[发明专利]塔式起重机运行状态监测安全保护系统及其方法

说明书

本发明涉及一种塔式起重机的安全保护系统及其方法，特别涉及一种塔式起重机在运行状态下能够实时自动监测并进行自动安全保护的系统及其方法。

塔式起重机具有塔高、臂长、有效服务空间大的特点，因而在建筑工程上获得广泛应用，我国年销售量大约在3000台左右。近10年来，随着高层、超高层建筑的兴起，自升塔式起重机需要量猛增，并向大型化、高速化、大高度化、长吊臂、自动化和多功能复杂化方向发展，于是塔机的可靠性和安全性日益重要。塔机运行过程中的状态监测、故障诊断和自动保护技术正逐步被工程界和制造厂家采用。

反映塔机运行状态的参数主要有：起吊重量、起吊力矩、起吊速度、位置，小车变幅位置、速度，回转角度、速度等。塔机运行状态监测技术不仅是自动保护和故障诊断工作的先决条件，也是提高塔机作业率、减轻劳动强度、防止事故、保障人身和设备安全的关键技术，现已成为制约塔机向大型、高速、自动化方向发展的因素之一。据统计，在塔机事故中，大量属于司机对上述状态参数不清楚操作失误所造成，因而塔机运行状态监测、故障诊断与自动保护问题就提出来了。

目前在国产塔机上仅配置了力矩限制器，位置限制器，速度限制器等装置，其缺点是：

1、不能实时监测塔机的运行参数，因而不能将塔机的运行状态及时显示给司机，以便及时调整。

2、这些保护装置长期使用后其自身的可靠性大大降低，一旦失灵，司机又无法知道。

3、对上述参数的监测基本上是单独进行，不能对诸多运行参数同步进行监测，不能在计算机的统一管理下对各运行参数作融合处理为塔机状态识别或故障诊断提供依据。

本发明的目的在于利用塔机的结构特点，提供一种在驾驶室内能够实时自动监测并显示塔机工作状态各项性能参数、并能够进行自动安全保护的系统及其方法。

本发明的技术解决方案是这样实现的：

塔式起重机主要包括塔身(1)、吊臂(2)、平衡臂(3)和三个运动部件，即起升机构(4)、小车变幅机构(5)和回转机构(6)等。塔式起重机运行状态监测安全保护系统主要包括：检测上述运动部件工作状态的多个传感器；接受上述传感器电信号的单片机接口；进行程序运算的单片机；用于输入参数的键盘和显示各计算参数的显示器；发出声光报警的报警器和断电停机的系统保护装置。

塔式起重机运行状态监测方法，包括以下步骤：

(a)、首先使用单片机内初始位置行程开关进行塔机吊重、车位、回转初始位置检则，将检测信号送至单片机接口，然后，从键盘输入塔机起吊高度；

(b)、吊重检测：使用拉力传感器(8)将起吊重量转换成电信号，通过动态应变仪放大，再经过A/D转换器将电信号转换成数字信号送至单片机接口，单片机计算出吊重；

(c)、起吊位置及速度检则：使用光电传感器(10)将起升机构导向轮(9)的转角变化转换成电脉冲信号送至单片机接口；同时，将控制吊重向上、向下位置的控制按钮所发出的信号也接入单片机接口；单片机计算出吊重的高度和运行速度；当超限值出现时，单片机发生信号，驱动指示灯和报警器报警；

(d)、小车位置及速度检测：使用光电传感器(11)将小车行走的速度和位置变化转换成电脉冲信号送至单片机接口；同时，将控制小车向前、向后的控制按钮信号接入单片机接口；单片机进行程序计算，计算出小车变幅的位置和速度；当超限值出现时，单片机发出信号，驱动指示灯和报警器报警；

(e)、塔机回转角度及速度检测：使用光电传感器(13)，将回转机构的位置与速度变化转换成电脉冲信号送至单片机接口；同时将控制塔机左、右回转的控制按钮所发出信号接入单片机接口；单片机计算出回转高度及速度；当有超限出现时，单片机发出信号，驱动指示灯和报警器报警；

(f)、综合上述塔机各性能参数，单片机计算出起吊力矩，并在显示器上显示出上述各性能参数；

(g)、如果起吊力矩超过设定限值时，单片机发出信号驱动声光报警器报警，同时控制固态继电器断开主回路接触器的控制线圈，从而切断电动机主回路；

(h)、当塔机运行时，上述(b)～(g)步骤反复循环进行。

本发明的优点是：

1、能在一个显示屏上随时监测到反映塔机运行状态的多项参数：起吊重量，起吊力矩，起吊速度及位置，小车变幅位置及速度，回转位置及速度等，提高了塔机的自动化和安全程度。

2、当被监测参数超过设定限值时，可报警或断电停机，并可自动记录起重机出现意外时的工况参数状态，提高了塔机状态监测和故障诊断水平。