大型塔式起重机非接触式力矩保护技术研究

摘要

塔式起重机是工业和民用建筑施工中完成重物吊装工作的主要设备，具有工作效率高，使用范围广，操作容易，安装拆卸简便等优点。近年来，核电站及建筑业的迅速发展，为塔式起重机的发展创造了前所未有的发展机会，但同时也提出了挑战，塔式起重机安全事故随着起重机数量的猛增而频繁发生。减少塔式起重机事故，提高塔式起重机安全性能和作业效率迫在眉睫。 力矩限制器是装备在塔式起重机上的重要超载保护装置，它为塔式起重机的安全工作提供保障。传统的力矩保护装置是采用一个机械式的力矩传感器，利用机械变形产生电信号，再将这一信号放大，为操作者提供显示或保护信号：但这种接触式的力矩保护存在着不可避免的误差，为了提高其可靠性和精度，减小误差，本文在对国内外现有的力矩限制器进行了深入详尽的对比和分析基础上，借鉴和传承了它们的成功经验，充分利用现代电子、计算机、传感测控等方面的技术成果，提出了非接触式的设计思想，进行了新型起重机力矩限制器的研制。该系统的解决方案具有通用性好、高精度、低成本等优点。 本文的力矩保护装置是采用非接触的设计思想，从重量和幅度两个方面进行信号检测研究，从而检测出塔式起重机力矩是否达到极限，起到力矩保护的作用。 在重量检测方面，因为塔式起重机一切工作来源于电能，一切情况都直接反映到电动机的输入功率上，因而本文把重量信号检测转变成测电动机功率信号，并通过功率变送器转换成标准电压信号，再传递到计算机的输入接口，利用计算机进行检测重量是否超标；在幅度检测方面，采用旋转变压器来在线检测起重臂的角度变化，并将信号传递到计算机，进行检测幅度是否达到极限。本文中采集的模拟信号是通过转换器转换成数字信号，并利用PLC进行信号处理。从实验结果可以看出，本文采用的设计思想同传统的接触式思想相比较减少了测量误差，提高了精度，从而提高了系统的稳定性。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1课题的背景及意义

1.2起重机力矩限制器国内外研究现状

1.2.1国际研究概况

1.2.2国内发展状况

1.3起重机力矩限制器的发展趋势

1.4本文所要做的工作

2塔式起重机的力矩保护

2.1塔式起重机的概况

2.2塔式起重机的安全保护系统

3非接触式力矩保护原理

3.1概述

3.2重量的测试原理

3.2.1数学模型

3.2.2霍尔效应及霍尔功率变送器

3.3幅度检测过程

3.3.1旋转变压器的数学模型

3.3.2应用原理

4系统硬件及软件设计

4.1数据转换

4.1.1重量信号数据转换

4.1.2幅度信号数据转换

4.2系统硬件设计

4.3系统的软件设计

4.3.1概述

4.3.2 PLC的基本组成及工作原理

4.3.3运用S7-200信号处理

4.3.4测试结果

5塔式起重机安全保护系统可靠性分析

5.1干扰对系统的影响

5.2干扰的来源

5.3电磁兼容性设计

5.3.1硬件措施

5.3.2软件措施

6结论

参考文献

在学研究成果

致谢