[发明专利]一种塔式起重机及其防冲顶控制方法、装置和系统

说明书

技术领域

本发明涉及起重机械技术领域，特别涉及一种塔式起重机及其防冲顶控制方法、装置和系统。

背景技术

塔式起重机是在建筑施工领域中使用比较普遍的一种起重设备，一般包括塔架、驱动电机、吊钩、起重臂、滑轮组、钢丝绳、卷筒、变幅小车和平衡配重。在塔式起重机的起升控制系统中，为了防止吊钩发生冲顶现象而杜绝安全隐患，通过人为设置机械减速点和上停止开关以实现塔式起重机的防冲顶控制。

但是，在实际生产过程中，经常会因为塔式起重机的机械减速点或上停止开关的标定不准确而发生冲顶问题，从而引起重大财产损失甚至是人员伤亡。

发明内容

本发明提供了一种塔式起重机及其防冲顶控制方法、装置和系统，该防冲顶控制方法通过实时监控吊钩与臂架之间的安全距离Sa和实时距离Ss进行相应控制，能够防止塔式起重机因机械减速点或停止点的标定不准确而发生冲顶现象，进而提高塔式起重机的安全性。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种塔式起重机的防冲顶控制方法，该防冲顶控制方法，包括：

当吊钩处于起升状态时，接收检测的吊钩与臂架之间的实时距离Ss；

确认臂架与吊钩的上减速点之间的减速距离Sj、以及吊钩与臂架之间的安全距离Sa，安全距离Sa为吊钩在起升过程中以当前速度减速到0时所需要上升的距离；

比较安全距离Sa与减速距离Sj，其中：

当Sa<Sj时，输出降档控制信号给变频器，以控制驱动电机使吊钩的起升速度降档，当吊钩触发上停止开关、且吊钩的起升速度不为0时，输出紧急制动控制信号给变频器，以控制驱动电机使吊钩紧急制动；

当Sa≥Sj时，比较安全距离Sa与实时距离Ss，且：

当Sa<Ss时，输出保持控制信号给变频器，以控制驱动电机使吊钩保持当前速度继续起升；

当Sa≥Ss时，输出安全控制信号给变频器，以控制驱动电机使吊钩以安全速度Vs起升。

塔式起重机在实际使用过程中，为了满足不同场合的使用需求，臂架高度可以进行调整；在臂架高度确定之后，采用塔式起重机进行起吊物体时，吊钩高度是随时变化的；吊钩与臂架之间的安全距离Sa与吊钩的当前速度有关。

上述防冲顶控制方法在塔式起重机的吊钩处于起升状态时，实时获取进行控制所需要的各种数据，包括臂架与吊钩的上减速点之间的减速距离Sj、吊钩与臂架之间的实时距离Ss以及吊钩与臂架之间的安全距离Sa；

在上述防冲顶控制方法中，首先比较安全距离Sa和减速距离Sj，安全距离Sa即此时吊钩以当前速度减速到0时所需要上升的距离Sa，当Sa<Sj时，吊钩在到达上减速点时进行减速即可防止冲顶现象发生，此时使吊钩的起升速度降档，并且当吊钩触发上停止开关、且吊钩的起升速度不为0时，使吊钩紧急制动，否则吊钩会发生冲顶现象；当Sa≥Sj时，即，吊钩以当前速度减速到0时所需要上升的距离Sa大于减速距离Sj，在减速距离Sj的范围内吊钩不能减速到0，此时会发生冲顶现象，接着比较吊钩与臂架之间的安全距离Sa和实时距离Ss，当吊钩与臂架之间的实时距离Ss大于安全距离Sa时，意味着吊钩有足够的距离进行减速直到停止，因此，使吊钩保持当前速度继续起升；当吊钩与臂架之间的实时距离Ss小于等于安全距离Sa时，意味着吊钩已经没有足够的安全距离进行正常减速直到停止，此时，吊钩继续起升将会发生冲顶现象，因此，使吊钩以安全速度Vs起升；上述防冲顶控制方法通过实时监控吊钩与臂架之间的安全距离Sa和实时距离Ss进行相应控制，能够防止塔式起重机因机械减速点或停止点的标定不准确而发生冲顶现象，进而提高塔式起重机的安全性。

优选地，所述确认吊钩与臂架之间的安全距离Sa，安全距离Sa通过下述公式计算得出，其中：

其中，

ΔV为吊钩起升时的瞬时速度，单位为m/s，ΔV＝ΔS/Δt，其中，ΔS为单位时间Δt内吊钩起升的距离，单位为m；

T为变频器的减速时间，常量；

Vmax为吊钩起升的最大速度，常量。

上述防冲顶控制方法中的吊钩与臂架之间的安全距离Sa可通过上述公式计算得出，通过计算公式可知，安全距离Sa与吊钩起升时的瞬时速度ΔV的平方和变频器的减速时间T成正比，而安全距离Sa与吊钩起升的最大速度Vmax成反比。

优选地，所述安全速度Vs通过下述公式计算得出：

其中，

K为减速系数(消除系统响应时间影响)，常量；