专利名称：起重电磁铁运行控制方法
技术领域：
本发明涉及起重电磁铁运行过程的控制方法。
技术背景起重电磁铁是钢铁企业用于生铁块、钢铁切头、废钢等的装卸吊运移动的主要设备，电磁吸铁盘的吸取吨位有1至20吨不等，其装卸 效率较抓斗要高，应用广泛。但起重电磁铁有一个较致命的缺陷，即 常有吊运中的废钢从空中吸铁盘上坠落掉下，坠落的钢块大则近千公 斤，小的也有几十公斤，由此砸坏设备威胁人身安全，还严重影响生 产效率。这个缺陷普遍存在于起重电磁铁运行中，制约了起重电磁铁以下分析起重电磁铁运行过程的工作特征，以现有的码头卸船机 用起重电磁铁装卸废钢的流程为例，参见图1;起重电磁铁的运行特征 曲线参见图2，其中Y轴的U为配置电压，I为起重电磁铁的工作电 流，R为工作周期的电阻值，L为起重电磁铁工作周期的运行高度；X 轴的T为工作周期的时间。流程"1"起重电磁铁11从运输船12舱里吸取废钢后，起重电磁 铁开始提升，提升的流程为"2" "3" "4";到达"4"的位置离船舱底 可达50-60m，此时起重电磁铁稍作停顿，必须等到电磁铁停摆稳定而 无废钢坠落后再平移向"5" "6"移动。流程3至6安全威胁最大，因 为此时起重电磁铁处于最高位，电磁铁的磁强周期因线圈的热电阻增 大而有所减弱，所以这个工作时段的起重电磁铁一有摇晃、风吹、震 动， 一些在弱磁区的废钢块就会摇摇欲坠或直线下落；由于坠落的位 置较高惯性较大，所以坠落的大废钢块砸到什么就坏什么，破坏力极 大。起重电磁铁在"6"的位置时还需再作停顿调整，不能有摇晃。然 后在将起重电磁铁下滑至"7"进行卸载装车。从整个工作流程来看；过程的2至7都会坠落废钢块，而最大威胁段在3-6段。港机司机由于 担心废钢块的坠落砸坏人和设备；始终处于高度紧张状态，作业效率 可想而知。对应的起重电磁铁的运行特征曲线图，参见图2，起重电磁铁在周 期工作开始电压加之最大，由于起重电磁铁是一个电感器件，电感二 端的电流不能突变，电流上升需要有一定的时间；时间至tl阶段起重 电磁铁电流达到最大值。此时的起重电磁铁已经吸取了足够的废钢并 且垂直提升(提升速度为均速)时间到达t2阶段，起重电磁铁已达最 高点，稍作停顿调整后作平移运行。经过一段时间的平移吊运，起重 电磁铁到达t3阶段，此点为起重电磁铁的下降准备点。从图2的起重电磁铁线圈电阻R来分析起重电磁铁的电阻在tl 一t5呈增长状态，根据电磁铁的磁场强度公式A。-^ir/ (iT为线 圈匝数，/^为磁场常数，/为电流)，当线圈匝数iT不变的情况下， 电流/是和磁场强度Bj目关联的；而电流/与线圈电阻i 可根据公式 /=F/i ，起重电磁铁的工作周期电流在后期呈下降趋势，从而使起重 电磁铁从提升最高点到平移终点都处于电磁力逐步下降的不良状态。现有起重电磁铁运行控制模式是电磁铁的激磁期一保磁期一卸 磁期。由于在保磁期内，直流状态下的起重电磁铁犹如一个大电感和 大电阻，它的连续工作时间越长其温度就越高，电磁铁线圈的温升使 得电阻值增大，电阻增大使电磁铁的工作电流减小，电流的减小促使 电磁吸力减弱；也就是说；起重电磁铁的每一个工作周期的电磁力呈 逐渐衰减趋势。这样导致了吊运中的部分废钢从空中吸铁盘上受摇晃、 振动、风吹而坠落掉下的缺陷，给安全生产造成了隐患。发明内容本发明的目的在于提供一种起重电磁铁运行控制方法，该控制方 法能防止钢块在吸运过程中坠落，且操作简单，运行时间短，效率提 高，安全性好。本发明是这样实现的 一种起重电磁铁运行控制方法，首先给定 一个时间段的高电压，使得起重电磁铁的充磁电流在较短时间内达到最大值，然后电磁铁吸取钢块后提升，其特征是吸取钢块的电磁铁 提升到一定高度时配置电压迅速给定一个低电压，电磁铁的电流稍作 减弱，使电磁铁的磁强相应减弱，电磁铁最下面的弱磁区勉强吸附的 钢块受重力作用被掉下，而后电磁铁配置电压又迅速回升，此时留在 电磁铁被吸取的钢块呈现为被进一步牢牢吸住，电磁铁继续提升爬高 和平移；当电磁铁到达卸载的终点时，迅速给定一个反向电压，使电 磁铁快速卸载。所述在起重电磁铁提升爬高和平移过程中电磁铁配置电压在该时 间段是逐步微量提升，使得电磁铁的电流保持恒定，电磁铁的磁强保 持恒定。所述在起重电磁铁启动吸取钢块后，电磁铁提升到安全高度时配 置电压才能给定一个瞬间低电压。本发明突破了人们认为起重电磁铁在吊运钢块装卸过程中坠落钢 块是物理自然现象的框框，通过对起重电磁铁运行过程的分析，对电 磁铁的激磁期一保磁期一卸磁期中的保磁期内电磁铁的状况深入研 究，提出了电磁铁在将被吸附钢块上举到一定高度的安全区内振荡整 理被吸钢块，将一些勉强吸附的钢块"坠落干净"后再进一步增强电 磁吸力，通过电磁铁配置电压调节电磁铁工作电流的方法，克服了工 作周期的后阶段电磁力受电流下降影响的问题，从而在整个吊运过程 中防止钢块坠落，且本发明操作简单，运行时间短，效率提高，安全 性好；保证了港口码头的废钢、生铁块等装卸的安全性和高效率。
图1为现有的码头卸船机用起重电磁铁装卸废钢的流程图，图1中ll起重电磁铁，12运输船，13卸船机(桥吊)，14驳运废钢的车 辆；l至7为起重电磁铁的不同位置，gl至g4为废钢块的不同位置。 图2为现有的起重电磁铁装卸废钢的运行特征曲线图； 图3为本发明的起重电磁铁装卸废钢的运行特征曲线图； 图2、图3中Y轴的U为配置电压，I为起重电磁铁的线圈工作 电流，R为工作周期的电磁铁线圈电阻值，L为起重电磁铁在工作周期的运行高度；X轴的T为工作周期的时间。图4为本发明起重电磁铁运行控制方法原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。 参见图3、图4， 一种起重电磁铁运行控制方法，首先给定一个时 间段的高电压，使得电磁铁的充磁电流在较短时间内达到最大值，然 后起重电磁铁吸取废钢块后提升，吸取钢块的电磁铁提升到一定高度 时配置电压迅速给定一个低电压，起重电磁铁的电流稍作减弱，使电 磁铁的磁强相应减弱，电磁铁最下面的弱磁区勉强吸附的钢块受重力 作用被掉下，而后电磁铁配置电压又迅速回升，此时起重电磁铁被吸 取的钢块呈现为被牢牢吸住，起重电磁铁继续提升爬高和平移；在起 重电磁铁提升爬高和平移过程中由于时间较长，起重电磁铁的温度会 有所上升，从而引起电磁铁线圈的电阻增大，电阻增大引起电流下降， 电流的下降会引起电磁铁的磁强减弱，所以电磁铁配置电压在该时间 段是逐步微量提升的，使得电磁铁的电流保持恒定，电磁铁的磁强保 持恒定，以弥补线圈温升磁强减弱的不足。当起重电磁铁到达卸载的 终点时，迅速给定一个反向电压，使电磁铁快速卸载。需要指出的是， 在起重电磁铁启动吸取钢块后，电磁铁提升到安全高度时配置电压才 能给定一个瞬间低电压，以保证坠落的钢块惯性最小。安全高度是指 被电磁铁吸取的钢块最下部与被吊运的废钢块堆的距离，该安全高度 使坠落的钢块下坠惯性最小，以保证安全。本发明的起重电磁铁运行控制方法是通过以下操作实现的 参见图4、图3，启动起重电磁铁的开关给分级电压配置控制器进 行第一阶段的电压配置，由整流驱动器驱动起重电磁铁给以最高等级 电压进行激磁，同时触发第一延时器，对应图3中的0至tl。延时结 束后由第一延时器输出切换信号输入分级电压配置控制器，切换进入 第二阶段电压配置，对应图3中的tl至t2，由整流驱动器驱动起重电 磁铁激磁完毕并且吸取了足够的钢铁；与此同时第一延时器输出的切 换信号加上提升下降开关触发信号使第一与门翻转，促使走行电源控制器输出控制速度控制器驱动提升下降电机举升起重电磁铁。第一与 门的翻转也促使第二延时器被触发，此时的起重电磁铁继续提升，由 于提升的速度是受控的均速，所以提升高度与时间成正比。第二延时器设定的时间结束后切换输出使分级电压配置控制器进入第三阶段的电压设定配置，对应图3中的t2至t3，此时的电压配置 是一个短时间的"低谷"，由于起重电磁铁的电感特征，二端的电流不 能突变而稍作减弱，由此电磁铁的磁强也相应减弱；为的是将电磁铁 最下面弱磁区弱吸附钢块受重力作用掉下，以作"清理"，让那些似 掉非掉、摇摇晃晃的"危险物"掉干净。第二延时器的切换同时也触发第三延时器，在短时间的"清理" 过程完成后第三延时器迅速切换，使分级电压配置控制器切换进入第 四阶段的电压配置，对应图3中的t3至t4，使"清理"后的起重电磁 铁配置电压又迅速回升，使留在起重电磁铁被吸取的钢块呈现为被进 一步牢牢吸住，以达到"该掉的己掉干净，不该掉的进一步吸牢"的 效果；此时的起重电磁铁高度还在不断地提升过程中；第三延时器的 切换同时也触发了第四延时器，第四延时器的延时时间是为了保证起 重电磁铁举升到一定的高度才能启动平移电机；在控制时间内第四延 时器被切换输出至第二与门电路，加上平移开关的启动信号使第二与 门被翻转，输出信号给走行电源控制器，经第二速度控制器驱动平移 电机使起重电磁铁作平移横向吊运；由于横向平移加上下降的时间相 对较长，所以第四延时器在控制时间内切换输出，使分级电压配置控 制器在第四阶段电压配置的后半段作电压有序增量输出，参见图3中 的t3至t4，以弥补起重电磁铁工作周期的后段，因电磁铁线圈的温升 而造成的电阻增大导致的电流减少引起的磁强减弱，以保证起重电磁 铁工作后期也不掉下部分废钢块。当起重电磁铁经过一番升高平移运行之后，到达了卸载点， 一般 都是运输载重车，此时启动起重电磁铁卸载开关，分级电压配置控制 器进入第五阶段关闭工作电源并且由整流驱动器给定一段反向的电 压，对应图3中的t4至t5，以促使起重电磁铁快速卸载。卸载完毕之后关闭起重电磁铁启动开关，系统自动复位。启动升降非常开关和平移非常开关使起重电磁铁再次回到废钢料或其他料堆 上进入下一个循环。对照图3和图2中的起重电磁铁在工作周期的运行高度L和工作 时间的曲线，可以看到，本发明的运行高度曲线己经成了 "抛物线"， 修改了现有的起重电磁铁废钢装卸移动运行轨迹，使得起重电磁铁的 运行时间大大地縮短，能耗降低，效率提高。本发明突破了人们认为起重电磁铁在吊运钢块装卸过程中坠落钢 块是物理自然现象的框框，通过电磁铁配置电压调节电磁铁工作电流 的方法，将吸附有钢块的电磁铁上举到一定高度的安全区内进行振荡 整理，将一些勉强吸附的钢块"坠落干净"后再进-一歩增强电磁吸力， 以克服工作周期的后阶段电磁力受电流下降影响的问题，从而在整个吊运过程中防止钢块坠落；本发明操作简单，运行时间短，效率提高， 安全性好；保证了港口码头的废钢、生铁块等装卸的安全性和高效率。
权利要求
1. 一种起重电磁铁运行控制方法，首先给定一个时间段的高电压，使得起重电磁铁的充磁电流在较短时间内达到最大值，然后电磁铁吸取钢块后提升，其特征是吸取钢块的电磁铁提升到一定高度时配置电压迅速给定一个低电压，电磁铁的电流稍作减弱，使电磁铁的磁强相应减弱，电磁铁最下面的弱磁区勉强吸附的钢块受重力作用被掉下，而后电磁铁配置电压又迅速回升，此时留在电磁铁被吸取的钢块呈现为被进一步牢牢吸住，电磁铁继续提升爬高、平移和下降；当电磁铁到达卸载的终点时，迅速给定一个反向电压，使电磁铁快速卸载。
2. 根据权利要求1所述的起重电磁铁运行控制方法，其特征是 在起重电磁铁提升爬高、平移和下降过程中电磁铁配置电压在该时间 段是逐步微量提升，使得电磁铁的电流保持恒定，电磁铁的磁强保持 恒定。
3. 根据权利要求1或2所述的起重电磁铁运行控制方法，其特征是在起重电磁铁启动吸取钢块后，电磁铁提升到安全高度时配置电 压才能给定一个瞬间低电压。
全文摘要
本发明公开了一种起重电磁铁运行控制方法，其首先给定一个时间段的高电压，使起重电磁铁的充磁电流短时间内达到最大值，然后电磁铁吸取钢块后提升，电磁铁提升到一定高度时配置电压迅速给定一个低电压，电磁铁的电流稍作减弱，使电磁铁的磁强相应减弱，电磁铁最下面的弱磁区勉强吸附的钢块受重力作用被掉下，而后电磁铁配置电压又迅速回升，此时留在电磁铁被吸取的钢块呈现为被进一步牢牢吸住，电磁铁继续提升爬高、平移和下降，在这过程中电磁铁配置电压在该时间段是逐步微量提升；当电磁铁到达卸载的终点时，迅速给定一个反向电压，使电磁铁快速卸载。本发明能防止钢块在吸运过程中坠落，且操作简单，运行时间短，效率提高，安全性好。
文档编号B66C1/00GK101274727SQ20071003853
公开日2008年10月1日 申请日期2007年3月27日 优先权日2007年3月27日
发明者周玉忠, 孔利明 申请人:宝山钢铁股份有限公司