专利名称：起重机回转应急制动电池监控装置及其监控方法
技术领域：
本发明涉及的是一种起重机回转应急制动电池监控装置及其监控方法。
背景技术：
塔式起重机已成为现代建筑施工中的必备运输设备，起重臂是实现塔机基本动作之一的主要承载体。塔机在工作过程中会遇到突然出现跳闸或断电等情况，由于自身运动惯性或风力作用，起重臂无法得到控制，容易碰撞到起重臂工作范围内的任何物件和建筑物，造成严重后果。为确保塔机在突然失电的情况下能够制动回转机构、防止碰撞事故发生，塔机一般特别设置一个24V的储备电源(多采用蓄电池)。平时由塔机电源提供充电电源，处于“浮充”状态。当塔机在工作过程中发生突然停电或跳闸时，司机利用该电源启动应急制动开关来启动应急制动装置，制动回转机构从而避免塔机起重臂因惯性或风力无法·停止而撞上存在的障碍物。为了保证蓄电池的使用寿命，是必须要对其进行维护的。蓄电池的电压巡检仪，电导测试仪和内阻容量测试仪虽然在一定程度上能测量蓄电池的运行情况，但由于是在蓄电池浮充状态下进行测量，不能反映蓄电池的运行状态，加之都是定期测量，也无法及时发现有故障的蓄电池。该电源作为应急电源使用，其日常和定期维护(如核对性放电试验等)还往往被设备管理人员忽视，造成蓄电池的容量不足甚至失效，造成安全隐患。
发明内容
本发明目的是为了克服原有技术的不足，改变上述不易实现电池管理与维护的现状，提供一种起重机回转应急制动电池监控装置及其监控方法，本发明可以保证蓄电池的维护频率，提高维护的质量，延长蓄电池的使用寿命，从而有效缩短储备电源离线时间，并杜绝安全隐患。起重机回转应急制动电池监控装置及其监控方法是采取以下技术方案实现
起重机回转应急制动电池监控装置包括蓄电池回路、单向截流元件、回转制动模块和
逻辑控制部分。蓄电池回路与起重机的电气主回路并联为回转制动模块供电，回转制动模块并联接入电气主回路。蓄电池回路包括蓄电池、充电回路、放电回路、断路开关一、断路开关二、接触器一和接触器二。蓄电池回路各元件的连接顺序依次为断路开关一连接在主回路侧，接触器一连接在主回路侧，充电回路、蓄电池和断路开关二连接在放电回路侧，接触器二与放电回路连接。所述的断路开关一、接触器一、充电回路、蓄电池、断路开关二、接触器二和放电回路均通过导线采用串联连接。单向截流元件串联接入电气主回路。逻辑控制部分包括微处理器、电压采集模块、电流采集模块、液晶显示、RS485/RS422通讯模块和外部存储模块。电压采集模块和电流采集模块通过微处理器的AD/DA接口接入微处理器。RS485/RS422通讯模块通过微处理器的UART2接口接入微处理器。液晶显示通过微处理器的GPIO接口接入。外部存储模块(SD/MMC)通过微处理器的SD/MMC接口接入。以上所有功能模块与微处理器构成了电池监控装置的逻辑控制部分。电流采集模块通过数据采集线与蓄电池回路中充电回路、放电回路相连，电压采集模块通过数据采集线与蓄电池回路中的蓄电池相连，RS485/RS422通讯模块通过控制线与接触器相连。所述的蓄电池回路至少设置有一组。起重机回转应急制动电池监控装置的监控方法如下
蓄电池正常工作时，电压采集模块和电流采集模块不断循环采集各个蓄电池电压及电流，经微处理器内置模数转换器进行A / D转换并通过内部的数据总线送入微处理器，微处理器将预设基准报警电压与蓄电池实时的端电压进行比较。当蓄电池端电压高于设定值时，按照预设的控制程序，微处理器发出信号，断开蓄电池的充电回路，导通放电回路，直至电压恢复到正常范围，并发出报警信息；当蓄电池端电压低于设定值后，按照预设的控制程序，断开蓄电池的放电回路，导通充电回路，直至电压恢复到正常范围，并发出报警信息。当一次大电流合闸或其他操作时，如果蓄电池在较大电流放电瞬间电压降至设定基准电压90%以下，发出故障警告信息，并保持故障指示，提醒运行人员更换新的蓄电池。本发明还可实现对蓄电池的自维护。微处理器内自带的时钟可以记录蓄电池的运行总时间。当蓄电池的运行总时间达到系统预设的维护时间点，微处理器发出信号，接触器(主回路侧)断开，蓄电池被切至离线状态，接触器(放电回路侧)闭合，蓄电池进行自放电维护。自放电维护结束后，接触器(放电回路侧)断开，接触器(主回路侧)闭合，蓄电池上线充电。在充放电过程中，电压采集模块和电流采集模块对蓄电池的端电压和充放电电流进行检测，并将数据送入蓄电池监控装置的微处理器中，对比程序设定范围值，如果超出正常数值范围，发出相应的故障信息发，并保持故障指示，提醒运行人员更换新的蓄电池。在事故状态(塔机跳闸或断电)下，微处理器屏蔽自维护功能，不执行功能，直至事故解除。本发明一方面可以监测蓄电池是否处于正确的运行状态，如对于蓄电池过充、欠充状态，能给出正确提示或警告；另一方面监测可以发现即将失效的蓄电池，即可监测发现短路、断路和容量下降蓄电池，以便及时提示处理；第三方面监测可以利用在线监测功能对蓄电池进行就地维护功能，如对蓄电池进行定期的核对性放电，不需要携带许多工具，就可以使蓄电池得到及时的维护，减轻了人员的劳动强度。同时本发明也为“设备状态检修”提供可靠依据，将“定期维护检修”转变为“状态检修”，从而实现对蓄电池的科学化管理，保证系统的可靠、安全运行。
以下将结合附图对本发明作进一步说明
图I为本发明的蓄电池回路示意图。图2为本发明的逻辑控制部分 示意图。
具体实施方式
参照附图1、2，起重机回转应急制动电池监控装置包括蓄电池回路、单向截流元件、回转制动模块和逻辑控制部分；
蓄电池回路与起重机的电气主回路并联为回转制动模块供电，回转制动模块并联接入电气主回路。蓄电池回路包括蓄电池、充电回路、放电回路、断路开关一、断路开关二、接触器一和接触器二。蓄电池回路各元件的连接顺序依次为断路开关一连接在主回路侧，接触器一连接在主回路侧，充电回路、蓄电池和断路开关二连接在放电回路侧，接触器二与放电回路连接。所述的断路开关一、接触器一、充电回路、蓄电池、断路开关二、接触器二和放电回路均通过导线采用串联连接。单向截流元件串联接入电气主回路。逻辑控制部分包括微处理器、电压采集模块、电流采集模块、液晶显示、RS485/RS422通讯模块和外部存储模块。电压采集模块和电流采集模块通过微处理器的AD/DA接·口接入微处理器。RS485/RS422通讯模块通过微处理器的UART2接口接入微处理器。液晶显示通过微处理器的GPIO接口接入。外部存储模块(SD/MMC)则通过微处理器的SD/MMC接口接入。以上所有功能模块与微处理器构成了电池监控装置的控制部分。电流采集模块通过数据采集线与蓄电池回路中充电回路、放电回路相连，电压采集模块通过数据采集线与蓄电池回路中的蓄电池相连，RS485/RS422通讯模块通过控制线与接触器相连。所述的蓄电池回路至少设置有一组。起重机回转应急制动电池监控装置的监控方法如下
蓄电池正常工作时，电压采集模块和电流采集模块不断循环采集各个蓄电池电压及电流，经微处理器内置模数转换器进行A / D转换并通过内部的数据总线送入微处理器，微处理器将预设基准报警电压与蓄电池实时的端电压进行比较。当蓄电池端电压高于设定值时，按照预设的控制程序，微处理器发出信号，断开蓄电池的充电回路，导通放电回路，直至电压恢复到正常范围，并发出报警信息；当蓄电池端电压低于设定值后，按照预设的控制程序，断开蓄电池的放电回路，导通充电回路，直至电压恢复到正常范围，并发出报警信息。当一次大电流合闸(或其他操作)时，如果蓄电池在较大电流放电瞬间电压降至设定基准电压90%以下，发出故障警告信息，并保持故障指示，提醒运行人员更换新的蓄电池。本发明还可实现对蓄电池的自维护。微处理器内自带的时钟可以记录蓄电池的运行总时间。当蓄电池的运行总时间达到系统预设的维护时间点，微处理器发出信号，接触器(主回路侧)断开，蓄电池被切至离线状态，接触器(放电回路侧)闭合，蓄电池进行自放电维护。自放电维护结束后，接触器(放电回路侧)断开，接触器(主回路侧)闭合，蓄电池上线充电。在充放电过程中，电压采集模块和电流采集模块对蓄电池的端电压和充放电电流进行检测，并将数据送入蓄电池监控装置的微处理器中，对比程序设定范围值，如果超出正常数值范围，发出相应的故障信息发，并保持故障指示，提醒运行人员更换新的蓄电池。在事故状态(塔机跳闸或断电)下，微处理器屏蔽自维护功能，不执行功能，直至事故解除。本发明为了保证系统的可靠性，本实施方式进行蓄电池的冗余，采用两组24V蓄电池组成并联系统供电。实施例参照附图1、2，起重机回转应急制动电池监控装置包括蓄电池一(I)、断路开关一(主回路侧)(2)、接触器一(主回路侧)(3)、充电回路一(4)、断路开关二 (放电回路侧)(5)、接触器二 (放电回路侧)(6)、放电回路一(7)、蓄电池二(8)、断路开关三(主回路侧)(9)、接触器三(主回路侧)(10)、充电回路二(11)、断路开关四(放电回路侧)(12)、接触器四(放电回路侧)(13)、放电回 路二(14)、单向截流元件(15)、回转制动模块(16)、电气主回路(17)、微处理器(18)、电流采集模块(19)、电压采集模块(20)、RS485/RS422通讯模块(21 )、液晶显示(22)和外部存储模块(23)构成。起重机回转应急制动电池监控装置的监控方法如下
蓄电池正常工作时，电压采集模块(20)和电流采集模块(19)以一定的时间周期对蓄电池一(I)和蓄电池二(8)的电压和蓄电池回路电流，进行巡回检测，并将这些数据送入蓄电池监控装置的微处理器(18)中。微处理器(18)将预设基准报警电压与蓄电池实时的端电压进行比较。当蓄电池一(I)或蓄电池二(8)的端电压高于设定的基准报警电压时，微处理器(18)控制接触器一(3)或接触器三(10)失电，接触器二(6)或接触器四(13)得电吸合，则充电回路一(4)或充电回路二( 11)断开，放电回路一(7)或放电回路二( 14)导通，蓄电池一(I)或蓄电池二(8)开始放电，相应的“过充”报警信息发出至液晶显示(22)，直至电压恢复正常；当蓄电池一(I)或蓄电池二(8)的端电压低于设定的基准报警电压时,微处理器(18)控制接触器二(6)或接触器四(13)失电，接触器一(3)或接触器三(10)得电吸合，则放电回路一(7)或放电回路二( 14)断开，充电回路一(4)或充电回路二( 11)导通，蓄电池一(I)或蓄电池二(8)开始放电，相应的“欠压”报警信息发出至液晶显示(22)，直至电压恢复正常。当二次大电流合闸(或其他操作)时，如果蓄电池一(I)或蓄电池二(8)在较大电流放电瞬间电压降至设定基准电压90%以下，相应的故障报警信息发出至液晶显示
(22),并保持故障指示，提醒运行人员更换新的蓄电池。在线监控装置具有对电池自维护功能，微处理器(18)内自带的时钟可以记录蓄电池一(I)和蓄电池二(8)的运行总时间。当蓄电池一(I)或蓄电池二(8)的运行总时间达到系统预设的可维护时间点，微处理器(18)控制接触器一(3)或接触器三(10)失电，蓄电池一(I)或蓄电池二(8)被切至离线状态，接触器二(6)或接触器四(13)得电吸合，蓄电池进行自放电维护。自放电维护结束后，微处理器(18)控制接触器二(6)或接触器四(13)再次失电，接触器一(3 )或接触器三(10 )重新得电，蓄电池一(I)或蓄电池二( 8 )上线。在充放电过程中，电压采集模块(20)和电流采集模块(19)对蓄电池一(I)或蓄电池二(8)的端电压和充放电电流进行检测，并将数据送入蓄电池监控装置的微处理器(18)中，对比程序设定范围值，如果超出正常数值范围，相应的故障报警信息发出至液晶显示(22)，并保持故障指示，提醒运行人员更换新的蓄电池。在事故状态(塔机跳闸或断电)下，微处理器(18)屏蔽自维护功能，不执行功能，直至事故解除。所述的微处理器(18)选用LPC2478微控制器。外部存储模块(23)选用AT26DF081Ao RS485/RS422通讯模块(21)选用MAX491型收发器。液晶显示(22)采用JM240128G型液晶显示屏。隔离开关二(2)、隔离开关二(5)、隔离开关三(9)和隔离开关四
(12)选用市售的刀闸开关。接触器一(3)和接触器三(10)选用CJ20-10型接触器。接触器二(6)和接触器四(13)选用施耐德的LC1D09BDC型接触器所述的单向截流元件(15)采用市售的具有单向截流功能的二极管。充电回路一(4)和充电回路二(11)采用市售的24V蓄电池充电机 与导线组合。放电回路一(7)和放电回路二(14)采用市售的负载电阻与导线组合。
权利要求
1.一种起重机回转应急制动电池监控装置，其特征在于包括蓄电池回路、单向截流元件、回转制动模块和逻辑控制部分； 蓄电池回路与起重机的电气主回路并联为回转制动模块供电；回转制动模块并联接入电气主回路； 畜电池回路包括畜电池、充电回路、放电回路、断路开关一、断路开关_■、接触器一和接触器二 ；蓄电池回路各元件的连接顺序依次为断路开关一连接在主回路侧，接触器一连接在主回路侧，充电回路、蓄电池和断路开关二连接在放电回路侧，接触器二与放电回路连接；单向截流元件串联接入电气主回路； 逻辑控制部分包括微处理器、电压采集模块、电流采集模块、液晶显示、RS485/RS422通讯模块和外部存储模块；电压采集模块和电流采集模块通过微处理器的AD/DA接口接入微处理器，RS485/RS422通讯模块通过微处理器的UART2接口接入微处理器，液晶显示通过微处理器的GPIO接口接入，外部存储模块通过微处理器的SD/MMC接口接，以上所有功能模块与微处理器构成了电池监控装置的逻辑控制部分；电流采集模块通过数据采集线与蓄电池回路中充电回路、放电回路相连，电压采集模块通过数据采集线与蓄电池回路中的蓄电池相连，RS485/RS422通讯模块通过控制线与接触器相连。
2.根据权利要求I所述的起重机回转应急制动电池监控装置，其特征在于所述的蓄电池回路至少设置有一组。
3.根据权利要求I所述的起重机回转应急制动电池监控装置，其特征在于所述的断路开关一、接触器一、充电回路、蓄电池、断路开关二、接触器二和放电回路均通过导线采用串联连接。
4.权利要求I所述的起重机回转应急制动电池监控装置的监控方法，其特征在于 蓄电池正常工作时，电压采集模块和电流采集模块不断循环采集各个蓄电池电压及电流，经微处理器内置模数转换器进行A / D转换并通过内部的数据总线送入微处理器，微处理器将预设基准报警电压与蓄电池实时的端电压进行比较，当蓄电池端电压高于设定值时，按照预设的控制程序，微处理器发出信号，断开蓄电池的充电回路，导通放电回路，直至电压恢复到正常范围，并发出报警信息；当蓄电池端电压低于设定值后，按照预设的控制程序，断开蓄电池的放电回路，导通充电回路，直至电压恢复到正常范围，并发出报警信息；当一次大电流合闸或其他操作时，如果蓄电池在较大电流放电瞬间电压降至设定基准电压90%以下，发出故障警告信息，并保持故障指示，提醒运行人员更换新的蓄电池。
全文摘要
本发明涉及的是一种起重机回转应急制动电池监控装置及其监控方法。包括蓄电池回路、单向截流元件、回转制动模块和逻辑控制部分；蓄电池回路与起重机的电气主回路并联为回转制动模块供电；回转制动模块并联接入电气主回路；蓄电池回路包括蓄电池、充电回路、放电回路、断路开关一、断路开关二、接触器一和接触器二；蓄电池回路各元件的连接顺序依次为断路开关一连接在主回路侧，接触器一连接在主回路侧，充电回路、蓄电池和断路开关二连接在放电回路侧，接触器二与放电回路连接；单向截流元件串联接入电气主回路；逻辑控制部分包括微处理器、电压采集模块、电流采集模块、液晶显示、RS485/RS422通讯模块和外部存储模块。
文档编号B66C23/88GK102951564SQ20121051182
公开日2013年3月6日 申请日期2012年12月4日 优先权日2012年12月4日
发明者王勤, 施刚, 周建, 程大千, 张丽, 盛培培 申请人:江苏交科能源科技发展有限公司