專利名稱：起重機(jī)綜合保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于起重機(jī)保護(hù)裝置，具體涉及一種橋式起重機(jī)的綜合保護(hù)系統(tǒng)。背景技術(shù)：
現(xiàn)有的起重機(jī)安全保護(hù)裝置包括上升極限位置限制器、超速保護(hù)裝置和起重量限制器。上升極限位置限制器一般有重錘式上升極限位置限制器和螺桿式上限限位器，都是在吊臂上升到極限位置時(shí)，觸頭動(dòng)作，電路斷開，使起升機(jī)構(gòu)不再向起升方向開動(dòng)。這種機(jī)械式的上限位裝置只能在極限位置時(shí)發(fā)揮作用，在吊具運(yùn)行在限定范圍時(shí)無法感知吊具的實(shí)際位置，并且這種結(jié)構(gòu)在實(shí)際工作中存在失誤的可能。因此，現(xiàn)在安全技術(shù)規(guī)范要求冶金起重機(jī)必須裝設(shè)第二套上限限位開關(guān)，以便可靠地避免吊具沖頂事故。超速保護(hù)裝置有超速開關(guān)和超速保護(hù)制動(dòng)器等。超速開關(guān)是一種機(jī)械控制開關(guān)， 一般情況下超速開關(guān)直接與電動(dòng)機(jī)軸相連，工作速度與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速相同，觸點(diǎn)直接接入緊急停止回路。超速開關(guān)一般是利用離心原理，推動(dòng)微動(dòng)開關(guān)使其觸頭動(dòng)作。超速開關(guān)一旦動(dòng)作，高速軸電動(dòng)機(jī)立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)，低速軸制動(dòng)器立即制動(dòng)。超速保護(hù)制動(dòng)器由棘輪、棘爪、電磁鐵及其控制裝置組成?？刂蒲b置包括整流電路、比較電路和控制電路，其中外接電源通過整流電路為比較電路和控制電路供電，卷筒轉(zhuǎn)速信號(hào)與卷筒標(biāo)稱轉(zhuǎn)速通過比較電路進(jìn)行比較，兩者的比較結(jié)果通過控制電路輸出控制信號(hào)。卷筒上的接近開關(guān)采集卷筒轉(zhuǎn)速信號(hào)，比較電路進(jìn)行比較。一旦卷筒轉(zhuǎn)速大于卷筒標(biāo)稱轉(zhuǎn)速時(shí)，控制電路發(fā)出動(dòng)作信號(hào)，電磁鐵開始動(dòng)作，推動(dòng)制動(dòng)棘爪插入棘輪槽內(nèi)，使得棘輪與卷筒停轉(zhuǎn)，并同時(shí)切斷電源。如安裝位置允許，應(yīng)設(shè)置超速保護(hù)開關(guān)或采用超速保護(hù)制動(dòng)器，超速時(shí)開關(guān)動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。對(duì)于超速原因單純且比較明確的，如由失磁引起的可采用欠流繼電器或電壓監(jiān)測(cè)繼電器作為失磁保護(hù)，起到超速保護(hù)的作用。程序控制如PLC控制調(diào)速、ISP控制調(diào)速的，可在控制系統(tǒng)中加入超速檢測(cè)及保護(hù)環(huán)節(jié)，有的采用旋轉(zhuǎn)編碼器或測(cè)速發(fā)電機(jī)。起重量限制器有機(jī)械式和電子式。機(jī)械式是通過杠桿、彈簧、凸輪等機(jī)構(gòu)將彈性元件的微小變形放大，帶動(dòng)撞桿觸發(fā)微動(dòng)開關(guān)，使機(jī)構(gòu)停止危險(xiǎn)動(dòng)作。目前國(guó)內(nèi)機(jī)械式使用較少；電子式是由傳感器、運(yùn)算放大器、控制執(zhí)行器和載荷指示計(jì)等部分組成，將顯示、控制和報(bào)警功能集于一身。當(dāng)起重機(jī)起吊物品時(shí)，傳感器產(chǎn)生變形，把載荷重量轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，經(jīng)過運(yùn)算放大，指示出載荷的數(shù)值。當(dāng)載荷達(dá)到額定值的90%時(shí)，發(fā)出預(yù)警信號(hào)；當(dāng)載荷超過額定載荷時(shí)，切斷起升機(jī)構(gòu)的動(dòng)力源。即采用電阻應(yīng)變傳感器，然后通過常規(guī)電路或單片機(jī)微機(jī)控制電路對(duì)采集信號(hào)進(jìn)行處里，輸出開關(guān)量信號(hào)參與起重機(jī)的控制。這些安全保護(hù)裝置都是針對(duì)一種保護(hù)目的，功能單一。分別安裝在起重機(jī)上，存在空間占用多，安全觸點(diǎn)多，意外故障率高等問題。另外，對(duì)起重機(jī)制動(dòng)下滑量的測(cè)量方法也存在很多不足。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)起重機(jī)制動(dòng)下滑量測(cè)量的方法主要是機(jī)械測(cè)量，其方法主要有以下幾種
I、目測(cè)。目測(cè)方法是在起重機(jī)安裝后檢驗(yàn)人員常采用的方法。即在額定載荷狀態(tài)下，檢驗(yàn)人員操作起重機(jī)控制板，在下降過程中按下制動(dòng)按鈕，目測(cè)從制動(dòng)時(shí)刻到負(fù)載停止所下滑的距離。該方法測(cè)量的準(zhǔn)確性取決于檢驗(yàn)人員的感官判斷，精確度低。
2、采用行程開關(guān)控制的檢測(cè)方法。該方法是在額定載荷狀態(tài)下，下降過程中，通過一個(gè)砝碼去撞擊行程開關(guān)使起重機(jī)斷電，然后從砝碼上量取下滑距離。該方法存在以下不足從行程開關(guān)與砝碼接觸到起重機(jī)斷電，總存在一個(gè)延時(shí)時(shí)間，所以檢測(cè)數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)必將存在一個(gè)偏差。3、采用光控繼電器取代行程開關(guān)檢測(cè)。該方法是利用光控繼電器代替行程開關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)起重機(jī)下降回路的控制。制動(dòng)下滑量則是通過讀取固定在砝碼一側(cè)鋼板尺上的數(shù)據(jù)來完成。4、基于單片機(jī)的智能測(cè)量法。該方法采用單片機(jī)為測(cè)量核心，結(jié)合外圍電路設(shè)計(jì)，最終實(shí)現(xiàn)下滑量測(cè)量。但是它在獲取制動(dòng)時(shí)刻測(cè)量距離時(shí)仍采用行程開關(guān)。以上各種方法需要特定的機(jī)械結(jié)構(gòu)和電路控制做輔助設(shè)施，其機(jī)械部分及電路控制部分安裝較繁瑣，實(shí)施成本比較高，而不適用于起重機(jī)在使用過程中的日常監(jiān)測(cè)。并且測(cè)量結(jié)果也沒有太大的實(shí)際意義，僅能代表當(dāng)時(shí)的設(shè)備狀態(tài)。如果能使一種裝置具有多種保護(hù)功能，同時(shí)便于檢驗(yàn)，還具有較精準(zhǔn)的起重機(jī)制動(dòng)下滑量的測(cè)量方法，就能夠減少占用空間，方便安裝使用，并減少故障點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種起重機(jī)綜合保護(hù)器，以克服現(xiàn)有保護(hù)裝置功能單一、占用空間多、故障率高的不足。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是起重機(jī)綜合保護(hù)器包括起升電機(jī)主回路和控制回路，它是將繼電器JZ1、JZ2的常閉觸點(diǎn)PZ1、PZ2分別串接在凸輪控制器的起升和下降控制回路中；在起升電機(jī)M主軸上安裝一個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器BMQ，在起重機(jī)凸輪控制器上安裝位置傳感器，旋轉(zhuǎn)編碼器BMQ和位置傳感器的信號(hào)輸入PLC控制器，PLC控制器通過信號(hào)采集和數(shù)據(jù)處理，控制繼電器JZl或JZ2動(dòng)作，使起升電機(jī)M和制動(dòng)器YA斷電。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)以下功能
(I)起重量限制和超速保護(hù)
我們根據(jù)繞線電機(jī)串聯(lián)電阻啟動(dòng)特性，在低檔位設(shè)置控制啟動(dòng)擋，然后監(jiān)測(cè)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程轉(zhuǎn)速變化的特性。因?yàn)槠鹬貦C(jī)一旦裝配完成后，其機(jī)械特性和電氣動(dòng)力特性就成為其固有特性，因此不同的載荷，起重機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間和該載荷下的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速是不同的，而且根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速特性，其在臨界轉(zhuǎn)速上方轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速近似線性，加上繞線電機(jī)串聯(lián)電阻啟動(dòng)使起重機(jī)低檔位啟動(dòng)時(shí)，特性軟，不穩(wěn)定啟動(dòng)段均在第四象限，所以可以利用這個(gè)特性通過監(jiān)測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來監(jiān)控起升載荷。在整個(gè)啟動(dòng)過程設(shè)置三重過載保護(hù)第一，瞬時(shí)啟動(dòng)行程保護(hù)，啟動(dòng)短時(shí)間內(nèi)相當(dāng)于一個(gè)微分過程，我們可設(shè)定這個(gè)區(qū)間是勻加速過程，所以檢測(cè)這段運(yùn)行距離，能反應(yīng)起升瞬間的加速度情況，做到過載的提前預(yù)警；第二，啟動(dòng)時(shí)間保護(hù)，當(dāng)起重機(jī)未能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)達(dá)到規(guī)定轉(zhuǎn)速時(shí)，保護(hù)器發(fā)出超載保護(hù)信號(hào)。第三，載荷檢測(cè)保護(hù)，當(dāng)起重機(jī)在低檔位勻速段運(yùn)行時(shí)，根據(jù)特性曲線計(jì)算載荷情況，根據(jù)結(jié)果判斷是否超載，并能將載荷重量顯示出來供操作參考。另外，還提供起升重物過程中的超速保護(hù)遇到轉(zhuǎn)速的突然下降，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到該檔位規(guī)定的轉(zhuǎn)速時(shí)，保護(hù)器發(fā)出保護(hù)信號(hào)；當(dāng)起重機(jī)在下降過程中，電機(jī)轉(zhuǎn)速超速時(shí)，保護(hù)器也發(fā)出保護(hù)信號(hào)。、從而實(shí)現(xiàn)了全方位的超載、超速保護(hù)功能。(2)上升(下降)極限位置限制
利用旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)得的電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)數(shù)輸入PLC，通過PLC的高速計(jì)數(shù)功能，記錄脈沖個(gè)數(shù)，從而可計(jì)算起升、下降位置的位移，我們可以監(jiān)視吊鉤垂直運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確位置，顯示出來，供操作參考，同時(shí)也可以設(shè)置上下位置限制，起到上升限位器和下降限位器的作用。(3)起重機(jī)制動(dòng)下滑量的測(cè)量
通過采集制動(dòng)信號(hào)，利用旋轉(zhuǎn)編碼器的計(jì)數(shù)功能，我們可以輕松獲得起重機(jī)制動(dòng)下滑的數(shù)值，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)起重機(jī)制動(dòng)器性能的日常監(jiān)測(cè)。
本發(fā)明通過起升機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)的監(jiān)測(cè)獲得了對(duì)起重機(jī)一系列的綜合保護(hù)功能。并有如下技術(shù)效果
(I)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)的波動(dòng)噪聲低
起重機(jī)電機(jī)起動(dòng)過程中電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速是從0開始的一個(gè)加速增長(zhǎng)，然后趨于穩(wěn)定的過程，其速度或位移和時(shí)間曲線在變速階段是平滑和單調(diào)的，由于物體有保持固有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的慣性特征，即使受到外力的沖擊，曲線也不會(huì)出現(xiàn)像啟動(dòng)電流或受到?jīng)_擊的重量傳感器信號(hào)那樣產(chǎn)生突變峰值，因此可以方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)速信號(hào)的全過程跟蹤，無需濾波。(2)精度和實(shí)時(shí)性好
目前的PLC技術(shù)已經(jīng)具備了非常高的水平，它的高速計(jì)數(shù)器雙相輸入可以接受4KHZ以上的脈沖頻率，單相輸入可達(dá)60KHZ，并具有Ims精度的定時(shí)器；我們選擇不同型號(hào)的旋轉(zhuǎn)編碼器和調(diào)整采樣周期，即可得到需要的精度，以滿足我們的使用要求。(3)外界影響因素少
旋轉(zhuǎn)編碼器和PLC本身都具有工業(yè)化抗干擾設(shè)計(jì)，并配用專業(yè)穩(wěn)壓電源，已經(jīng)多年工業(yè)實(shí)踐應(yīng)用，性能經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)非常穩(wěn)定可靠，是一項(xiàng)成熟的技術(shù)。旋轉(zhuǎn)編碼器與電機(jī)主軸的連接不受起重機(jī)起升載荷和其他附加載荷的影響，屬于長(zhǎng)期的穩(wěn)定的工況，所以整個(gè)系統(tǒng)從其本質(zhì)上就屬于穩(wěn)定的、抗干擾的。(4)功能強(qiáng)大
相當(dāng)于四機(jī)一體起重量限制器、起升高度(下降深度)限制器、超速保護(hù)器、制動(dòng)器檢測(cè)、吊鉤垂直位置檢測(cè)?？芍^功能強(qiáng)大，為企業(yè)節(jié)約成本創(chuàng)造了有力條件。對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下特點(diǎn)
1)獲得了更高的環(huán)境適應(yīng)性和系統(tǒng)穩(wěn)定性，確保長(zhǎng)穩(wěn)優(yōu)運(yùn)行；
2)提供了起升行程限制保護(hù)功能；
3)提供了起重機(jī)的超速保護(hù)功能；
4)提供了制動(dòng)下滑量的檢測(cè)功能；
5)提供了載荷學(xué)習(xí)功能，自動(dòng)設(shè)定載荷上限參數(shù)；


圖I為本發(fā)明起升電機(jī)主回路電路原理 圖2為本發(fā)明控制回路電路原理 圖3為繞線電機(jī)轉(zhuǎn)速\轉(zhuǎn)矩特性曲線圖。具體實(shí)施例方式 本發(fā)明由在起升電機(jī)主軸上安裝的旋轉(zhuǎn)編碼器、在凸輪控制器上安裝的位置傳感器和PLC控制器構(gòu)成，PLC控制器通過檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)和傳感器的位置信號(hào)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理，輸出控制信號(hào)，控制繼電器JZ1、JZ2使電機(jī)停止。PLC控制器輸出端還接有繼電器JZ3，繼電器JZ3的常閉觸點(diǎn)接在警鈴電路中，繼電器JZ3觸點(diǎn)的動(dòng)作發(fā)出報(bào)警信號(hào)。PLC控制器的RS232端子通過轉(zhuǎn)接器接遠(yuǎn)程文本顯示器RS485端子，PLC上的信息可通過遠(yuǎn)程文本顯示器顯示。本發(fā)明在起重機(jī)凸輪控制器上安裝的位置傳感器是采用6個(gè)微動(dòng)開關(guān)分別安裝在凸輪控制器的不同檔位，分別為上升、下降和2、3、4、5檔位開關(guān)。PLC控制器可采用三菱系列FXlN或FX2N產(chǎn)品，旋轉(zhuǎn)編碼器的輸入信號(hào)A、B接入PLC的XOOO、XOOl和X002腳，起重機(jī) 凸輪控制器上安裝的6個(gè)微動(dòng)開關(guān)PU P2、P3、P4、P5、P6接入PLC的X003 X007和XOlO腳，PLC的X011、X012和X013腳分別接入限位設(shè)置、速度設(shè)置、和總設(shè)置三個(gè)按鈕開關(guān)。PLC的輸出端Y000、YOOl和Y002腳分別連接電機(jī)主回路的控制繼電器JZ1、JZ2線圈和警鈴繼電器JZ3線圈。直流穩(wěn)壓電源WYDY輸出端ZK、N給PLC的輸入、輸出端和旋轉(zhuǎn)編碼器提供直流電壓。
權(quán)利要求
1.ー種起重機(jī)綜合保護(hù)器，包括起升電機(jī)主回路和控制回路，其特征是將繼電器JZU JZ2的常閉觸點(diǎn)PZ1、PZ2分別串接在凸輪控制器的起升和下降控制回路中；在起升電機(jī)M主軸上安裝一個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器BMQ，在起重機(jī)凸輪控制器上安裝位置傳感器，旋轉(zhuǎn)編碼器BMQ和位置傳感器的信號(hào)輸入PLC控制器，PLC控制器通過信號(hào)采集和數(shù)據(jù)處理，控制繼電器JZl或JZ2動(dòng)作，使起升電機(jī)M和制動(dòng)器YA斷電。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的起重機(jī)綜合保護(hù)器，其特征是PLC控制器輸出端還接有繼電器JZ3，繼電器JZ3的常閉觸點(diǎn)接在警鈴電路中。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的起重機(jī)綜合保護(hù)器，其特征是PLC控制器的RS232端子通過轉(zhuǎn)接器接遠(yuǎn)程文本顯示器RS485端子。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的起重機(jī)綜合保護(hù)器，其特征是在起重機(jī)凸輪控制器上安裝的位置傳感器是采用6個(gè)微動(dòng)開關(guān)分別安裝在凸輪控制器的不同檔位。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種起重機(jī)綜合保護(hù)器，包括起升電機(jī)主回路和控制回路，本發(fā)明將繼電器JZ1、JZ2的常閉觸點(diǎn)PZ1、PZ2分別串接在凸輪控制器的起升和下降控制回路中。在起升電機(jī)M主軸上安裝一個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器BMQ，在起重機(jī)凸輪控制器上安裝位置傳感器，旋轉(zhuǎn)編碼器BMQ和位置傳感器的信號(hào)輸入PLC控制器，PLC控制器通過信號(hào)采集和數(shù)據(jù)處理，控制繼電器JZ1或JZ2動(dòng)作，使起升電機(jī)M和制動(dòng)器YA斷電。本發(fā)明可獲得更高的環(huán)境適應(yīng)性和系統(tǒng)穩(wěn)定性，確保長(zhǎng)穩(wěn)優(yōu)運(yùn)行；提供了起升行程限制保護(hù)功能、起重機(jī)的超速保護(hù)功能、制動(dòng)下滑量的檢測(cè)功能和載荷學(xué)習(xí)功能，自動(dòng)設(shè)定載荷上限參數(shù)。
文檔編號(hào)B66C13/48GK102730570SQ201210213979
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月27日
發(fā)明者孫祥廣, 朱健, 潘曉麗, 王興濤, 薛家東, 郭優(yōu), 陳勇 申請(qǐng)人:撫順市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)所