CN2387090Y - 起重设备高电压安全保护装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于起重设备安全技术领域,包括布置于起重设备吊臂及其它部位的传感线,组装在一盒体内与传感线相连的信号处理单元。其中,传感线与放大电路的输入端相连,放大电路的输出端与滤波电路的输入端相连,滤波电路的输出端与整流、滤波电路的输入端相连,整流、滤波电路的输出端与比较报警电路、停机继电保护电路相连。本装置抗干扰能力强,可靠性高;结构简单,安装方便,是一个安全可靠的监控装置。
Description
本实用新型属于起重设备安全技术领域，特别涉及起重设备与高压线路接触导致的触电事故的防治技术。
随着我国国民经济的快速发展，起重设备的使用也越来越频繁，起重设备在国家的建设中起着重要作用，另一方面，起重设备的安全运行也越来越受到人们的重视，尤其是起重设备直接与高压线路的接触事故的防治更令人关注。因为此类事故可以危及有关人员的生命安全以及供电的可靠性，从而造成大面积的停电事故，给国家和人民的生活造成极大的损失。
目前有关起重设备的高压安全保护装置种类很多，因大多采用电磁波探头，该探头被置于起重臂的前端，当起重臂靠近高压线时，电探头接收高压线发射的电磁波，从而实现报警等功能，这种产品有如下一些缺点：(1)电磁兼容性差，一方面：其它设备的电磁干扰可能会引起误报警，另一方面，这些保护装置有可能干扰别的设备；(2)单一探头不能做到起重设备的全方位保护，欲想多方位保护起重设备不与高电压线路接触，则需要多个探头，增加了费用；(3)探头置于起重臂前端，不便于供电，目前采用电池供电，这种供电方式存在事故隐患，当电池得不到及时更换时，会造成漏报或不报事故：(4)探头(内含电子电路)露天安装，遭受日晒雨淋，会减低工作可靠性和使用寿命。
本实用新型的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种起重设备全方位的高电压安全保护装置，其主要特点是抗干扰能力强，可靠性高：LED显示、直观可见；整体结构简单，安装方便，无需对现有起重机进行任何改造。能在环境比较复杂、干扰比较大的环境中使用，是一个真正安全可靠的监控装置。
本实用新型提出一种起重设备高电压安全保护装置，其特征在于，包括布置于起重设备吊臂及其它部位的传感线，组装在一盒体内与所说的传感线相连的由放大、滤波电路，整流、滤波电路，比较报警电路，停机继电保护电路，以及自检电路和显示器所组成的信号处理单元。其中，传感线与放大电路的输入端相连，放大电路的输出端与滤波电路的输入端相连，滤波电路的输出端与整流、滤波电路的输入端相连，整流、滤波电路的输出端与比较报警电路、停机继电保护电路相连。自检电路连接于整流、滤波电路的输出端与比较报警电路、停机继电保护电路的输入 端之间，显示器的输入端与整流、滤波电路的输出端相连。
所说的传感线可为一根或一根以上的细钢线。
本实用新型的工作原理为：高压线与大地间有空间电容，当传感线搁在电力线的附近，通过空间电容传感应能得到原始信号Ui。设有一物体M放置在一条电力线附近，设电力线电压为U1，则物体M的电荷与电位关系式为：Q＝U1C0+(U1-U1)C1
而物体对地来说可以认为是绝缘体Q＝0，所以：
而C0＞＞C1则
式中，C1为高压线到物体M的空间电容，
C0为物体M与地之间的空间电容。
U1随物体M离电力线距离而变，距离越近Ui越大，反之越小。当吊臂靠近高电压线路时，传感线上得到高压线号和干扰信号叠加后的原始信号Ui，通过放大器把原始信号幅值加大，通过滤波器把干扰信号去掉，得到接近于工频的交流信号；再通过整流、滤波得到直流信号：再通过比较器来控制报警，通过继电器来实行对起重设备控制停机，同时还可显示直流信号的电压值。
本实用新型的起重设备高电压安全保护装置综合利用空间电容感应技术、滤波检波技术和继电保护技术，实现高电压的检测，准确地报警和停机，使得起重设备能够安全运行。避免起重设备与高电压线路的接触而导致的触电身亡及停电事故。防止起重臂碰撞高压线造成的触电伤亡事故的发生。其突出设计特点有：
(1)全方位保护：
传感线遍布整个吊臂，能保护吊臂的任何一点，达到全方位的保护目的。吊车在工作时，吊臂上升过程会与高压线靠近，另外，当吊车的吊臂水平运动时，吊臂也会靠近高压线，本实用新型的传感线均能给出信号。当吊臂上升及水平运动距离S≤规程规定距离时，则发出报警声或控制停机。
(2)较强的抗干扰性能
起重设备的工作环境是很复杂的，干扰源很多，如高电压放电，电焊机的电弧放电，无轨电车的接触打火，电源中的脉冲波，还有像汽车启动点火等都可能给起重设备安全保护装置带来干扰。本实用新型采用了带通滤波电路滤掉干扰源对所需信号的影响。使得在工频下电场感应的Ui满足条件，在其他低频和高频下感应的电压都不会使保护装置报警、停机。
(3)报警和强行停机
为了避免吊车触电事故，当吊车与高压线之间的距离比较接近安全规定距离时，应给吊车司机报警信号。因为吊车司机工作时，注意力几乎都集中在被吊物件上，无法兼顾吊车臂周围环境情况，因此当吊车臂与高压线路接近时，本装置能发出刺耳的警告声以引起司机的注意。另外，如果吊车司机还抱有侥幸心理时，还能发出强行停机的信号，致使吊车自动停止运转，以避免事故的发生。
(4)直观性强
为了让吊车操作者能判断装置本身工作状态和起重设备附近有无高电压线路，引起注意，本装置除随时带有报警、停机指示灯外，还有LED显示，显示的是直流比较信号电压，每台保护装置都有固定报警、停机值，吊车操作者可根据电压显示值而判断高处环境，具有直观可见性。
(5)带有自检功能
本实用新型的自检电路可用来检验保护装置的重要部分是否失效，避免保护装置坏了，吊车操作者还以为是好的，从而发生事故。吊车操作者在使用前先按自检按钮，自检一次，好的才用，避免因保护装置失灵而发生的故事。
附图简要说明：
图1为本实用新型的实施例的外型结构示意图。
图2为本实用新型的实施例的电路原理示意图。
下面结合附图详细说明本实用新型的一个实施例的组成及工作原理。
本实施例的外型结构为一长方形盒体，如图1所示，其前面板安装有：
电源开关1，自检开关2，报警指示灯3，停机指示灯4，LED显示器5，其后面板安装有保险6及接线柱7。其中：电源开关在保险(FUSE)的后面：自检开关K固定端与LM311的输入端连接，一端与电位器W的中间抽头连接，一端与整流电流的输出端连接：报警指示灯 一端并在电源块DC-DC(12V)的一端，一端在三极管BG1的C极连接：停机指示灯一端并在电源块DC-DC(12V)的一端，一端与三极管BG2的C极连接；保险座 串接在电源开关K后。
本实施例包括布置于起重设备吊臂及其它部位的传感线，组装在一盒体内的与所说的传感线相连的由放大、滤波电路，整流、滤波电路，比较报警电路，停机继电保护电路，自检电路及显示器所组成的信号处理单元，如图2所示。其中，传感线与放大电路的输入端相连，放大电路的输出端与滤波电路的输入端相连，滤波电路的输出端与整流、滤波电路的输入端相连，整流、滤波电路的输出端通过自检电路与比较报警电路、停机继电保护电路相连，显示器的输入端与整流、滤波电路的输出端相连。
该信号处理单元的工作过程为：传感信号从传感线直接引入到放大电路的输入端，经过放大后传送给滤波电路的输入端，滤波后再送到整流电路整流，整流后的直流信号通过开关K与比较电路进行比较，当直流信号大于预先设定的报警比较电压时，报警电路就导通，报警：当直流信号大于预先设定的停机比较电压时，停机继电保护电路起动，从而作为整流装置的输出控制。
信号单元的各部分组成详细说明如下：
本实施例的传感线(如图中虚线框I所示)是安装在吊臂上的，由于吊臂是可伸缩的，主要的用一个卷扬器把传感线卷起来。卷扬器固定在固定臂的最前端，传感线一头与固定臂平行固定后再与信号处理单元的输入端相连：另一头固定在伸缩臂的最前端，传感线几乎与吊臂平行，平行距离不能超过5厘米。当吊臂伸出时，传感线也随着拉长，当吊臂缩回时，卷扬器把传感线卷起来，而不至于传感线垂下来妨碍吊车正常工作。
吊车有不同的型号，吊臂的长短也不一，根据吊臂的长短来衡量传感线的长短和卷扬器的个数。当吊臂太长时，可以分段来安装卷扬器，一个可伸臂装一个卷扬器，从而保证吊车的正常运行。
由于吊臂是经常来回伸缩，而传感线也要跟随伸缩，从耐磨、耐用的角度来考虑，本实施例用细钢线来做传感线，直径为2毫米。钢线是有回复力的，把钢线做成一个蛇盘形，拉长后，它自己已经带来回卷力，加上卷扬器作用后，更能保证吊臂缩回时，传感线也卷起来，不会妨碍吊车正常工作。
与固定臂平行的传感线制成一根直线就可以了，全部传感线必须与吊臂和吊车绝缘。
当传感线搁在电力线的附近，通过空间电容传感应能得到原始信号Ui。
因得到的输入电压Ui很小，故加一功放，把U1放大，放大电路是由芯片AD620及外围电路构成(如图虚线框II所示)。
又因空气中含有各种干扰电磁波，尤其是高频电磁波，故在工频电场下感应的正弦波有很多高、低频成份，并有很多毛刺，这样将会淹没待提取后的输入信号，造成系统无法获得被测信号，因而要设计一个可靠的滤波电路，由OP07芯片及其外围电路构成(如图虚线框III所示)。在设计过程中，采用了较为理想的带通滤波电路，中心频率是工频50Hz，频率可取在30Hz～115Hz之间，这样就达到了本实用新型的要求。
滤波后再将出来的平滑正弦波经整流滤波后，滤成一稳定平滑的直流电压，整流滤波器电路由W005整流桥和电解电容构成(如图中虚线框图IV所示)。
通过芯片LM311、蜂鸣器F及外围电路构成一个比较报警电路(如图中虚线框图V所示)，利用分压原理得到一个LM311的基准电压，当LM311的输入电压高于基准电压时，保护装置就自动报警，从而达到了自动发出警告声的示危险。
本装置还带有停机继电保护电路，由芯片LM311、继电器J及外围电路构成(如图中虚线框图VI所示)，起到一个自动强行停机的作用，避免发生事故。
由于本装置是一个安全保护装置，事关重大，故带有一个自检电路，能对后面的重要电路(比较报警电路和停机继电保护电路)进行检测，由一个电位器W及开关K组成(如图中虚线框图VII所示)。自检电路通过电位器分压原理从中间抽头引出通过开关K与比较器的输入端连接，此电压值均比设定的比较电压大，当开关K接通时，开关K自动断开整流电路输出端与LM311的连接，比较报警电路，停机继电保护电路起动。
芯片及其其它外围电路都需要电源，故本实施例直接用DC-DC转换把汽车电源24V转换成所需的±12V和5V，5V电源用来供给数码显示器，±12V电源供给每个芯片及其外围电路(如图中虚线框图VIII所示)。数码管是用3位半的，量程为10.0V，工作电压为5V。
本实施例的安装方法为：
本装置盒体安装在操作室内任意便于操作人员观察的位置，用螺钉紧固。根据所标的连线，传感线连接到输入端的“+”接线柱，输入端的“-”接线柱接地或悬空；输出端串联到汽车熄火的电磁阀。
传感器里的传感线一头与保护装置的输入端连接，一头固定在吊臂的最前端，传感线与吊臂平行。保护装置的电源端直接与汽车的电源并联。
本实施例基本性能参数：
根据吊车作业的国家安全标准GB6067-85调节装置的报警距离、停机距离如下表所示：
| 报警距离(m) | 停机距离(m) | |
| 220～380v市电 | ≈0.5 | ≈0.3 |
| 10～15Kv输电线 | 3.5～4.0 | 3.0～3.5 |
| 20～40Kv输电线 | 4.5～5.0 | 4.0～4.5 |
| 大于40Kv输电线 | ＞5.0 | ＞4.5 |
工作电压：24v可直接从汽车电瓶得到。
使用环境温度：-20～+50。
报警停机响应时间：小于0.8秒。
Claims (3)
1、一种起重设备高电压安全保护装置，其特征在于，包括布置于起重设备吊臂及其它部位的传感线，组装在一盒体内与所说的传感线相连的由放大、滤波电路，整流、滤波电路，比较报警电路，停机继电保护电路所组成的信号处理单元：其中，传感线与放大电路的输入端相连，放大电路的输出端与滤波电路的输入端相连，滤波电路的输出端与整流、滤波电路的输入端相连，整流、滤波电路的输出端与比较报警电路、停机继电保护电路相连。
2、如权利要求1所述的起重设备高电压安全保护装置，其特征在于，所说的信号处理单元还包括自检电路及显示器，其中，自检电路连接于整流、滤波电路的输出端与比较报警电路、停机继电保护电路的输入 端之间，显示器的输入端与整流、滤波电路的输出端相连。
3、如权利要求1所述的起重设备高电压安全保护装置，其特征在于，所说的传感线为一根或一根以上的细钢线。
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|---|---|---|---|
| CN 99200622 CN2387090Y (zh) | 1999-01-15 | 1999-01-15 | 起重设备高电压安全保护装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN 99200622 CN2387090Y (zh) | 1999-01-15 | 1999-01-15 | 起重设备高电压安全保护装置 |
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| CN2387090Y true CN2387090Y (zh) | 2000-07-12 |
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| CN (1) | CN2387090Y (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012088863A1 (zh) * | 2010-12-31 | 2012-07-05 | 湖南三一智能控制设备有限公司 | 防电击方法、装置及具有该防电击装置的工程机械 |
-
1999
- 1999-01-15 CN CN 99200622 patent/CN2387090Y/zh not_active Expired - Fee Related
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