專利名稱：起重機起升機構下降制動距離在線檢測裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及特種設備安全檢測技術領域，特別涉及一種起重機起升機構下降制動距離的在線檢測裝置及方法。
背景技術：
起重機起升機構下降制動距離是衡量起重機械安全性能的一項重要指標，長期以來，對該指標的檢測都是在對起重機作定期性能檢測時進行，由于檢測周期間隔時間較長， 其間因制動性能的劣化導致下滑量的超標不能及時發(fā)現(xiàn)和預報，嚴重威脅起重機械的安全運行。目前對起重機下降制動距離的檢測主要包括目測和專用儀器法，專利申請?zhí)?00710173656. 3,200720077662. 4提供了一種起重機起升機構下降制動距離檢測裝置和方法，這些檢測手段和方法僅適用于起重機生產(chǎn)廠出廠產(chǎn)品的制動性能檢測，或者是在用起重機的年度檢驗時對制動下滑量進行檢測的場合，均無法做到對該指標的長期連續(xù)監(jiān)測。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種基于位移量測量和起升機構運行狀態(tài)實時監(jiān)測的起重機起升機構制動距離在線檢測裝置及方法，為評估起升機構的制動性能提供依據(jù)，實現(xiàn)制動性能劣化自動預報。本發(fā)明通過下述技術方案實現(xiàn)采用旋轉增量編碼器或絕對值編碼器直接測量起升機構位移量，為了保證測量精度，一般采用以下方式安裝編碼器。I)配用拉線裝置的編碼器，編碼器固定在小車上，在吊具上安裝耳環(huán)用于連接鋼絲拉線，直接測量吊具的位移量。2)編碼器直接安裝在卷筒軸端，通過測量卷筒的旋轉弧度換算吊具的直線位移量。起重機起升機構下降制動距離在線檢測裝置，包括起重機運行工況信號檢測部分和測量記錄部分，起重機運行工況信號檢測部分包括編碼器、制動器失電檢測單元、起升方向檢測單元；測量記錄部分包括控制器、信號接口單元、顯示和操作單元和數(shù)據(jù)存儲單元；測量記錄部分包括編碼器信號輸入通道、開關量輸入通道和模擬量輸入通道，分別接入編碼器信號、起升機構運行方向信號、制動器動作狀態(tài)信號；起升方向檢測單元的起升方向信號通過信號接口單元與控制器連接；信號接口單元以串行或并行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞脚c控制器進行數(shù)據(jù)交換。上述測量記錄部分具有數(shù)據(jù)顯示和記錄功能，能顯示和保存制動距離的測量結果，保存的數(shù)據(jù)可用于制動性能變化趨勢分析，幫助用戶早期發(fā)現(xiàn)制動設備故障隱患。制動器動作狀態(tài)信號通過制動器失電檢測單元檢測，為了保證測量精度，該檢測單元必須具有即時響應特性，不能有延遲或滯后。采用增量編碼器時，通過采集下降制動過程累計脈沖數(shù)計算制動距離，制動距離計算方法如下
S=Ps*C(I)
Ps :制動過程累計脈沖數(shù)
C :結構系數(shù)，當采用配用拉線裝置的編碼器安裝方式時，與拉線裝置鼓輪直徑和編碼器分辨率相關；當編碼器安裝在卷筒軸端時，與編碼器分辨率、卷筒直徑、鋼絲繩直徑、繩槽深度、滑輪組倍率相關。采用絕對值編碼器時，通過采集編碼器在下降制動過程開始和結束時的位置值計算制動距離，制動距離計算方法如下 S= I P1-P2 I *C(2)
Pl :制動過程開始時編碼器的位置值 P2 :制動過程結束時編碼器的位置值
C :結構系數(shù)，當采用配用拉線裝置的編碼器安裝方式時，與拉線裝置鼓輪直徑和編碼器分辨率相關；當編碼器安裝在卷筒軸端時，與編碼器分辨率、卷筒直徑、鋼絲繩直徑、繩槽深度、滑輪組倍率相關。依據(jù)國家標準相關規(guī)定，確定下滑超標判斷基準值，獲取制動距離S后，可對起升機構的制動性能進行判斷?！禛B6067. 1-2010起重機械安全規(guī)程第I部分總則》4. 2. 6. 3規(guī)定對于釣鉤起重機，起吊物下降制動的制動距離是控制器在下降速度最低檔穩(wěn)定運行，拉回零位后，從制動器斷電至物品停止時的下滑距離，起吊物下降制動的制動距離不應大于I min內(nèi)穩(wěn)定起升距離的1/65,據(jù)此
設最低檔穩(wěn)定起升運行Imin的距離為Sn 則下滑超標判斷基準值為Sn/65。考慮到載荷與下降制動距離的相關性，載荷為L時的標準制動距離按下式計算 Sa=So+ (Sn/65-So) L/Ln(3)
其中
So :空載制動距離，在空載狀態(tài)下實測獲取 Ln :額定載荷 定義標稱制動距離比
Rs=S/Sa(4)
Rs的意義在于Rs反映了起升機構下降制動性能，當起升機構下降制動距離滿足標準要求時，Rs總是小于I。據(jù)此可以判斷起升機構制動性能，當Rs接近于I時，發(fā)制動性能劣化預警信號；當Rs >1時，發(fā)制動性能劣化報警信號。按時間順序將Rs通過二維坐標系表示，獲得制動性能曲線Rs _t，該曲線反映了制動性能的變化趨勢。本發(fā)明的有益效果1、本發(fā)明是一種在線檢測裝置及方法，測量、記錄和分析均在起重機日常運行過程中進行；2、測量記錄部分實時測量和記錄每次制動距離測算結果，當制動距離接近或超過規(guī)定值時發(fā)出預警信號，提示制動性能劣化；3、通過制動性能曲線觀察制動性能變化趨勢，有助于早期發(fā)現(xiàn)制動機構故障，避免因制動性能劣化引發(fā)的事故。本發(fā)明對制動距離的實時監(jiān)測和制動性能變化趨勢的在線分析可以及時發(fā)現(xiàn)制動下滑超標，做到早期預報，有效保障起重機械運行安全。
圖I是采用增量編碼器的起重機起升機構下降制動距離在線檢測裝置結構圖。圖2是采用絕對值編碼器的起重機起升機構下降制動距離在線檢測裝置結構圖。圖3是采用增量編碼器結構的一組實測數(shù)據(jù)顯示圖。圖4是采用絕對值編碼器結構的一組實測數(shù)據(jù)顯示圖。圖5是制動性能曲線示意圖。圖6是反映制動性能改進前后狀況的制動性能曲線圖。圖中I.起重機運行工況信號檢測部分；2.測量記錄部分；3.增量編碼器；4. 制動器失電檢測單元；5.起升方向檢測單元；6.方向脈沖檢出單元；7、8.具有計數(shù)始能控制端的正反向計數(shù)單元；9.信號接口單元；10.控制器；11.顯示和操作單元；12.數(shù)據(jù)存儲單元；13.絕對值編碼器；14.編碼器接口單元。
具體實施例方式實施方案一采用增量編碼器3檢測位移量，增量編碼器3安裝在卷筒軸端。圖I是采用增量編碼器3的起重機起升機構下降制動距離在線檢測裝置結構圖，包括起重機運行工況信號檢測部分I和測量記錄部分2。起重機運行工況信號檢測部分I包括增量編碼器3、制動器失電檢測單元4和起升方向檢測單元5。測量記錄部分2包括控制器10、方向脈沖檢出單元6、具有計數(shù)始能控制端的正反向計數(shù)單元7、8、信號接口單元9、顯示和操作單元11和數(shù)據(jù)存儲單元12。增量編碼器3正交方波脈沖A、B接入方向脈沖檢出單元6 ;制動器失電檢測單元4提供計數(shù)使能/禁止信號，接入正反向計數(shù)單元7、8 ;起升方向檢測單元5的起升方向信號通過信號接口單元9與控制器10連接?？刂破?0是一種工業(yè)控制計算機系統(tǒng)；信號接口單元9以串行或并行數(shù)據(jù)傳輸方式與控制器10進行數(shù)據(jù)交換。數(shù)據(jù)存儲單元11有足夠的數(shù)據(jù)存儲容量用于連續(xù)記錄和長期保存制動距離測量數(shù)據(jù)。顯示和操作單元12用于裝置的運行參數(shù)設置，測量數(shù)據(jù)顯示等人機交互操作。檢測方法如下
定義正向/反向脈沖分別為下降/上升計數(shù)脈沖。當系統(tǒng)檢測到起升機構處于下降運行狀態(tài)時，啟動制動距離檢測程序，實時監(jiān)測制動器失電狀態(tài)信號，此時下降計數(shù)器7和上升計數(shù)器8初始值分別為Nal和Nbl ；
當制動器處于得電打開狀態(tài)時，制動器失電檢測單元4輸出計數(shù)禁止信號，兩個計數(shù)通道均被禁止計數(shù)操作，計數(shù)器初始值保持為Nal和Nbl。當起升機構下降過程結束時，下降制動過程啟動，制動器失電，測量和記錄裝置檢測到制動器處于失電制動狀態(tài)，兩個計數(shù)通道均被允許計數(shù)操作，對下降和上升方向脈沖計數(shù)，制動過程完成后，下降和上升計數(shù)器當前值分別為Na2和Nb2，下降制動位移量對應的脈沖數(shù)Ps= (Na2-Nal) - (Nb2_Nbl)(5)
采用上述計數(shù)和計算方法，可消除單一方向計數(shù)因制動過程可能產(chǎn)生的卷筒來回擺動所引起的測量誤差。制動距離(制動下滑量)
S=Ps*C
其中
權利要求
1.起重機起升機構下降制動距離在線檢測裝置，包括起重機運行工況信號檢測部分(I)和測量記錄部分(2)，其特征是起重機運行工況信號檢測部分(I)包括編碼器、制動器失電檢測單元(4)、起升方向檢測單元(5);測量記錄部分(2)包括控制器(10)、信號接口單元(9)、顯示和操作單元(11)和數(shù)據(jù)存儲單元(12);測量記錄部分(2)包括編碼器信號輸入通道、開關量輸入通道和模擬量輸入通道，分別接入編碼器信號、起升機構運行方向信號、制動器動作狀態(tài)信號；起升方向檢測單元(5)的起升方向信號通過信號接口單元(9)與控制器(10)連接；信號接口單元(9)以串行或并行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞脚c控制器進行數(shù)據(jù)交換。
2.如權利要求I所述的起重機起升機構下降制動距離在線檢測裝置，其特征是編碼器安裝在起重機的卷筒軸端，或者編碼器配用拉線裝置，編碼器固定在小車上，在吊具上安裝耳環(huán)用于連接鋼絲拉線。
3.如權利要求I所述的起重機起升機構下降制動距離在線檢測裝置，其特征是編碼器是增量編碼器(3)，增量編碼器(3)正交方波脈沖接入方向脈沖檢出單元(6)、方向脈沖檢出單元(6)接入正反向計數(shù)單元(7、8)與控制器(10)連接；制動器失電檢測單元(4)接入正反向計數(shù)單元(7、8)與控制器(10)連接。
4.如權利要求I所述的起重機起升機構下降制動距離在線檢測裝置，其特征是編碼器是絕對值編碼器(13)，絕對值編碼器(13)接入絕對值編碼器接口單元(14)與控制器(10)連接，制動器失電檢測單元(4)接入信號接口單元(9)與控制器(10)連接。
5.采用如權利要求1、2和3所述的檢測裝置的起重機起升機構下降制動距離在線檢測方法，其特征是測量記錄部分(2)實時監(jiān)測起升機構下降制動過程，獲得下降制動距離數(shù)據(jù)，下降制動距離的計算方法是S=Ps*C 其中 Ps :制動過程累計脈沖數(shù) C :結構系數(shù)。
6.采用如權利要求1、2和4所述的檢測裝置的起重機起升機構下降制動距離在線檢測方法，其特征是測量記錄部分(2)實時監(jiān)測起升機構下降制動過程，獲得下降制動距離數(shù)據(jù)，下降制動距離的計算方法是S= I P1-P2 I *C 其中 Pl :制動過程開始時編碼器的位置值 P2 :制動過程結束時編碼器的位置值 C :結構系數(shù)。
7.如權利要求5所述的起重機起升機構下降制動距離在線檢測方法，其特征是編碼器安裝在起重機的卷筒軸端時，結構系數(shù)C的計算方法是
8.如權利要求6所述的起重機起升機構下降制動距離在線檢測方法，其特征是編碼器安裝在起重機的卷筒軸端時，結構系數(shù)C的計算方法是
全文摘要
本發(fā)明涉及一種起重機起升機構下降制動距離的在線檢測裝置及方法。在線檢測裝置包括起重機運行工況信號檢測部分1和測量記錄部分2，運行工況信號檢測部分1包括編碼器、制動器失電檢測單元4、起升方向檢測單元5；測量記錄部分2包括控制器10、信號接口單元9、顯示和操作單元11和數(shù)據(jù)存儲單元12；編碼器是增量編碼器3，或絕對值編碼器13。制動距離在線檢測方法是測量記錄部分2實時監(jiān)測起升機構下降制動過程，獲得下降制動距離數(shù)據(jù)，計算下降制動距離。測量記錄部分2實時測量和記錄每次制動距離測算結果，當制動距離接近或超過規(guī)定值時發(fā)出預警信號，提示制動性能劣化，通過制動性能曲線觀察制動性能變化趨勢，有助于早期發(fā)現(xiàn)制動機構故障，避免因制動性能劣化引發(fā)的事故，做到早期預報，有效保障起重機械運行安全。
文檔編號B66D1/54GK102923573SQ20121044644
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月9日 優(yōu)先權日2012年11月9日
發(fā)明者佘宏彥, 喻青, 王維佳, 魏煒, 周良庸, 肖綠江 申請人:中鋼集團武漢安全環(huán)保研究院有限公司