报警和起升高度检测功能。

附图说明

图1为本实用新型断轴保护系统结构示意图。

图中：1、主处理器；2、第一光电传感器；3、第二光电传感器；4、第一振动传感器；5、第二振动传感器；6、第一信号调理电路；7、第二信号调理电路；8、无线接口；9、存储模块；10、报警器；11、第一报警指示灯；12、第二报警指示灯。

具体实施方式

通过下面的实施例可以详细的解释本实用新型，公开本实用新型的目的旨在保护本实用新型范围内的一切技术改进，本实用新型并不局限于下面的实施例。

如图1所示，本实用新型一种应用于起重机起升机构的断轴保护系统包括主处理器1、第一光电传感器2、第二光电传感器3、第一振动传感器4、第二振动传感器5、第一信号调理电路6、第二信号调理电路7、无线接口8、存储模块9、报警器10、第一报警指示灯11和第二报警指示灯12。

主处理器1选用DSP处理器TMS320F28335；TMS320F28335功耗小，性能高，外设集成度高，自带高速AD转换接口，具有150MHz的高速处理能力，可以快速完成对转轴信号的相关处理；主处理器1主要用于计算电机和卷筒转轴的转速信号，并确定其转速比例关系，根据转速比例关系和振动信号变化情况实时判断是否出现断轴事故、确定事故级别和断轴位置；由于起重机工作环境比较复杂，采集的振动信号很容易受到外界噪声干扰，因此除了硬件滤波外，在主处理器1还对采集的振动信号实现软件滤；主处理器1还可以将转筒转速与额定转速相对比，判断是否出现超速现象，同时还可以根据转筒转速计算起升高度，提供给工作人员；主处理器1的输出端与电机制动机构和卷筒制动机构相连，在判定出现断轴事故或超速现象后，主处理器1通过电动机制动机构和卷筒制动机构及时制动相应设备，以达到保护起升机构的目的。

第一光电传感器2和第二光电传感器3分别通过第一信号调理电路6主处理器1相连；电机转轴端部设置有第一码盘，第一光电传感器2设置于电机侧面与第一码盘对应位置，卷筒转轴端部设置有第二码盘，第二光电传感器3通过立板固定于卷筒底座与第二码盘对应位置；电机转轴或卷筒转轴会带动相应码盘转动，每转动一周第一光电传感器2或第二光电传感器3产生一次高低电平跳变，跳变信息传送到主处理器1后，主处理器1结合时间信息可以计算出电机和卷筒转速，主处理器1实时计算电机与卷筒转速之比，若比值超出事先设定的断轴阈值，则主处理器1判定可能出现断轴事故。

第一振动传感器4和第二振动传感器5分别通过第二信号调理电路7与主处理器1相连；第一振动传感器4设置于电机转轴中部，第二振动传感器5设置于卷筒转轴中部；若在起重机起升机构运行过程中，转轴出现了轻度的裂缝或弯曲，这时对转轴转速影响较小，电机与卷筒转速比值可能没有超过断轴阈值，因此主处理器1不会判定出现断轴事故，但细微的裂缝或弯曲，在后期使用中也具有较大的风险，应该及时进行检修；转轴在出现裂缝或弯曲时，其振动信号曲线会发生明显变化，因此本实用新型利用振动传感器实时采集并存储转轴振动信号，并与之前存储的历史振动信号进行对比，若发生明显变化则判定转轴可能出现断轴事故；同时主处理器1根据第一振动传感器4和第二振动传感器5发送的转轴振动信号，可以判断哪一路振动信号发生明显变化，从而确定是电机转轴出现故障还是卷筒转轴出现故障。

第一信号调理电路6和第二信号调理电路7均包括信号放大模块和滤波模块；信号放大模块选用高速双通道隔离放大器ICPL-2630，可以同时对两路输入信号进行放大，避免信号被噪声淹没而导致采集无效；滤波模块选用双通道可调低通滤波器LTC6603，可以同时对两路输入信号进行滤波处理，抑制噪声影响。

无线接口8、存储模块9、报警器10、第一报警指示灯11和第二报警指示灯12分别与主处理器1相连。

主处理器1可以通过无线接口8与地面监控设备进行通信，工作人员可以通过地面监控设备实时查看起升机构运行相关检测数据，在主处理器1判定出现断轴事故时，也可以及时向地面监控设备发送警报信号和事故级别，若主处理器1只判定振动信号发生明显变化，则向地面监控设备发送二级断轴事故警报信号，若主处理器1判定振动信号明显变化且电机与卷筒转速比值超出断轴阈值，则向地面监控设备发送一级断轴事故警报信号。

存储模块9与主处理器1相连，用于进行历史振动信号、断轴阈值、额定转速、滤波模型等相关数据和算法软件的存储，存储模块9选用非易失性存储器FLASH存储器，在出现断电情况下，数据不易丢失。

在主处理器1判定出现断轴事故以及确定断轴位置后，向报警器10和相应的报警指示灯发送电信号，报警器发出报警声同时相应报警指示灯点亮，以提醒工作人员出现故障，若主处理器1判定电机转轴出现故障，则向第一报警指示灯11发送电信号，若主处理器1判定卷筒转轴出现故障，则向第二报警指示灯12发送电信号，若两转轴同时出现故障，则同时向两个报警指示灯发送电信号。

实施本实用新型所述调试装置时，主处理器1实时监测第一光电传感器2、第二光电传感器3、第一振动传感器4、第二振动传感器5发送的信号，并进行相关信号处理计算；若处理器1判定电机转轴或卷筒转轴振动信号发生明显变化，但电机与卷筒转速比没有超出断轴阈值，则主处理器1即刻通过电动机制动机构和卷筒制动机构及时制动相应设备，同时主处理器1向报警器10和相应的报警指示灯发送电信号，报警器发出报警声，相应报警指示灯点亮，主处理器1通过无线接口8向地面监控设备发送二级断轴事故警报信号，地面工作人通过警报信号得知相应转轴可能出现了裂缝或弯曲等轻度故障；若处理器1判定电机转轴或卷筒转轴振动信号发生明显变化，且电机与卷筒转速比超出断轴阈值，则主处理器1即刻通过电动机制动机构和卷筒制动机构及时制动相应设备，同时主处理器1向报警器10和相应的报警指示灯发送电信号，报警器发出报警声，相应报警指示灯点亮，主处理器1通过无线接口8向地面监控设备发送一级断轴事故警报信号，地面工作人通过警报信号得知相应转轴可能出现了断裂等重度故障；根据事故级别工作人员可以进行相应的后续处理。

本实用新型未详述部分为现有技术。

Claims (7)

1.一种应用于起重机起升机构的断轴保护系统，其特征是：包括主处理器（1）、第一光电传感器（2）、第二光电传感器（3）、第一振动传感器（4）、第二振动传感器（5）、第一信号调理电路（6）、第二信号调理电路（7）、无线接口（8）、存储模块（9）、报警器（10）、第一报警指示灯（11）和第二报警指示灯（12）；所述第一光电传感器（2）和第二光电传感器（3）分别通过第一信号调理电路（6）与主处理器（1）相连，所述第一振动传感器（4）、第二振动传感器（5）分别通过第二信号调理电路（7）与主处理器（1）相连，所述无线接口（8）、存储模块（9）、报警器（10）、第一报警指示灯（11）和第二报警指示灯（12）分别与主处理器（1）相连。

2.如权利要求1所述的一种应用于起重机起升机构的断轴保护系统，其特征是：所述起重机起升机构的电机转轴端部设置有第一码盘，第一光电传感器（2）设置于电机侧面与第一码盘对应位置。

3.如权利要求1所述的一种应用于起重机起升机构的断轴保护系统，其特征是：所述起重机起升机构的卷筒转轴端部设置有第二码盘，第二光电传感器（3）通过立板固定于卷筒底座与第二码盘对应位置。

4.如权利要求1所述的一种应用于起重机起升机构的断轴保护系统，其特征是：所述第一振动传感器（4）设置于电机转轴中部，第二振动传感器（5）设置于卷筒转轴中部。

5.如权利要求1所述的一种应用于起重机起升机构的断轴保护系统，其特征是：所述第一信号调理电路（6）和第二信号调理电路（7）均包括信号放大模块和滤波模块。

6.如权利要求1所述的一种应用于起重机起升机构的断轴保护系统，其特征是：所述存储模块（9）选用非易失性存储器FLASH存储器。

7.如权利要求1所述的一种应用于起重机起升机构的断轴保护系统，其特征是：所述主处理器（1）的输出端与电机制动机构和卷筒制动机构相连。

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