一种起重机制动下滑量检测装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种起重机制动下滑量检测装置及方法，所述装置包括钳形电流互感器、制动信号检测模块、超声波实时测距机构、通信模块和计算处理模块；所述钳形电流互感器钳形夹持在起重机电力供应线上，用于监测起重机制动工作电流；所述制动信号检测模块根据起重机制动工作电流检测出制动信号；所述超声波实时测距机构安装在起重机载荷的正下方，用于检测起重机载荷在相应时刻的相对高度；所述计算处理模块根据接收到的制动信号、起重机载荷的相对高度及对应时刻，计算出制动下滑量。本发明无需对测试现场的起重机载荷和起重机控制电路进行任何改造或临时改动，即可方便、准确地检测出起重机制动下滑量。
【专利说明】一种起重机制动下滑量检测装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种起重机制动下滑量检测装置及方法。
【背景技术】
[0002]起重机械是广泛应用于矿山、工厂、港口等场合的重要设备。处于下降过程中的起重机载荷在起重机制动后，由于自重仍将继续向下滑动一个距离，这个距离即制动下滑量。制动下滑量过大会直接影响现场工作人员和设备的安全，因此制动下滑量是衡量起重机安全性能的一个重要指标，也是国家法定检测部门强制性检测的重要内容。
[0003]由于起重机的制动装置在使用过程中会产生磨损，在起重机频繁违规使用后更是如此，这导致制动下滑量将逐渐变大，进而影响安全生产。为此，我国特种设备安全技术规范《起重机械定期检验规则》(TSGQ7015— 2008)要求对起重机的制动下滑量进行定期检测。
[0004]目前国内外起重机制动下滑量测量装置主要有以下几种:
[0005]1、基于行程开关控制的检测装置:该方法是在起重机载荷下降过程中，通过随载荷下降的砝码在失重后拉动行程开关发出起重机制动控制命令，人工测量从砝码到制动完成后载荷静止位置的距离，即下滑距离。由于从砝码失重触发行程开关到起重机开始断电制动，总是存在一个延时，所以检测得到的下滑距离必然大于实际制动下滑量，且不同行程开关装置或不同起重机，该偏差不同，因而该方法的一致性与准确度较差。
[0006]2、基于光控继电器的检测装置:该方法是利用光控继电器代替行程开关，实现对起重机下降回路的控制。制动下滑量是通过读取砝码一侧磁力座固定的一个钢板尺上的数据来完成。为了减小误差对测量结果的影响，一般都要对测得的几组数据求平均值，以使测量结果更准确。
[0007]3、基于压力传感器和非接触测距传感器的在线检测装置:该方法对制动控制器加装压力传感器，获取制动起始信号，同时对被测载荷进行改造，侧面加装挡板，与下方测距传感器构成非接触距离测量。因压力传感器感受的是人工按压的压力信号，制动信号检测存在抖动，其延时不确定，难以满足对于制动下滑量起始位置检测所需要的定时精度要求，测量误差大且难以取得较好的一致性。
[0008]以上检测装置在每次起重机制动下滑量检测使用时，均需重复对起重机载荷、制动控制器进行机械和电路改造，操作繁琐、效率低下，难以满足高效率的起重机制动下滑量定期检测需求；同时对起重机机械和电路改造，也造成了安全隐患，一直备受诟病。
【发明内容】
[0009]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种起重机制动下滑量检测装置及方法，无需对测试现场的起重机载荷和起重机控制电路进行任何改造或临时改动，即可方便、准确地检测出起重机制动下滑量。
[0010]技术方案:为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
[0011]一种起重机制动下滑量检测装置，包括钳形电流互感器、制动信号检测模块、超声波实时测距机构、通信模块和计算处理模块；
[0012]所述钳形电流互感器钳形夹持在起重机电力供应线上，用于监测起重机制动工作电流并发送至制动信号检测模块；
[0013]所述制动信号检测模块根据起重机制动工作电流检测出制动信号，并将制动信号通过通信模块发送至计算处理模块；
[0014]所述超声波实时测距机构安装在起重机载荷的正下方，用于检测起重机载荷在相应时刻的相对高度，并将起重机载荷的相对高度及对应时刻通过通信模块发送至计算处理模块；
[0015]所述计算处理模块根据接收到的制动信号、起重机载荷的相对高度及对应时刻，计算出制动开始时刻tstart、起重机载荷在制动开始时刻的相对高度Sstart和起重机载荷在制动停止后的相对高度Sotct,并根据计算结果计算出制动下滑量。
[0016]优选的，所述制动信号检测模块包括依次相连的绝对值变换电路、峰值包络检测电路、阈值比较电路和微处理器电路，依次对输入的起重机制动工作电流进行处理，用于识别出制动信号及对应的时刻，并通过通信模块发送出。
[0017]优选的，所述超声波实时测距机构内置于计算处理模块内或通过外置导线接入计算处理模块。
[0018]优选的，所述通信模块为无线通信网络。
[0019]一种起重机制动下滑量检测方法，包括如下步骤:
[0020](I)将钳形电流互感器钳形夹持在起重机电力供应线上，启动制动信号检测模块；
[0021](2)将超声波实时测距机构安装在起重机载荷正下方，启动等时间间隔重复测距，并将每次测量结果发送给计算处理模块；
[0022](3)在操作人员操作起重机制动装置的同时，制动信号检测模块检测到制动信号及对应的时刻，通过通信模块发送至计算处理模块；
[0023](4)计算处理模块根据接收到的制动信号、起重机载荷的相对高度及对应时刻，计算出制动开始时刻tstart、起重机载荷在制动开始时刻的相对高度Sstart和起重机载荷在制动停止后的相对高度，并根据计算结果计算出制动下滑量，并实时存储和显示起重机载荷下降和自动过程的位置随时间变化的曲线波形。
[0024]有益效果:本发明提供的起重机制动下滑量检测装置及方法，相对与现有技术具有如下优势:1、无需对测试现场的起重机载荷和起重机控制电路进行任何改造或临时改动，即可方便、准确地检测出起重机制动下滑量；2、整个装置操作方便，便于生产现场的定期检测；3、利用电流互感器获取起重机制动信号，具有延时小、无抖动、测量准确度高的特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1为本发明装置的结构框图；
[0026]图2为制动信号检测模块的结构框图；
[0027]图3为本发明方法的实现流程图。
[0028]图中:I为钳形电流互感器，2为制动信号检测模块，3为计算处理模块，4为超声波实时测距机构。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0030]如图1所示为一种一种起重机制动下滑量检测装置，包括钳形电流互感器、制动信号检测模块、超声波实时测距机构、通信模块和计算处理模块；所述超声波实时测距机构内置于计算处理模块内或通过外置导线接入计算处理模块；所述通信模块为短距离无线通信网络。
[0031]所述钳形电流互感器钳形夹持在起重机电力供应线上，用于监测起重机制动工作电流并发送至制动信号检测模块。
[0032]如图2所示，所述制动信号检测模块包括依次相连的绝对值变换电路、峰值包络检测电路、阈值比较电路和微处理器电路，依次对输入的起重机制动工作电流进行处理，用于识别出制动信号及对应的时刻，并通过通信模块发送至制动信号检测模块。
[0033]所述超声波实时测距机构安装在起重机载荷的正下方，用于检测起重机载荷在相应时刻的相对高度，并将起重机载荷的相对高度及对应时刻通过通信模块发送至计算处理模块。
[0034]所述计算处理模块根据接收到的制动信号、起重机载荷的相对高度及对应时刻，计算出制动开始时刻tstart、起重机载荷在制动开始时刻的相对高度Sstart和起重机载荷在制动停止后的相对高度Sotot，并根据计算结果计算出制动下滑量，还可完整显示下降及自动过程运动状态。
[0035]如图3所示为一种起重机制动下滑量检测方法，包括如下步骤:
[0036](I)将钳形电流互感器钳形夹持在起重机电力供应线上，启动制动信号检测模块；
[0037](2)将超声波实时测距机构安装在起重机载荷正下方，启动等时间间隔重复测距，并将每次测量结果发送给计算处理模块；
[0038](3)在操作人员操作起重机制动装置的同时，制动信号检测模块检测到制动信号及对应的时刻，通过通信模块发送至计算处理模块；
[0039](4)计算处理模块根据接收到的制动信号、起重机载荷的相对高度及对应时刻，计算出制动开始时刻tstart、起重机载荷在制动开始时刻的相对高度Sstart和起重机载荷在制动停止后的相对高度，并根据计算结果计算出制动下滑量，并实时存储和显示起重机载荷下降和自动过程的位置随时间变化的曲线波形。
[0040]本发明装置，采用电流互感器而非力学或运动量传感器检测制动电流信号，信号响应速度快、抖动小，确定起重机制动开始时刻的距离精确。
[0041]本发明装置，采用超声波测距模块进行实时测距，利用超声波探头锥形发射的特征，可直接利用载荷底部进行波形反射，实现非接触式距离测量，无需对载荷外加挡板、反射条、遮光条等改造即可进行高精度测量。
[0042]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出:对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种起重机制动下滑量检测装置，其特征在于:包括钳形电流互感器、制动信号检测模块、超声波实时测距机构、通信模块和计算处理模块； 所述钳形电流互感器钳形夹持在起重机电力供应线上，用于监测起重机制动工作电流并发送至制动信号检测模块； 所述制动信号检测模块根据起重机制动工作电流检测出制动信号，并将制动信号通过通信模块发送至计算处理模块； 所述超声波实时测距机构安装在起重机载荷的正下方，用于检测起重机载荷在相应时刻的相对高度，并将起重机载荷的相对高度及对应时刻通过通信模块发送至计算处理模块； 所述计算处理模块根据接收到的制动信号、起重机载荷的相对高度及对应时刻，计算出制动开始时刻tstart、起重机载荷在制动开始时刻的相对高度Sstart和起重机载荷在制动停止后的相对高度S()VCT，并根据计算结果计算出制动下滑量。
2.根据权利要求1所述的起重机制动下滑量检测装置，其特征在于:所述制动信号检测模块包括依次相连的绝对值变换电路、峰值包络检测电路、阈值比较电路和微处理器电路，依次对输入的起重机制动工作电流进行处理，用于识别出制动信号及对应的时刻，并通过通信模块发送出。
3.根据权利要求1所述的起重机制动下滑量检测装置，其特征在于:所述超声波实时测距机构内置于计算处理模块内或通过外置导线接入计算处理模块。
4.根据权利要求1所述的起重机制动下滑量检测装置，其特征在于:所述通信模块为无线通信网络。
5.一种起重机制动下滑量检测方法，其特征在于:包括如下步骤: (1)将钳形电流互感器钳形夹持在起重机电力供应线上，启动制动信号检测模块； (2)将超声波实时测距机构安装在起重机载荷正下方，启动等时间间隔重复测距，并将每次测量结果发送给计算处理模块； (3)在操作人员操作起重机制动装置的同时，制动信号检测模块检测到制动信号及对应的时刻，通过通信模块发送至计算处理模块； (4)计算处理模块根据接收到的制动信号、起重机载荷的相对高度及对应时刻，计算出制动开始时刻tstart、起重机载荷在制动开始时刻的相对高度Sstart和起重机载荷在制动停止后的相对高度，并根据计算结果计算出制动下滑量，并实时存储和显示起重机载荷下降和自动过程的位置随时间变化的曲线波形。
【文档编号】G01B17/00GK103759683SQ201410037064
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月26日 优先权日:2014年1月26日
【发明者】王晓俊, 袁易之, 牛丹, 王祎, 赵行晟, 周杏鹏 申请人:东南大学