塔式起重机顶升系统受力状态在线监控系统的制作方法

塔式起重机顶升系统受力状态在线监控系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种塔式起重机顶升系统受力状态在线监控系统，本发明中采用了顶升数据的LED显示，并且将油缸的伸缩状态以动画的形式同步显示出来。它包括顶升数据的信号采集装置、数据处理装置和报警装置，所述的信号采集装置是安装在顶升系统上的传感器，其检测范围包括：套架导轮轮压检测、油缸顶升力检测和风速检测，采集的数据经过PLC分析处理，在受力超过极限值时，启动报警装置，能够确保顶升过程的安全性。本发明将在很大程度上减少顶升事故的发生，也提高了塔机整体的安全性。
【专利说明】塔式起重机顶升系统受力状态在线监控系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种塔式起重机【技术领域】，确切地说是一种塔式起重机顶升系统受力状态在线监控系统。
【背景技术】
[0002]塔式起重机的顶升加节和降塔卸节过程是事故率发生比较高的环节，在施工现场经常会出现由于套架处于非正常状态造成顶升力过大使系统处于非正常受力状态或由此引起的倾斜和卡死现象而并非人为造成的事故，其主要原因是有时施工现场的风压过大或是顶部产生了过大的不平衡力矩而引起套架倾斜，或者由于结构变形或套架与塔身之间有第三者介入产生阻滞。只有这些问题得到解决，才能确保顶升过程的安全。如今塔式起重机行业中还没有与顶升受力相关的监控系统，只是靠人为检查系统的状态，其可靠性得不到保证。因此，本系统的研发将很大程度上减少顶升事故的发生，也提高了塔机整体的安全性。

【发明内容】

[0003]本发明的目的是要提供一种塔式起重机顶升系统受力状态在线监控系统。使塔式起重机在顶升和拆卸过程中具有容错能力，能够实时反馈顶升受力状态，大大降低了事故的发生率，同时也提高了塔式起重机的整体技术水平。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种塔式起重机顶升系统受力状态在线监控系统，其特征在于:包括顶升数据的信号采集装置、数据处理装置和报警装置，所述的信号采集装置是安装在顶升系统上的传感器，其检测范围包括:套架导轮轮压检测、油缸顶升力检测和风速检测，采集的数据经过PLC分析处理，在受力超过极限值时，启动报警装置，能够确保顶升过程的安全性。
[0005]所述的套架导轮轮压检测是将轴销传感器与套架的导轮相连，分别布置在套架前片、侧片和后片，每片上下位置各安装两个检测装置，通过连接耳板固定在套架主肢上，用来检测套架顶升时导轮所受压力的大小。
[0006]所述的油缸顶升力检测是检测顶升油缸在顶升和下降时传递到油缸顶部的载荷是否正常，将两个压力传感器分别安装在顶升油缸的进油管路和回油管路上，检测油液的压力值。
[0007]所述的风速检测是采用风速传感器实时采集风速信息。将其布置在套架主肢侧面较高位置处，当风速超过允许值时则启动警报器。
[0008]本发明的有益效果是:
1.本发明能够实现顶升与检测的同步进行，系统中采用轴销传感器、压力传感器和风速传感器进行检测，将实时顶升状态反馈给PLC，从而判断顶升过程中各部分受力是否正
堂
巾O
[0009]2.本发明中利用两个连接耳板将轴销传感器与套架的导轮固定在套架主肢上。在侧向导轮受到塔身的压力时，导轮可将力传递到传感器上。
[0010]3.本发明中考虑到套架顶升时倾斜的方向是不确定的，因此，在套架的每个侧面的上部和下部分别安装两个轴销传感器，确保在顶升过程中套架每个方向的受力状态都能够检测出来。
[0011]4.本发明中利用压力传感器检测顶升油缸进出口油压的大小，间接计算油缸顶升的数值。可将套架顶升过程顶升力的变化情况精确的反映出来。压力传感器能够适应环境比较恶劣的现场，采用硅压阻抗传感器，微型放大器处理电路，具有抗振性和抗冲击性好、精度高、稳定性好等特点。
[0012]5.本发明中采用了顶升数据的LED显示，并且将油缸的伸缩状态以动画的形式同步显示出来。
[0013]6.本发明中将风速传感器安装在顶升套架的较高位置处，可在套架顶升过程中实时监测风速大小，检测值超出极限值则报警提示，实现了顶升与检测的同步进行。
【专利附图】

【附图说明】
[0014]图1为本发明套架传感器安装位置总图。
[0015]图2为图1中A-A剖视图。
[0016]图3为图1中套架导轮轮压检测装置结构示意图。
[0017]图4为图1中套架导轮轮压检测装置结构主视图。
[0018]图5为图1中套架导轮轮压检测装置结构B-B剖视图。
[0019]图6为图1中风速传感器安装方式局部放大图。
[0020]图7为图1中压力传感器安装位置示意图。
[0021]图8为监控系统PLC输入端接线示意图。
[0022]图9为监控系统模拟量扩展模块接线示意图。
[0023]图10为监控系统控制箱内部接线示意图。
[0024]图11为监控系统PLC输出端接线示意图。
[0025]图12为监控系统框图。
[0026]图中:
1.套架导轮轮压检测装置，101.轴销传感器，102.耳板加强板，103.导轮，104.连接耳板，105.铜套，106.卡板；
2.风速检测装置，201.法兰板I，202.法兰板II，203.板，204.底座，205.风速传感
器；
3.顶升力检测装置，301.顶升油缸，302.压力传感器，303.油缸进油口，304.油缸出油
Π ；
4.PLC输入端接线示意图，401.PLC，402.上升按钮，403.下降按钮，404.停止按钮，405.切换开关，406.消声按钮，407.停止指示灯(红色)；
5.模拟量扩展模块接线示意图，501.顶升力监测端，502.风速监测端，503.导轮轮压监测端，504.EM231扩展模块，505.EM235扩展模块；
6.控制箱内部接线示意图，601.断路器I，602.断路器II，603.断路器III，604.24V电源，605.PLC, 606.警报器，607.熔断器；608.接线端子；7.PLC输出端接线示意图，701.电磁阀I，702.油缸上升指示灯(绿)，703.电磁阀II，704.油缸电下降指示灯(红)，705.警报器，706.接线端子，707.继电器，708.PLC;
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和实施例详细描述本发明。
[0028]实施例1:图1、图2所示，本发明包括套架导轮轮压检测装置1、风速检测装置2和顶升力检测装置3。其中检测导轮轮压的轴销传感器与导轮安装在一起，分布在套架的前片、侧片和后片上，每片上下个布置两个轴销传感器。风速检测装置2安放在套架左侧片的主肢角钢上。如图7所示，顶升力检测装置安装在油缸进油口和出油口处。
[0029]如图3~图5所示，所述的套架导轮轮压检测装置I是通过连接耳板104焊接在套架的主肢上。导轮轮压检测装置I安装时，利用轴销传感器101将导轮103固定在两个焊有耳板加强板102的连接耳板104中间。轴销传感器101尾部有卡槽，将卡板106放入卡槽内，使用螺栓将其固定。如图5所示，导轮103内置有铜套105，通过螺钉固定在导轮103 上。
[0030]如图6所示，将法兰板I 201与H型钢主肢焊接，板203与法兰板II 202焊接，底座204与板203焊接，通过螺栓将风速传感器205与底座204连接。
[0031]图7所示，压力传感器302内部有螺纹，可将其安装在顶升油缸301的进油口 303和出油口 304处，压力传感器302的另一端与油管连接。[0032]图8所示，1—12号端子用于接收上升按钮402、下降按钮403、停止按钮404、切换开关405、消声按钮406和停止指示灯407信号，PLC401的IM端接24V电源正极。
[0033]图9所示，本发明的检测系统中使用两种模拟量输入扩展模块:EM231扩展模块505和EM235扩展模块506。EM231扩展模块505接收顶升力监测端501和风速监测端502信号，占用30— 36接线端子。EM235接收导轮轮压监测端503信号，占用55-118号接线端子。
[0034]图10所示，控制箱由交流220V进电，经过断路器I 601保护后，分别两路，分别经过断路器II 602和断路器111603，其中一路接交流220￥转直流2价电源，另外一路分别为PLC605和警报器606供电(均为交流220V)。24V电源的输出端分别经由熔断器607保护后连接PLC输入公共端(1M)、PLC模拟量输入扩展模块电源端子(L+，M)、光电开关，液压传感器，风速传感器和PLC输出公共端(1L)，轴销传感器供电端子、触摸屏供电端子(S+，S—)、外部设备供电端子。
[0035]图11所示，PLC708的IL端接24V电源正极，0_4号输出端分别接5个继电器707的14号拐角，所有继电器707的9号、13号拐角均接24V电源负极，继电器707的5号拐角连接119-121号端子。顶升液压系统的电磁阀I 701、电磁阀II 703、上升指示灯702、下降指示灯704和警报器705分别连接对应的电源端子和PLC输出端子。
[0036]本发明工作过程:
如图1、图2所示，将套架导轮轮压检测装置安装在套架的前片、侧片和后片上。在工作过程中，塔身位于套架的内部，距套架的导轮有一定的距离。在顶升时，由于受到上部不平衡力矩的作用，塔身会出现倾斜状况。若倾斜现象过大时，塔身主肢便会挤压到套架导轮，导轮受到压力就会传递到轴销式传感器上。轴销式传感器将检测到压力信号转换成电压信号，经过外部电路输送到PLC中处理，得出检测压力值并且与许用值比较。如果检测数值超出许用范围，则报警装置启动，同时停止顶升。
[0037]如图6所示，风速传感器205安装在套架侧片较高位置处，通过法兰板固定在侧片套架主肢上。风速传感器为传统的三风杯风速传感器结构，精度高、稳定性好，当风杯受水平风力作用而旋转时，通过活轴转杯在狭缝光耦中的转动，输出频率的信号。当实时风速超出顶升工作极限风速时，报警装置启动，顶升系统停止工作。
[0038]如图7所示，压力传感器302安装在顶升油缸301的进出口管路上，采用检测液压回路中压力的方式间接测量油缸的顶升力。通过计算两油缸的压力差得出油缸顶升力，同时油缸301运动的动画和检测数据都呈现在LED显示屏上。若顶升力过大或过小，都不能进行工作。
【权利要求】
1.一种塔式起重机顶升系统受力状态在线监控系统，其特征在于:包括顶升数据的信号采集装置、数据处理装置和报警装置，所述的信号采集装置是安装在顶升系统上的传感器，其检测范围包括:套架导轮轮压检测、油缸顶升力检测和风速检测，采集的数据经过PLC分析处理，在受力超过极限值时，启动报警装置，能够确保顶升过程的安全性。
2.根据权利要求1所述塔式起重机顶升系统受力状态在线监控系统，其特征在于:所述的套架导轮轮压检测是将轴销传感器与套架的导轮相连，分别布置在套架前片、侧片和后片，每片上下位置各安装两个检测装置，通过连接耳板固定在套架主肢上，用来检测套架顶升时导轮所受压力的大小。
3.根据权利要求1所述塔式起重机顶升系统受力状态在线监控系统，其特征在于:所述的油缸顶升力检测是检测顶升油缸在顶升和下降时传递到油缸顶部的载荷是否正常，将两个压力传感器分别安装在顶升油缸的进油管路和回油管路上，检测油液的压力值。
4.根据权利要求1所述塔式起重机顶升系统受力状态在线监控系统，其特征在于:所述的风速检测是采用风速传感器实时采集风速信息，将其布置在套架主肢侧面较高位置处，当风速超过允许值时则启动警报器。
【文档编号】B66C23/88GK103738868SQ201310691158
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月17日 优先权日:2013年12月17日
【发明者】李斌, 陶鑫, 刘剑, 张岩, 谷梦华 申请人:沈阳建筑大学