CN101590986A - 起重机用起升机构实时监控方法 - Google Patents

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Abstract

一种起重机用起升机构实时监控方法，应用于采用行星减速器的起重机起升机构的实时监控***。其中涉及的主要装置包括电动机、联轴器、工作制动器、行星减速器组、定滑轮组、卷筒、紧急制动器以及电气控制***；工作制动器对高速轴制动，紧急制动器通过卷筒上的制动盘对卷筒制动，与电气控制***连接的超速开关设置于卷筒尾部，在每个卷筒尾部设置加速度传感器，通过对行星传动***最未端即卷筒的角加速度的实时监控，以实现对起升机构传动***的实时监控。通过设置加速度传感器对采用行星传动的起升机构进行实时监控的方法，降低了硬件***和软件***的复杂性和维护难度，监控灵敏度高，判断时间短，提高监控性能，确保行星传动***安全。

Description

起重机用起升机构实时监控方法
技术领域
本发明涉及一种起重机用起升机构实时监控方法，尤其涉及装有行星减速器的铸造起重机用起升机构实时监控方法。
背景技术
行星减速器在铸造起重机上的应用有着很大的优越性，行星减速器本身双自由度的特性决定了其两个输入的独立性。将这一特性应用在起重机起升机构上，当行星减速器的一根高速轴上的电动机或其控制***损坏时，将此轴闸住，另一轴上的电动机可长期正常运行，此时，载荷为半速运行，且机构中所有部件均不过载。这一优越性得到了用户的认可。另一方面，行星减速器两个输入的独立特性同时决定了其***安全性级别较低，故需一套合理、有效的监控手段对整个起升机构的运行进行监控，以保障载荷安全。
在我国，上世纪70年代就将行星减速器的传动方案运用在铸造起重机的起升机构上了，但由于当时的电气设备满足不了对起升机构运行状态进行监控的要求，存在事故隐患，原冶金部禁止在铸造起重机起升机构上使用行星减速器。直到上世纪90年代中期，随着电控技术的进步，行星传动再次在铸造起重机得到应用，并逐渐得到广泛认可。但其控制***达不到实时监控的程度，曾发生无故障时误动作和故障时不动作现象，因此，铸造起重机起升机构行星传动链实时监控技术2005年于应运而生。这一实时监控技术采用了编码器和超速开关作为传感元件进行数据采集，并通过PLC分析计算，引入容错处理和清零措施，较好地解决了误动作和不动作，但硬件***和软件***均相当复杂，***维护量大，对维护人员的要求高。
发明内容
为克服现有技术中软硬件***复杂，维护难度高等不利因素，本发明设计了一种起重机用起升机构实时监控方法，主要用于采用行星减速器传动的起升机构的监控，通过设置加速度传感器及对采集的数据进行分析、计算，对起升机构的运行状态进行实时监控，确保载荷的安全。
本发明是这样实现的：其中涉及的主要装置包括电动机、联轴器、工作制动器、行星减速器组、定滑轮组、卷筒、紧急制动器以及电气控制***；其中，工作制动器对高速轴制动，紧急制动器通过卷筒上的制动盘对卷筒制动，与电气控制***连接的超速开关设置于卷筒尾部，在每个卷筒尾部设置加速度传感器，通过对行星传动***最未端即卷筒的角加速度的实时监控，以实现对起升机构传动***的实时监控。
将起升机构正常运行时载荷直线加速度确定一个固定范围，然后折算得到卷筒的角加速度；利用各个加速度传动器检测实际卷筒角加速度；设定一个传动***许用的角加速度增量；利用传动***许用的角加速度增量跟实际角加速度与设计角加速度的增量的关系比较、载荷加速度方向及设定的延时来综合判断行星传动链的故障情况；当检测到故障信号，则电气控制***控制工作制动器先抱闸，延时后紧急制动器抱闸。
采用多卷筒、各卷筒同时动作且具有同种功能时，各卷筒之间角加速度增量与许用的卷筒角加速度增量比较，当各卷筒之间角加速度增量大于许用的卷筒角加速度增量时，且延时后上述信号未消失，则判定行星传动链中行星架后的传动元件出现断轴或剃齿故障；当检测到故障信号，则电气控制***控制工作制动器先抱闸，延时后紧急制动器抱闸。
卷筒尾部的超速开关检测到超速状态后发出故障信号、司机按下急停按钮、起升机构控制***(调速装置等)自检故障、行星传动链中各部件的限位开关动作或供电***失电等故障时监控***均不与加速器传感器信号联锁，直接控制工作制动器抱闸，延时后紧急制动器抱闸。
本发明的有益效果是：通过设置加速度传感器对采用行星传动的起升机构进行实时监控的方法，降低了硬件***和软件***的复杂性和维护难度，监控灵敏度高，判断时间短，提高监控性能，确保行星传动***安全。
附图说明
图1为本发明涉及的主要装置安装原理图。
图2为本发明的典型流程图。
图1中：1.电动机，2.联轴器，3.工作制动器，4.行星减速器组，5.定滑轮组，6.卷筒，7.紧急制动器，8.加速器传感器，9.超速开关。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。在图1中，本发明涉及的主要装置包括电动机1、联轴器(制动器盘/轮)2、工作制动器3、行星减速器组4、定滑轮组5、卷筒6、紧急制动器7，各装置数量及实际构造型式由机构特性确定。工作制动器3对高速轴制动，紧急制动器7通过卷筒6上的制动盘对卷筒6制动。在每个卷筒6尾部设置加速度传感器8，通过对行星传动***最未端(卷筒)的角加速度的实时监控，以实现对传动***的实时监控。另外，根据安全规范，起升机构设置超速开关9，并布置于卷筒6尾部。
图2为本发明的典型流程图，起升机构正常运行时载荷直线加速度为a(起升机构设计完成后a为确定范围)，折算到卷筒的角加速度为ε0；实际运行时，各个卷筒上设置的加速度传动器检测到的卷筒角加速度分别为εi(i∈R，R为实数)，则实际角加速度与设计角加速度的增量Δεi0＝|εi|-ε0。设定传动***许用的角加速度增量[Δε]，以下各种工况可通过加速度监控行星传动***：
①当Δεi0＞[Δε]、载荷加速度方向向下时，且延时Δt1后上述信号未消失，则行星传动链出现断轴或剃齿等故障；
②当Δεi0＞[Δε]、载荷加速度方向向上时，且延时Δt1后上述信号未消失，则行星传动链出现电气控制***故障；
③采用多卷筒、各卷筒同时动作且具有同种功能时，各卷筒之间角加速度增量为Δεc＝|εi-εi+n|(n∈i)。设定许用的各卷筒角加速度增量为[Δεc]。当Δεc＞[Δεc]时，且延时Δt1后上述信号未消失，则行星
传动链中行星架后的传动元件出现断轴或剃齿等故障；
当检测到上述故障信号，则电气控制***控制工作制动器先抱闸，延时Δt2后紧急制动器抱闸。
另外，卷筒尾部的超速开关检测到超速状态后发出故障信号、司机按下急停按钮、起升机构控制***(调速装置等)自检故障、行星传动链中各部件的限位开关动作或供电***失电等故障时监控***均不与加速器传感器信号联锁，直接控制工作制动器抱闸，延时Δt2秒紧急制动器抱闸。
延时Δt1可有效避免监控***得到错误结论以至于紧急制动器误动作；延时Δt2可在任何工况下有效避免紧急制动器的动作对传动机构和承力结构件造成损害。
本实施例所涉及到的量纲：
a——m/s2
ε0、εi、Δεi 0、[Δε]、Δεc、[Δεc]——rad/s2
Δt1、Δt2——s
控制量在实数R上取值，取值区间：
[Δε]∈[0，∞)
[Δεc]∈[0，∞)
Δt1∈[0，∞)
Δt2∈[0，∞)
采用加速度传感器的实时监控***，降低了硬件***和软件***的复杂性和维护难度；加速度传感器本身的检测反应时间为μm级；延时Δt1所需的时间长度为以前监控***进行故障判断所需时间的30％～50％，提高了起升机构确保载荷安全的***安全性。
此实时监控技术适用于任何安全性要求高的起升机构。

Claims (5)

1、一种起重机用起升机构实时监控方法，其中涉及的主要装置包括电动机(1)、联轴器(2)、工作制动器(3)、行星减速器组(4)、定滑轮组(5)、卷筒(6)、紧急制动器(7)以及电气控制***；其中，工作制动器(3)对高速轴制动，紧急制动器(7)通过卷筒(6)上的制动盘对卷筒(6)制动，与电气控制***连接的超速开关(9)设置于卷筒(6)尾部，其特征在于：在每个卷筒(6)尾部设置加速度传感器(8)，通过对行星传动***最未端即卷筒的角加速度的实时监控，以实现对起升机构传动***的实时监控。
2、如权利要求1所述的起重机用起升机构实时监控方法，其特征在于：将起升机构正常运行时载荷直线加速度确定一个固定范围，然后折算得到卷筒的角加速度；利用各个加速度传动器检测实际卷筒角加速度；设定一个传动***许用的角加速度增量；利用传动***许用的角加速度增量跟实际角加速度与设计角加速度的增量的关系比较、载荷加速度方向及设定的延时来综合判断行星传动链的故障情况；当检测到故障信号，则电气控制***控制工作制动器先抱闸，延时后紧急制动器抱闸。
3、如权利要求2所述的起重机用起升机构实时监控方法，其特征在于：当实际角加速度与设计角加速度的增量大于传动***许用的角加速度增量，载荷加速度方向向下时，且超过设定延时后上述信号未消失，则判定行星传动链出现断轴或剃齿故障；载荷加速度方向向上时，且超过设定延时后上述信号未消失，则判定行星传动链出现电气控制***故障；当检测到故障信号，则电气控制***控制工作制动器先抱闸，延时后紧急制动器抱闸。
4、如权利要求2所述的起重机用起升机构实时监控方法，其特征在于：采用多卷筒、各卷筒同时动作且具有同种功能时，各卷筒之间角加速度增量与许用的卷筒角加速度增量比较，当各卷筒之间角加速度增量大于许用的卷筒角加速度增量时，且延时后上述信号未消失，则判定行星传动链中行星架后的传动元件出现断轴或剃齿故障；当检测到故障信号，则电气控制***控制工作制动器先抱闸，延时后紧急制动器抱闸。
5、如权利要求1所述的起重机用起升机构实时监控方法，其特征在于：卷筒尾部的超速开关检测到超速状态后发出故障信号、司机按下急停按钮、起升机构控制***(调速装置等)自检故障、行星传动链中各部件的限位开关动作或供电***失电等故障时监控***均不与加速器传感器信号联锁，直接控制工作制动器抱闸，延时后紧急制动器抱闸。
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