一种起重机起升机构的超速监控装置及超速保护方法与流程

本发明涉及起重机超速保护的，更具体地，涉及一种起重机起升机构的超速监控装置及超速保护方法。

背景技术：

1、起重机械的起升系统在运行过程中，若因控制系统失效、变频器故障或传动链断裂而导致超速，将可能引发重物坠落等严重事故。因此，设置可靠的超速保护装置是确保起重机械安全运行的核心手段。

2、目前，现有的起重机超速保护方案通常采用简单的超速开关或基于单片机的逻辑控制，首先通过高度测量模块测量实时起升高度，利用状态测量模块测量升降速度，由控制模块根据不同高度区段设定不同的速度阈值，从而实现分区段的限速控制，有效地解决了单一超速阈值影响运行效率的问题。但现有起重机在硬件冗余和故障自诊断方面设计较为薄弱，这就导致现有起重机中任何部件的单一故障均可能导致整个安全功能的失效。另外，部分现有技术的传感器仅安装在起升电机的高速轴端，若起升电机与起升卷筒之间的传动装置发生机械断裂，起升卷筒端的超速将无法被准确捕捉。因此，现有的起升机虽能实现基本的超速监测和运行效率的优化，但在硬件方面缺乏冗余安全设计，尚无法满足高等级的安全需求。

技术实现思路

1、为解决现有起重机起升超速保护方法存在抗干扰能力不足，缺乏冗余安全设计的问题，本发明提出一种起重机起升机构的超速监控装置及超速保护方法，构建基于双传感器+安全继电器+双接触器的冗余安全回路架构，增强了起重机抗干扰能力，双接触器的冗余设计避免了单一故障导致的安全功能失效，提高了起重机起升可靠性。

2、为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：

3、第一方面，本技术提出一种起重机的起升机构，所述起升机构包括：起升电机、起升卷筒、安全制动器、工作制动器和起升减速齿轮箱；

4、所述起升电机通过高速轴与起升减速齿轮箱传动连接，所述工作制动器设于所述起升电机的高速轴；所述起升减速齿轮箱通过低速轴与所述起升卷筒的一端传动连接，所述安全制动器设于所述起升卷筒的另一端。

5、第二方面，本技术提出一种起重机起升机构的超速监控装置，所述超速监控装置包括：速度检测单元、安全继电器和驱动单元；

6、所述速度检测单元，设于起升卷筒靠近安全制动器的一端，包括第一测速开关和第二测速开关，所述第一测速开关和第二测速开关的输出端分别独立连接安全继电器的输入端；所述驱动单元包括第一交流接触器和第二交流接触器，所述安全继电器的输出端分别连接第一交流接触器和第二交流接触器的输入端；所述第一交流接触器和第二交流接触器的输出端分别独立连接起升电机。

7、在本技术方案中，将两个独立的速度传感器部署于起升卷筒端部，采集终端载荷的真实转速，采用由继电器、双接触器驱动单元及监控电路单元构成的反馈控制架构作为保护装置，驱动单元的输出信号经监控电路单元处理后返回至继电器，形成执行层面的闭环校验逻辑；本方案利用两个独立传感器配合安全继电器和双接触器构建冗余安全回路架构，解决了传统起重机因传感器布置在高速轴而无法监测传动链断裂的问题，同时通过监控电路对驱动单元的实时状态反馈，实现了对接触器粘连等隐性故障的有效锁定，大幅提升了起重作业在极限工况下的安全防护能级。

8、优选地，所述速度检测单元还包括测速码盘；所述测速码盘与起升卷筒轴固定连接；所述第一测速开关和第二测速开关的信号输入端均垂直正向于所述测速码盘设置，检测测速码盘的转速并同步生成测速码盘的转速信号。

9、优选地，所述安全继电器包括激励电源输出端、第一转速信号输入端和第二转速信号输入端；

10、所述激励电源输出端分别连接第一测速开关的电源输入端和第二测速开关的电源输入端；所述第一测速开关的信号输出端与第一转速信号输入端连接，第二测速开关的信号输出端与第二转速信号输入端连接；所述激励电源输出端、第一测速开关和第一转速信号输入端构成第一速度信号输入回路，所述激励电源输出端、第二测速开关和第二转速信号输入端构成第二速度信号输入回路。

11、优选地，所述安全继电器还包括第一驱动信号输出端和第二驱动信号输出端；所述驱动单元包括第一交流接触器和第二交流接触器；所述第一交流接触器包括第一控制线圈和第一主触点，所述第二交流接触器包括第二控制线圈和第二主触点；

12、所述第一交流接触器控制线圈的一端连接安全继电器的第一驱动信号输出端、另一端连接直流控制电源负极；

13、所述第二交流接触器控制线圈的一端连接安全继电器的第二驱动信号输出端、另一端连接直流控制电源负极；

14、所述第一交流接触器和第二交流接触器的主触点串联于起升电机供电电源和起升电机之间的供电回路中。

15、优选地，所述超速监控装置还包括有监控电路单元，所述监控电路单元包括可编程逻辑控制器、第一交流接触器的辅助触点、第二交流接触器的辅助触点和直流控制电源；

16、所述直流控制电源的正极分别连接第一交流接触器辅助触点的一端和第二交流接触器辅助触点的一端；

17、所述第一交流接触器辅助触点的另一端连接可编程逻辑控制器的第一监控信号输入端；所述第二交流接触器辅助触点的另一端连接可编程逻辑控制器的第二监控信号输入端；

18、所述可编程逻辑控制器的控制信号输出端连接安全继电器的复位端。

19、第三方面，本技术还提出一种起重机起升机构的超速保护方法，所述方法应用于起重机起升机构的超速监控装置，包括以下步骤：

20、利用第一测速开关和第二测速开关分别独立采集测速码盘的转速信号，得到第一转速信号和第二转速信号；所述测速码盘随起升卷筒同步旋转；

21、将第一转速信号和第二转速信号分别通过第一转速信号输入端和第二转速信号输入端输入到安全继电器中，校验第一转速信号和第二转速信号的差值是否超过预设的差值阈值；

22、若超过预设的差值阈值，则通过安全继电器同步切断第一交流接触器的控制线圈和第二交流接触器的控制线圈的控制电源，串接于起升电机供电回路中的第一交流接触器主触点和第二交流接触器主触点断开，起升电机失电停止工作；

23、若未超过预设的差值阈值，则分别校验所述第一转速信号和第二转速信号是否超过预设的超速阈值；

24、若超过预设的差值阈值，则通过安全继电器同步切断第一交流接触器的控制线圈和第二交流接触器的控制线圈的控制电源，串接于起升电机供电回路中的第一交流接触器主触点（和第二交流接触器主触点断开，起升电机失电停止工作；

25、若未超过预设的超速阈值，则令起升电机继续执行工作指令。

26、优选地，所述起重机起升机构的超速保护方法还包括利用监控电路单元监测所述第一交流接触器的辅助触点和第二交流接触器的辅助触点，包括：

27、在所述继电器切断第一交流接触器的控制线圈和第二交流接触器的控制线圈的控制电源后，判定第一交流接触器的辅助触点和第二交流接触器的辅助触点是否闭合，若任一交流接触器的辅助触点未闭合，则利用监控电路单元的可编程逻辑控制器控制安全继电器暂停复位；若第一交流接触器的辅助触点和第二交流接触器的辅助触点均已闭合，则允许安全继电器复位。

28、优选地，所述安全继电器同步切断第一交流接触器的控制线圈和第二交流接触器的控制线圈的控制电源，还包括：

29、利用所述第一交流接触器主触点和第二交流接触器主触点的物理断开动作，同步强制所述工作制动器和安全制动器失电，所述工作制动器和安全制动器执行机械制动。

30、第四方面，本技术还提出一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上可被处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序，实现所述的起重机起升机构的超速保护方法。

31、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

32、本发明提出了一种起重机起升机构的超速监控装置及超速保护方法，将两个独立的速度传感器部署于起升卷筒端部，采集终端载荷的真实转速，采用由继电器、双接触器驱动单元及监控电路单元构成的反馈控制架构作为保护装置，驱动单元的输出信号经监控电路单元处理后返回至继电器，形成执行层面的闭环校验逻辑；本方案利用两个独立传感器配合安全继电器和双接触器构建冗余安全回路架构，解决了传统起重机因传感器布置在高速轴而无法监测传动链断裂的问题，同时通过监控电路对驱动单元的实时状态反馈，实现了对接触器粘连等隐性故障的有效监控，大幅提升了起重作业在极限工况下的安全防护能级。