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河南華東起重機械設備公司
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大型塔機安全監控系統的研制
時(shí)間：2022-03-01來(lái)源：起重機廠(chǎng)家瀏覽次數：131
6大型塔機安全監控系統的研制長(cháng)沙中聯(lián)重工科技發(fā)展股份有限公司謝長(cháng)宇尹茍保1996年我院承擔了九國家重點(diǎn)科技攻關(guān)課塔機安全監控保護系統的研究專(zhuān)的攻關(guān)任務(wù)和目標主要是研制套達到國外90年代技術(shù)水平的3150！塔機安全監控系統，對塔機起吊力矩起重量小車(chē)幅度吊鉤高度風(fēng)速等多路參數進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，并逐步在我國其它類(lèi)型的塔機上應用。本專(zhuān)研制開(kāi)發(fā)工作己按計劃完成，在我院了06020塔機上進(jìn)行了試驗及工業(yè)考核，此后安裝在我院和江麓廠(chǎng)共同開(kāi)發(fā)的3150塔機上，于2000年12月順利通過(guò)建設部驗收。
力矩信號是塔機安全監控中*重要的參數，它直接影響塔機的安全，監控力矩是否超載是防止塔機司機誤操作及疏忽操作而引起塔機惡性事故的保障。以往的力矩保護主要有電子式重量，幅度力矩限制弓板式行程開(kāi)關(guān)力矩限制器等方式，存在可靠性差精度低重復性差不能連續直觀(guān)顯等缺點(diǎn)。本系統采用位移傳感器直接檢測弓形板位移，采用西門(mén)子可編程序控制器彩色觸摸屏作為核心處理及終端顯部件，在系統可靠性精度及顯直觀(guān)性上有了較大的提聞。
在力矩傳感器的選擇上，我們選用了差動(dòng)變壓器好可靠性高重復性好精度高等特點(diǎn)。針對塔機露天工況，我們在傳感器外殼上加裝了絕緣護套，采用環(huán)氧樹(shù)脂灌封，提高了防護等級，保證其長(cháng)期可靠的運行。
由于3150塔機大機構均采用變頻調速，且在吊重下放時(shí)位能負載能量回饋電網(wǎng)，因此電網(wǎng)供電存在較嚴重的高次諧波干擾，對監控系統的正常工作有較大的影響。我們設計了隔離型帶屏蔽電源變壓器，隔離電網(wǎng)引入的干擾，同時(shí)充分考慮因電機大電流啟動(dòng)造成的電壓突降，為監控系統提供干凈穩定的電源。
我們根據以往在工控儀上的設計經(jīng)驗自行開(kāi)發(fā)了套電路模塊，采用了多種新型扣芯片及各種抗干擾措施。在電路設計上采用新型電源芯片為傳感器及放大電路供電，頻率特性良好的鉭電容濾除尖峰干擾；放大電路部分，設計了多塊高精度低漂移進(jìn)口冗芯片完成有源濾波放大調節等功能；另外在印制電路板設計及系統元部件布局上，充分考慮電源線(xiàn)信號線(xiàn)及各模塊的排列布置，采用屏蔽電纜連接各信號線(xiàn)，防止信號的相互干擾。
本系統的核心控制部分采用西門(mén)子57系列可編程序控制器及擴展模塊。該部分完成了各路信號的模數轉換數據處理繼電輸出控制與觸摸屏的數據熟定型的產(chǎn)品，而不要被某些概念化的或**格的產(chǎn)品所迷惑。
3售后服務(wù)只要不是次性產(chǎn)品，都會(huì )存在服務(wù)的問(wèn)，因此在選擇配料控制系統時(shí)尤其得考慮售后服務(wù)，如果引進(jìn)國外設備，盡管?chē)夤臼酆蠓?wù)較好，有些還在國內設定了辦事處，但畢竟是兩個(gè)國家，涉及海關(guān)商檢外匯換算國際運輸等較為麻煩的手續，有叫不應的感覺(jué)，因此應選擇具有良好的售后服務(wù)歷史速反應的，備用備件容易解決，交貨期快的企業(yè)所提供的配料控制產(chǎn)品，否則味考慮價(jià)格低概念新，碰上那些買(mǎi)前熱情如火，賣(mài)后冷若冰霜或不人影的公司，不但耽誤生產(chǎn)，而且給企業(yè)造成不良的信譽(yù)，這是尤其值得注意的。
我國商品混凝土行業(yè)正在較快發(fā)展，產(chǎn)品混凝土企業(yè)投資規模大，技術(shù)改造生產(chǎn)繁，設備需求量大，高品質(zhì)的商品，制造設備，市場(chǎng)前景非常廣闊，這給建機行業(yè)帶來(lái)了極好的機遇，同時(shí)對于用戶(hù)來(lái)說(shuō)，只要選擇性?xún)r(jià)比好性能又穩定可靠的，且有良好的售后服務(wù)以良好的商業(yè)背景和實(shí)力的公司合作，就能夠取得相當滿(mǎn)意的生產(chǎn)效益。
通訊等功能。系統在檢測弓形板位移時(shí)，由于塔機的彈性變形，其變形量在起吊后數十秒內會(huì )產(chǎn)生尖峰值及震蕩，類(lèi)似于階躍響應。在，軟件設計上，設計數字濾波程序，消除震蕩及瞬時(shí)干擾產(chǎn)生的讀數誤差及誤動(dòng)作報警。
系統輸入輸出的非線(xiàn)性對系統精度的影響是本次專(zhuān)研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)，在我院孫在魯研究員的指導下，考慮到從起吊力矩輸入到弓形板位移輸出電路調理部分線(xiàn)性精度很高，可不考慮過(guò)程中產(chǎn)生的非線(xiàn)性誤差，孫總指導我們采用泰勒級數展開(kāi)多項式對曲線(xiàn)進(jìn)行擬合，以保證系統的精度。其公式如下另參考有關(guān)書(shū)籍文獻中曲線(xiàn)擬合的方法，在實(shí)驗中采取*小乘法擬合曲線(xiàn)，即分別起吊額定力矩的01009585等多點(diǎn)力矩值，得到多組MX數據并列出相應的法方程，通過(guò)克萊姆法則求解行列式，可得到常數人1心心。
針對起吊后產(chǎn)生的*大超調值可能引起繼電保護輸出動(dòng)作，而實(shí)際力矩穩定后數值并未過(guò)載，必須在軟件設計上進(jìn)行處理，防止可能產(chǎn)生的誤動(dòng)作。
塔機的起吊重量也是非常重要的參數之，我們借鑒德國利勃海爾塔機監控方案，采用軸銷(xiāo)式電阻應變片式傳感器測量鋼絲繩的張力變化，結合當前的倍率參數計算出起吊重量，可在對應倍率狀態(tài)下限制對應的起吊重量。
小車(chē)幅度吊鉤高度信號采用高精度電位器測量鋼絲繩滾筒的角度位移量，風(fēng)速信號采用標準風(fēng)速傳感器產(chǎn)生脈沖，以上信號經(jīng)信號調理電路處理后，輸入至可編程序控制器轉換為數字量在進(jìn)行運算處理。
本系統實(shí)現了系統故障自診斷功能，系統上電后將對各傳感器觸摸屏電路及連線(xiàn)進(jìn)行自檢，若力矩等各路信號電壓不在正常范圍內涑鏨，獗，警此時(shí)繼電保護輸出不動(dòng)作，觸摸屏中文信息條將提司機對應信號回路有故障需要檢修，防止因回路故障造成系統過(guò)載而不能繼電報警保護。此時(shí)系統自動(dòng)將故障信息永久保存在觸摸屏內，以備日后查詢(xún)。
在系統的終端顯上，采用了與，涮椎奈髏，子彩色觸摸屏。該設備集顯和按鍵于體，體積小重量輕，畫(huà)面清晰美觀(guān)，全中文界面，司機操作直觀(guān)簡(jiǎn)單。我們利用西門(mén)子提供的觸摸屏設計軟件，在，個(gè)人電腦上組態(tài)所需功能，然后下載至觸摸屏。
我們在觸摸屏上設計了動(dòng)態(tài)光柱顯畫(huà)面數字顯畫(huà)面故障信息提畫(huà)面系統調試畫(huà)面實(shí)時(shí)力矩變化曲線(xiàn)等功能畫(huà)面。觸摸屏實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采樣，10的各參數數據并顯對應數值，同時(shí)轉換為動(dòng)態(tài)光柱的顏色填充。當參數超過(guò)設定值時(shí)將變化顏色并閃爍報警，并將數據自動(dòng)保存在觸摸屏存儲器內永久保存?？捎谰么鎯Ξ斍斑^(guò)載值其他各路參數當前值當前時(shí)間和日期，過(guò)載消除后再存儲恢復時(shí)刻的數據可保存千次以上的數據。此黑匣功能可在事故發(fā)生后對存儲數據進(jìn)行分析，查找事故原因及責任。
本系統在完成實(shí)驗室調試后，安裝在中聯(lián)重科16020型塔機上進(jìn)行了調試和實(shí)驗，通過(guò)對硬軟件驗完成后交付給塔機司機使用，進(jìn)行了近兩個(gè)月的工業(yè)考核，系統運行直穩定可靠，能夠為司機正確指各路參數。此后系統安裝至湘潭江麓廠(chǎng)試制的3150咖橋機上，經(jīng)調試后系統正常工作，并于2000年12月順利通過(guò)建設部驗收，經(jīng)專(zhuān)家評審認為該專(zhuān)從本專(zhuān)系統完成后的情況來(lái)看，本專(zhuān)的設置基本上是合理的科學(xué)性較強。它涉及了我國起重機械中的安全問(wèn)，提出的目標達到了國際上90年代本系統存在的主要問(wèn)是成本較高，這給推廣應用帶來(lái)定的困難。但根據我們研制總結的經(jīng)驗來(lái)看，如果抓住主要矛盾，突出要害參數如力矩和重量，將成本降低到我國塔機行業(yè)可以接受的水平是完全可能的。
1計算機常用算法第版徐士良編著(zhù)清華大學(xué)出版社文獻機械力矩限制器全力矩取矩中心的確定鄭奠文獻安全裝置應具備的功能王積永宋世軍
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